抗车辙剂在城市主干路沥青路面施工中的应用研究

摘 要： 为解决城市道路的车辙问题，节约养护维修成本，延长道路使用寿命，围绕抗车辙剂作用机理、抗车辙沥青混合料配合比设计以及施工工艺等方面展开了抗车辙剂在城市主干路沥青路面施工中的应用研究。研究结果表明：抗车辙剂的加入可以有效改善沥青混合料的高温抗变形能力；路面长期性能跟踪观测结果显示，掺加抗车辙剂的沥青路面具有更小的车辙深度以及更好的长期服役性能。抗车辙剂将在我国城市道路中具有广阔的应用场景。

关键词： 城市道路 车辙 施工工艺 应用场景

中图分类号： TU753文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）02-0022-04

Research on the Application of Anti Rutting Agent in the Construction of Urban Main Road Asphalt Pavement

—Taking the North Extension Road Construction Project of Magao Road in Qixia District as an Example

ZHU Qitian

（ Nanjing Liuhe District Highway Management Station， Nanjing， Jiangsu Province， 211500 China ）

Abstract： In order to solve the problem of rutting on urban roads， save maintenance costs， and extend the service life of roads， the article conducts research on the application of anti rutting agents in the construction of urban main road asphalt pavement， focusing on the mechanism of action of anti rutting agents， the design of anti rutting asphalt mixture proportions， and construction techniques. The research results indicate that the addition of anti rutting agents can effectively improve the high-temperature deformation resistance of asphalt mixtures. The long-term performance tracking observation results of the road surface show that the asphalt pavement with added anti rutting agent has smaller rut depth and better long-term service performance. Anti rutting agents will have broad application scenarios in urban roads in China.

Key Words： Urban roads； Ruts； Construction technology； Application Scenario

城市主干路作为城市交通的重要组成部分，承载着大量车辆的行驶和交通运输任务。然而，长期以来，由于交通负荷和外界环境因素的影响，城市主干路沥青路面容易出现车辙现象，尤其在道路平交口、公交站台等位置处，车辙病害较为严重，给行车安全和驾驶体验带来了不利影响，且增加了养护维修成本。因此，如何有效改善和预防城市主干路沥青路面的车辙问题成为了迫切需要解决的工程难题。近年来，随着科学技术的不断进步和材料工程的发展，抗车辙剂作为一种新型路面材料逐渐引起了广泛关注。将其作为外加剂，加入到沥青混合料中可以有效改善沥青道路的抗车辙性能，延长道路使用寿命。本文旨在通过系统的理论分析、室内试验研究以及实体工程应用，分析抗车辙剂在城市主干道沥青路面施工中的应用效果，验证其在未来推广应用的可行性。

1 工程概况

南京市栖霞区马高路北延道路建设工程（MGLBYSG1标段），起于宁杭公路与现状马高路交叉口，线位沿宁芝路往北布设，先后与白鹅山路、狮麟路、美芝嘉路、狮子坝路相交，下穿沪宁高速后路线继续向北，终点接金马路与石狮路交叉口，道路全长1.635 km。规划等级为城市主干路，设计速度50 km/h。其中宁杭公路—沪宁高速段标准断面宽45 m，沪宁高速—金马路段标准断面宽40 m。

2 抗车辙剂的作用机理

2.1 胶结作用

将抗车辙剂加入到拌锅中与热集料一起进行拌合，此时抗车辙剂在高温下软化溶解。然后再加入沥青进行湿拌，溶解后的抗车辙剂颗粒与沥青胶结，提高了沥青的软化点，降低其温度敏感性，增加了与集料的黏附性，从而增强了沥青混合料的抗剪切变形能力。

2.2 加筋作用

抗车辙剂中的高分子聚合物构经充分拌和形成塑料纤维，在沥青胶结作用下形成致密的网状结构[1]，并在集料骨架内部相互搭接，起到纤维加筋作用。提升了沥青胶浆体系的相互作用力，增强了其使用性能。

2.3 嵌挤作用

抗车辙颗粒在高温条件下软化，而后经过碾压成型，变成类似黏附性较高的细集料，嵌挤至混合料骨架空隙中，有效增大了集料间的相互作用力，填充了混合料空隙，增强了沥青混合料整体的抗变形能力。

2.4 恢复变形作用

抗车辙剂的组成成分中含有相当的弹性材料，这些材料具有一定的恢复变形能力[2]。当车辆经过道路时，弹性材料可以吸收和分散车辆轮胎施加在道路上的压力和冲击力，减缓路面变形的速度和程度。

