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抗车辙剂在沥青混凝土路面中的设计探索

发布于：2015-07-01 22:35:01 来自：道路桥梁/道路工程 [复制转发]

　　车辙是损坏沥青混凝土路面的一种特有的现象，是道路的通病。为使沥青混凝土路面的平坦，有效杜绝车辙现象，为此进行了抗车辙剂在沥青混凝土路面中的设计。

　　1.在沥青混凝土路面中对抗车辙剂设计的原因

　　车辙常在车轮碾压过的轮迹带产生，在时间和气候的作用下，变形的车辙迹形成纵向辙槽，推挤表层的沥青混凝土到辙槽上，基层的沥青混凝土就会直接地暴露在路面的表层，从而使路面破坏更加严重。在高速公路上，由于车辆刹车或启动时，会有很大惯性或是很大的前行力，在路面易造成辙槽，辙槽严重对行车的舒适与安全产生很大的影响。较深的辙槽雨天会积，使车辆飘移或者打滑，威胁行车安全；同时，形成的积水会渗入到路面，侵蚀其内部的结构，从而降低了沥青混合料的强度，使局部路面表层脱落，加速路面破坏程度。

　　为使沥青的路面具有抗车辙的能力，延长路面的寿命，专业人员对沥青的配比、对针片状集料含量的限制进行改善，应用人工砂和应用改性沥青取得效果。

　　2.工程概况

　　张涿高速公路路面工程路面结构采用沥青混凝土，在试验研究中加抗车辙剂进行改造，对路面工程AC-20C型（添加0.3%抗车辙剂）沥青混合料目标进行配合比设计。

　　2.1依据主要技术规范、试验规程

　　JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》；JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》；JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》。

　　2.2原材料的检测

　　沥青的检测。对70号A级道路石油沥青按JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，进行了规定项目的试验检测，试验检测结果见表1。检测结果表明，对该样品所检测项目均符合7号A级沥青技术要求。

　　矿料的检测。包括粗集料、细集料和矿粉的检测。粗集料为不等规格的石灰岩，试验项目及试验结果见表2。细集料采用石灰岩机制砂，试验项目及试验结果见表3。矿粉为石灰岩矿粉，试验结果见表4。试验结果表明，对粗集料所检测项目均符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》关于高速公路及一级公路沥青混合料用粗集料质量技术要求。

表2

表3

表4

　　3.AC-20C型（添加0.3%抗车辙剂）沥青混合料配合比设计

　　3.1矿料级配的确定，确定级配组成见表5。

　　表5

3.2油石比的确定

　　 AC-20C型（添加0.3%抗车辙剂）沥青混合料配合比设计采用GTM方法。试件成型条件垂直压力0.8MPa；拌和温度180℃；成型温度160～165℃；控制方式为极限平衡状态。选择油石比3.9%、4.2%、4.5%、4.8%，按上述条件成型GTM试件。按T0705—2000（表干法）测定试件毛体积相对密度，根据沥青浸渍法实测合成级配矿料混合料的有效相对密度（见表6），并计算沥青混合料最大理论相对密度。GTM试件体积参数及马歇尔试验结果见表7，GTM试验结果见表8及图2。其中沥青混合料试件的矿料间隙率VMA依据JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》，采用矿料混合料的合成毛体积相对密度计算。

表6

表7

表8

图1

图2 GTM试验参数随油石比的变化曲线

　　3.3结论

　　由表8、图2可见，判定沥青混合料是否会塑性变形过大的指标GSI（稳定系数），随油石比的增加而增加，当油石比大于4.2%后，GSI 大幅度增大，曲线已呈急剧增加趋势，表明混合料中的沥青已经过量，试件的塑性变形过度地变大；从而，反映了沥青混合料的抗剪强度方面的参数GSF（安全系数）随油石比的变化情况来看，油石比等于4.2%时，GSF值最大，而当油石比大于4.2%时，随油石比的增加，GSF值减小。综合考虑GTM试验结果，并参考体积参数的大小及其变化趋势，将AC-20C型改性沥青混合料最佳油石比确定为4.2%。考虑到该工程的特点，沥青混合料的油石比控制范围为4.0%～4.4%。目标配合比设计结果为：10～20mm；5～10mm；3～5mm；机制砂：矿粉=39.0；25.0；10.0；23.0；3.0，最佳油石比为4.2%。

　　4.AC-20C型（添加0.3%抗车辙剂）沥青混合料性能检验

　　水稳定性检验。水稳定性试验结果见表9。检验结果表明，GTM法设计的AC-20C型（添加0.3%抗车辙剂）沥青混合料在最佳油石比下具有较好的水稳定性。

表9