塞内加尔高速公路沥青路面抗车辙技术

1.1气候环境因素

为研究温度对TT项目沥青混合料高温稳定性的影响程度，选用相同的沥青，采用BBSG3级配，在不同温度条件下进行车辙试验，试验结果见表1。表1表明：温度由55℃上到70℃，每升高5℃，动稳定度下降30%~40%，沥青高温稳定性随着温度的升高迅速下降。

TT项目沿线月均气温均为30℃以上，较高的温度可导致沥青变软，黏结性能下降，抗变形能力减弱，在渠化交通作用下，沥青混合料容易产生横向流动变形，随着变形的不断积累而在轮迹带处形成车辙。因此，塞内加尔炎热的气候条件是产生车辙风险的重要原因。

1.2沥青因素

基于法国沥青混合料耐疲劳性能突出的设计理念，法国实验室提供的GB4与BBSG3级配均按照最大密度理论设计，属于悬浮密实型结构，与中国习惯采用的骨架嵌挤型级配存在很大差异。在保证优良抗疲劳性能的同时，为提高沥青混合料的抗车辙能力，法国通常采用较硬的沥青以提高混合料的“刚度”(例如该项目按照法标使用35/50号沥青)。因此硬质沥青的品质对于该项目沥青混合料的抗车辙能力具有重要影响。

在采取防范车辙风险的措施前，进场沥青的针入度与软化点频率分布如图4、5所示。针入度主要集中在45(0.1mm)左右，在规范规定值35~50(0.1mm)的偏上限；软化点主要集中为50~51℃，在规范规定值50~58℃的偏下限。说明进场沥青尽管在合同要求的范围内，但总体偏软，会对GB4与BBSG3的抗车辙性能造成不利的影响。

2.1沥青品质

欧标、法标大量使用低标号沥青，与中国差异很大。法国用细级配、高油石比，增强了路面耐久性，用低标号沥青，增强了路面刚度和抗车辙能力，这样沥青品质就成为了问题的关键。为了分析不同品质沥青对抗车辙能力的影响，找到适合TT项目的沥青指标，分别采用不同品质沥青进行车辙试验。

对于GB4沥青混合料，在98%压实度情况下的试验结果如表2所示。

由表2可见：沥青品质对GB4抗车辙能力有显著的影响。35/50沥青指标范围过大，不利于实际工程中的沥青质量控制。对于硬质沥青，针入度，特别是软化点指标，每变动1个单位，混合料的动稳定度都会有较大变化。送法国实验室测得的沥青针入度为41(0.1mm)，软化点为53℃，其能够满足法标60℃下30000次轮碾的车辙深度要求，对应的中国标准的动稳定度指标也能达到较高水平。根据动稳定度与针入度、软化点的关系，考虑到送法国实验室的沥青指标，可以在法国标准范围内对沥青针入度、软化点增设内控标准，将沥青针入度控制为35~40(0.1mm)，软化点控制为53~58℃。

对于BBSG3沥青混合料，绘制BBSG3动稳定度与沥青的针入度、软化点关系如图6、7所示。采用函数拟合，针入度为35~40(0.1mm)时，动稳定度为1594~2857次/mm；软化点为53~58℃时，动稳定度为2242~3503次/mm。同样地，对于BBSG3层，将沥青针入度控制为35~40(0.1mm)，软化点控制为53~58℃，也可以取得不错的动稳定度提升效果。

2.2 沥青混合料级配

由表3可知：对于BBSG3，将其级配调粗，可以将其动稳定度提升15.9%，为1785次/mm，提升效果不明显。对于与GB4相关的3种混合料试验结果，ATB25动稳定度最大，GB4级配下限次之，而GB4级配动稳定度最小，这与3种混合料的粗细程度相契合。

当GB4调整到级配下限时，动稳定度可提升14.2%，为2158.5次/mm，提升效果依然有限；如果将级配调整到嵌挤型结构的ATB25，可以将动稳定度提升1倍，为3753.9次/mm，可见将级配调整为嵌挤型结构可以很好地提高混合料的高温稳定性，但是这样就突破了项目专用条款的限制，难以实现。

对于TT项目，将沥青混合料级配调至嵌挤型结构是能够解决车辙风险问题的有效措施，也是中国高速公路经常采用的抗车辙措施，但是由于项目专用条款对级配的限定，无法将沥青混合料调整至嵌挤型结构，但是如果仅仅将级配在规定范围内调粗，又无法达到理想的提升效果，并且生产中容易使级配超出规定范围。因此，只通过级配调整来提升TT项目路面动稳定度的方法不切项目实际，略微调粗级配仅可作为提升抗车辙能力的辅助手段。

