摘要:为提高沥青道路上面层地抗车辙变形的能力,工农路工程中在上面层铺筑时设计加入抗车辙剂。经检测,添加4‰“车辙王”牌抗车辙剂的上面层沥青混凝土,较普通沥青混凝土和改性沥青混凝土的抗车辙性有显著提高。同时施工工艺简单可行。
关键词:城市道路抗车辙剂沥青混凝土路面上面层
1、引言
随着城市道路交通量的不断加大,尤其是主要交通干线,车流量增加尤为明显,城市道路沥青路面早期破损问题,已成为影响我国城市道路健康发展的突出问题。在沥青路面的早期损坏中以高温车辙破坏最为突出,有些城市道路在通车一个月或半年后的第一个夏季的高温期就产生10㎜—30㎜的车辙,有的甚至达到70㎜—80㎜。沥青路面出现车辙的危害主要有:道路表面的变形导致平整度降低,车辆行驶时稳定性差,加大安全隐患;道路车辙处沥青层厚度变薄,消弱了道路面层及道路结构的整体强度,易诱发其它道路病害;雨天车辙内积水、冬天车辙内积水成冰,降低路面抗滑能力,易导致车辆出现飘滑,影响行车安全;车辙内积水长期浸泡沥青路面,形成局部油面脱落、松散和水损坏,容易导致大面积路面破损。
目前,常用解决车辙的措施有:①改良骨料级配。②采用改性沥青。③采用抗车辙剂。经过几年的施工实践,为了提高道路的抗车辙性能,采用抗车辙能力较强的级配,选择更耐久的骨料,比如SMA沥青碎石玛蹄脂,粗骨料多可以提高抗车辙性能,但孔隙率高容易产生水损坏、同时降低了低温抗裂性能;采用改性沥青,沥青改性后抗车辙性能明显比普通沥青效果好,但改性沥青在运输和高温储存过程中会出现分层离析以及性能衰减,导致抗车辙性能达不到预期效果。作为科研和试验目的,西安市工农路道路改造工程中,道路面层AC-16沥青混合料中掺加了0.4%的深圳海川公司生产的“车辙王”牌抗车辙剂。
2、“车辙王”牌抗车辙剂的性能及作用机理
2.1“车辙王”牌抗车辙剂简单介绍
“车辙王”牌抗车辙剂是深圳海川公司生产的提高沥青混凝土抗车辙能力的一种外掺剂,是由多种聚合物复合而成的沥青混合料添加剂,外观为黑色颗粒,粒径小于6㎜,密度为0.92g/㎝3-0.96g/㎝3,熔点150℃左右,可在常温下保存。
2.2“车辙王”牌抗车辙剂的作用机理
⑴、骨料嵌挤作用。添加剂微粒在施工过程中由于高温的作用而软化,这些微粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充嵌挤到了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用,加强了混合料之间的相互作用力,使混合料之间更加紧密,降低了成型路面的渗透性.同时增加了沥青混合料承受荷载的能力。
⑵、沥青改性作用。“车辙王”牌抗车辙剂投入沥青混合料的拌和锅中,在拌缸温度下,首先通过与矿料干拌,使其软化,继续加入沥青拌和,添加剂颗粒与沥青形成胶结作用,使沥青性能得到改善.提高了沥青的软化点;降低了对温度的敏感性;增加了沥青与矿料的粘附能力。
⑶、纤维加筋作用。由于添加剂中聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度,它在拌和过程中部分拉丝成塑料纤维,在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用.由于聚合物纤维的存在,它在胶结料中形成网状,加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性。
⑷、变形恢复作用。“车辙王”牌抗车辙剂的弹性成分在较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能,因而降低了成型沥青路面的永久变形。
3、工农路掺加抗车辙剂沥青混凝土的施工
3.1、掺加抗车辙剂沥青混凝土的拌合
掺加抗车辙剂(车辙王)的沥青混合料与普通沥青混合料的生产过程基本一致,依据沥青拌合楼型号好设定的沥青混合料产出量及每盘混合料的重量,计算每盘掺加4‰抗车辙剂的准确值。
3.1.1、拌合工艺
掺加抗车辙剂沥青混合料工艺流程如下:
集料按粗配送入干燥筒加热升温→热集料通过提升机至热料仓→各种配料按配比称量→集料投放进锅→人工投入抗车辙剂,干拌10秒→喷入沥青,湿拌40秒→放料装车
3.1.2、拌合过程:
①、抗车辙剂的投放:按掺入比例用热熔袋提前分装好“车辙王”,在骨料进拌锅时,由人工从投料口立即将“车辙王”投入到拌锅中(必须保证每盘都投放);延迟喷沥青时间,保证抗车辙剂与骨料有10秒的干拌时间,以充分融解,均匀分散。然后再喷入沥青。
②、拌和时间:混合料拌和时间以沥青能均匀裹覆集料为宜。投入抗车辙剂后干拌时间为10s;喷入沥青后湿拌时间不少于40s。
③、混合料外观:出机混合料应均匀一致,无花白料、无结块、离析现象。
3.2、掺加抗车辙剂沥青混凝土的运输
运输车辆应采用载重量大于20吨的自卸汽车,车辆数量应满足能连续生产及施工要求;车容车貌应洁净,车厢内干净无杂物以免对混合料造成污染;车厢可用1:3油水混合物涂刷,但不能有积液。所有运输车辆装料后用棉被或蓬布覆盖保温,行驶过程中保持匀速,避免疾走急停,防止混合料离析,以最快速度运至工地,在卸料时方可揭开覆盖物。运输途中温度降低不能超过10℃。
3.3、掺加抗车辙剂沥青混凝土的摊铺
采用ABG-525摊铺机进行沥青混合料的摊铺,混合料摊铺温度控制在160℃—170℃,摊铺速度不小于1.5m/分,上面层小于3m/min。摊铺时恒定连续摊铺,不能时停时开,防止混合料冷凝及产生台阶状不平。初压用双驱双钢轮7-10t静压,初压温度不低于160℃,复压要求提高密实度并揉压以减少表面细裂纹和孔隙,根据要求采用11~13t振动和20~25t轮胎,终压采用宽幅钢轮2~2.2m、重16t的双钢轮碾压,碾压终了温度不低于110℃。
4、抗车辙性能测试
为了检验掺加抗车辙剂沥青混凝土的高温抗车辙性能,并与同期施工的SBS改性沥青的性能进行了比较,比较结果如下:
5、结语
5.1掺加4‰抗车辙剂可显著的提高AC-16沥青混凝土动稳定度,改善沥青混凝土的抗车辙性能。
5.2掺加抗车辙剂沥青混凝土施工工艺简单,容易操作,可靠性高。
5.3抗车辙添加剂对沥青混合料的级配要求不高,它是通过改变沥青在混合料中的性能来提升改变沥青混合料的性能的。但我们在配合比设计上应当尽可能的使矿料级配本身具有较强的抗车辙能力。
参考文献:
【1】韩萍,姚来义.沥青路面采用改性的必要性[J].山西交通科技,2001(8):28-31.
【2】杨忠,谢祥根,何健.车辙王抗车辙剂在邵怀高速公路沥青中面层的应用.湖南交通科技.2008(6):31-33
【3】徐伟,张肖宁,韩大建.高速公路早期车辙病害调查及处治试验分析.公路.2004.3