3 抗车辙沥青混合料配合比设计

3.1 原材料选择

3.1.1 沥青

选用金海宏业镇江石化有限公司生产的SBS 改性沥青，经检测其各项性能指标均能满足规范要求。

3.1.2 集料

集料选用句容船山建材有限公司生产的石灰岩，规格为1# 13.20～26.50 mm、2# 4.75～13.20 mm、3# 2.36～ 4.75 mm、4# 0～2.36 mm。

3.1.3 填料

填料来自哲文建材有限公司，其表观密度为2.687 g/cm3，亲水系数为0.65，外观无团粒结块。

3.1.4 抗车辙剂

选用路孚8000抗车辙剂，外观呈黑色颗粒状。

3.2 配合比设计

3.2.1 确定最佳矿料级配

采用 AC-20C型级配结构，选取 3 组不同粗细的矿料级配，设计级配范围及各组级配组成如表1所示。

根据以往工程经验，按油石比 4.5%制作马歇尔试件，测定其各项性能指标。根据马歇尔试验结果，级配A、B、C的各项试验指标均满足规范要求，级配B的数据为最佳，故选定级配B为最佳矿料级配。

3.2.2 确定最佳油石比

按级配B设计的矿料比例配料，采用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五种油石比，进行马歇尔试验，根据试验结果，最终确定最佳油石比为4.7%。

3.3 抗车辙剂最佳掺量的确定

为确定本项目路面工程所需抗车辙剂的最佳掺量，在厂家推荐掺量的基础上，选取0%、0.3%、0.4%、0.5%这 4种不同掺量进行优选，根据各项路用性能试验结果最终确定抗车辙剂的最佳掺量。

3.3.1 高温性能

不同掺量下的AC-20C沥青混合料高温性能试验结果如图1所示。

由图1可看出，随着抗车辙剂掺量的增加，AC-20C沥青混合料的动稳定度逐渐增大，即高温稳定性有所提升，且提升幅度较大。当掺量达到0.5%时，其动稳定度值需达到7 152 次/mm，远远超过规范要求（≥6 000 次/mm）。分析原因可知，抗车辙剂中的塑料纤维成分在矿料骨架内胶结形成网状，该网状结构可以提升沥青胶浆体系的相互作用力，从而提高沥青混合料的高温抗变形能力[3]。

3.3.2 低温性能

本文采用低温弯曲试验来研究不同掺量下的抗车辙AC-20C沥青混合料低温性能，选取弯拉应变作为低温性能的评价指标，具体试验结果如图2所示。

观察图2的低温小梁弯曲试验结果可知，在掺入抗车辙剂初期，混合料的低温抗裂性能略有提升，但提升幅度不明显。在掺量达到0.3%后，混合料的弯拉应变有一个较大幅度的提高，原因是抗车辙剂的嵌挤作用和胶结作用，增强了沥青混合料的承受荷载能力，提升了低温抗裂能力。然而，当掺量超过0.4%时，混合料的弯拉应变急剧下降，出现该现象的原因为过多的抗车辙剂导致内部材料局部失稳，削弱了沥青混合料的低温性能。

3.3.3 水稳定性

本文选择浸水马歇尔、冻融劈裂两种试验来对4种不同抗车辙剂掺量下的AC-20C沥青混合料的水稳定性进行研究，评价指标分别为残留稳定度和冻融劈裂比，试验结果如图3所示。

图3中试验结果表明：残留稳定度和冻融劈裂比的变化规律基本一致，皆呈现出随抗车辙剂掺量的增大，先快速升高再逐渐平稳的趋势。掺量达到0.4%时，两种水稳定性评价指标已基本不再发生变化。相较于未掺加抗车辙剂的沥青混合料，掺入0.5%抗车辙剂的沥青混合料，其残留稳定度和冻融劈裂比分别提升了9.7%和10.4%。由此可看出，抗车辙剂的加入有助于提升沥青混合料的抗水损害性能。

3.3.4 确定最佳掺量

综合以上各掺量下抗车辙沥青混合料的各项路用性能试验结果，最终确定AC-20C沥青混合料中最佳抗车辙剂掺量为0.5%。

4 实体工程应用

本项目选择在道路桩号：K0+700～K0+900处铺筑试验段，在该处的道路中面层AC-20C 沥青混合料中掺加抗车辙剂，掺量为沥青混合料质量的0.5%。

4.1 施工工艺研究

4.1.1 施工前准备

在混合料拌合前要将抗车辙剂装袋保存好，防潮、防结块。对沥青、集料等原材料进行性能检测，确保满足规范技术指标要求。矿粉应防止受潮，保证其洁净干燥。