2.3 沥青含量

过多的沥青用量将在沥青混合料中形成游离自由沥青，在高温条件下，这部分自由沥青可在荷载作用下发生明显的流动变形，从而导致混合料的永久塑性变形，发生车辙病害。因此，可以考虑通过适当降低油石比来提高抗车辙能力。

由于TT项目专用条款要求油石比范围为4%±0.3%，选取GB4级配与GB4级配下限，分别采用4.0%与4.3%两种油石比进行车辙试验，试验结果见表4。

由表4可知：对于GB4级配，降低0.3%的油石比可以将动稳定度提升13.9%至2153.5次/mm；对于GB4级配下限，降低0.3%的油石比可以将动稳定度提升6.4%至2158.5次/mm。二者的提升效果均不明显，并且法标要求GB4的丰度系数大于等于2.9，若降低油石比，容易导致丰度系数不足。对于GB4，适当调低油石比只可作为改善抗车辙性能的方法，并不能作为解决车辙问题的办法。

对于BBSG3，为了保证丰度系数，法标NFEN13108-1建议的最小沥青含量为5%，项目外委法国实验室确定的最佳油石比已经在下限附近，因此，在油石比上，BBSG3可调整范围有限。

2.4抗车辙剂

结合塞内加尔既有高速公路经验，可以采用在沥青混合料中掺加抗车辙剂的方法来提高抗车辙能力，国内外工程经验表明，抗车辙剂可以大幅度提高道路的抗车辙性能。

为了研究抗车辙剂掺量对沥青路面抗车辙性能的影响规律，获得经济有效的抗车辙剂的掺量，选取TT项目所用的GB4与BBSG3两种级配，掺入不同剂量的抗车辙剂，分别按照马歇尔击实试验测得集料毛体积密度，然后精配，成型车辙板试件，进行车辙试验，结果如图10、11所示。

由图10、11可知：抗车辙剂改善沥青混合料抗车辙性能的效果显著，随着抗车辙剂掺量的增加，混合料的动稳定度呈上升趋势。

对于GB4，当抗车辙剂添加量从0%增加到0.3%时，动稳定度增加缓慢；当掺量从0.3%增加到0.5%时，动稳定度迅速增大；当掺量从0.5%增加到0.6%，动稳定度增长变缓，出现这种现象与抗车辙剂在沥青混合料中的形态和分布密度有关。由于抗车辙剂掺量为0.4%~0.5%时，GB4的动稳定度增加明显，动稳定度可达到5000~7000次/mm，已能够满足TT项目抗车辙要求，因此，结合经济性和实用性，对于GB4，抗车辙剂掺量为0.4%~0.5%较为合适。

对于BBSG3，当抗车辙剂的添加量从0%增加到0.2%时，动稳定度增加幅度较小；当掺量从0.2%增加到0.6%时，动稳定度迅速增大。考虑到经济性与抗车辙效用，对于BBSG3，抗车辙剂掺量选用0.5%~0.6%较为合适。

对于TT项目部分车速较慢的特殊路段，比如匝道、爬坡、收费站附近，可以考虑在BBSG3层中添加抗车辙剂来提高其高温稳定性。

2.5 压实度水平

根据前文试验分析，控制沥青品质、特殊路段采用抗车辙剂、控制现场空隙率是TT项目防止车辙问题切实可行的手段。为了防止车辙病害，结合TT项目的实际情况以及工期进度，拟采取如下措施：

(1)与沥青供货商签订补充协议，要求之后沥青的针入度为35~40(0.1mm)，软化点为53~58℃。

(2)对于较大爬坡、收费站、重载车较多的匝道等交通量大且车速慢的特殊路段，在BBSG3中掺加0.5%的抗车辙剂，其他风险较低的特殊路段在BBSG3中掺加0.3%的抗车辙剂。

(3)在铺筑沥青混合料时严格控制压实功，适当提高碾压温度，并以芯样的实际空隙率作为控制施工质量的关键指标，要求现场空隙率为4%~6%。

(4)提前在主路的第一层GB4上修筑BBSG试验段，开放施工车辆进行碾压，监测车辙发展情况。

由表5可知：在采取上述措施后，沥青层都具有很高的动稳定度，路面具有非常高的抗车辙能力。

综上可以看出，TT项目在采取一系列提升道路抗车辙能力的措施后，解决了车辙隐患问题，取得了令人满意的效果。