抗车辙剂应用技术在沥青混合料中的作用效果分析与工程实践

为研究抗车辙剂掺量对沥青混合料路用性能的影响规律，采用室内对比试验方法，分别制备了不同抗车辙剂掺量的沥青混合料试件，针对沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能及水稳定性能变化规律进行了对比分析，结果表明：抗车辙剂的掺入可以有效改善沥青混合料的高温稳定性能，且掺量越大，效果越好；抗车辙剂的掺入对于沥青混合料的低温抗裂性能和水稳定性能同样具有改善效果，但掺量应控制在 0.3%，超过 0.3% 的改善效果会有所降低；0.3% 抗车辙剂掺量的沥青混合料在实际工程中应用效果良好，可显著提升路面抗车辙能力，各项指标均可满足规范设计要求。

关键词：抗车辙剂；沥青混合料；高速公路；路用性能

近年来，随着我国高速公路交通流量的急剧增长，以及车辆重载、超载现象严重，导致高速公路路面频繁出现车辙问题，使得路表产生过量变形，大幅降低了路面的平整度 [1-3]。车辙问题严重时不仅会影响路面结构的使用强度，更会降低路面的使用寿命，因此，如何有效解决沥青路面车辙问题已成为公路建设中一个急需解决的技术难题 [4-6]。

目前，国内外学者关于处治沥青路面车辙病害问题展开了大量研究。豆莹莹等 [7] 为了提升桥面铺装的高温抗车辙性能，选用轮辙试验和车辙试验对所设计的 5 种复合式 SMA 桥面铺装结构组合的高温性能进行测试，发现以 SMA10和SMA13形成的结构组合抗车辙效果最佳。谭建军等 [8] 发现双网络结构材料SFP13高温指标明显优于其它沥青混合料，AC20由于加入了抗车辙剂，其动稳定度值较大，SFP13半柔性沥青混合料可作为道路交叉口抗车辙路面的理想材料。

丰功吉 [9] 对车辙病害的原因以及病害类型进行介绍，并在此概念的基础上讲述抗车辙剂的含义、意义和作用方法，并探讨如何提高抗车辙剂在维护沥青路面中的使用效果，提高抗车辙剂的作用效果。刘正伟等 [10] 通过对秦巴山区内公路沥青路面车辙病害成因的调查与分析，发现沥青混合料抗车辙性能的主要影响因素为沥青用量、集料级配类型及温度，可通过选择最佳参数来解决沥青路面的车辙问题。

结合以上学者对沥青路面车辙问题的处治经验，本文通过制备不同抗车辙剂掺量的沥青混合料试件，对比研究了抗车辙剂对沥青混合料路用性能的影响规律，可为沥青混合料的抗车辙设计提供一定参考。

1、试验部分

1.1 原材料

试验所用沥青选用70号A级道路石油沥青，其主要技术指标见表1。粗集料选用粒径5~20mm的花岗岩碎石，其表观密度为2.738g/cm3，压碎值为18.2%，针片状颗粒含量为4.7%，吸水率为0.7%，坚固性为6.3%，洛杉矶磨耗值为24.1%。细集料采用机制砂，其表观密度为 2.761g/cm3，坚固性为7.5%，砂当量为72%，棱角性符合规范要求。矿粉采用石灰岩磨制而成的石粉，外观检测无明显团结块，表观密度为3.028g/cm3，亲水系数为0.82，塑性指数为2.4。抗车辙剂采用HD-III型抗车辙剂，外观检测呈黑色均匀颗粒状，其主要技术指标见表2。

1.2 级配设计

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规范中AC-20级配上、下限设计要求，最终确定路面中面层所用抗车辙剂沥青混合料的合成级配见表3。

1.3 马歇尔试验

根据最终确定的矿料目标级配，采用马歇尔试验方法，分别对抗车辙剂掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的沥青混合料试件进行马歇尔试验，结果显示按照该配合比制备的不同抗车辙剂掺量再生沥青混合料各项指标均满足设计要求，结果见表4。

2、结果与讨论

为确定抗车辙剂掺入沥青混合料的最佳掺量，分别设计抗车辙剂掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的5组沥青混合料试件，并针对不同抗车辙剂掺量沥青混合料的各项路用性能变化规律进行对比分析。

2.1 高温性能

分别对不同抗车辙剂掺量的沥青混合料试件进行车辙试验，通过对比分析试件的车辙深度和动稳定度变化规律来评价其高温稳定性能，结果如图1所示。

根据图1可知，随着抗车辙剂掺量的增大，沥青混合料的动稳定度呈不断增大趋势变化，而车辙深度呈不断减小趋势变化，其中未掺入抗车辙剂的沥青混合料动稳定度为2253次 /mm，车辙深度为2.9mm，而掺入0.1%抗车辙剂的沥青混合料动稳定度增大了1274次/mm，车辙深度减小了0.5mm；掺入0.2%抗车辙剂的沥青混合料动稳定度增大了2083次/mm，车辙深度减小了0.9mm；掺入0.3%抗车辙剂的沥青混合料动稳定度增大了3072次/mm，车辙深度减小了1.2mm；掺入0.4%抗车辙剂的沥青混合料动稳定度增大了4178次/mm，车辙深度减小了1.5mm。

综合来看，抗车辙剂的掺入可以有效提升沥青混合料的抗车辙能力，且抗车辙剂掺量越大，动稳定度增幅越大，车辙深度越小，对于沥青混合料高温性能的改善效果越显著。

2.2 低温性能

分别对不同抗车辙剂掺量的沥青混合料试件进行弯曲破坏试验，通过对比分析试件破坏应变和抗弯拉强度的变化规律来评价其低温抗裂性能，结果如图2所示。

根据图2可知，随着抗车辙剂掺量的增大，沥青混合料的破坏应变和抗弯拉强度均呈先增后减趋势变化，其中未掺入抗车辙剂的沥青混合料破坏应变为1732με，抗弯拉强度为9.5MPa，而掺入0.1% 抗车辙剂的沥青混合料破坏应变和抗弯拉强度分别增大了157με和1.3MPa；掺入0.2%抗车辙剂的沥青混合料破坏应变和抗弯拉强度分别增大了420με和2.6MPa；掺入 0.3%抗车辙剂的沥青混合料破坏应变和抗弯拉强度分别增大了851με和4.1MPa；掺入0.4% 抗车辙剂的沥青混合料破坏应变和抗弯拉强度分别增大了575με和1.7MPa。

综合来看，抗车辙剂的掺入可以有效提升沥青混合料的低温抗裂性能，且抗车辙剂掺量为 0.3% 时，沥青混合料的破坏应变和抗弯拉强度均可达到最大值，对于沥青混合料低温性能的改善效果更为显著。

2.3 水稳定性能

分别对不同抗车辙剂掺量的沥青混合料试件进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，通过对比分析试件残留稳定度和冻融劈裂强度比的变化规律来评价其水稳定性能，结果如图3所示。

根据图3可知，随着抗车辙剂掺量的增大，沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均呈先增后减趋势变化，其中未掺入抗车辙剂的沥青混合料残留稳定度为88%，冻融劈裂强度比为 87%，而掺入0.1%抗车辙剂的沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比均增大了1%，掺入0.2%抗车辙剂的沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比均增大了3%，掺入0.3%抗车辙剂的沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比分别增大了4%和6%，掺入0.4%抗车辙剂的沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比分别增大了2%和5%。

综合来看，抗车辙剂的掺入可以有效提升沥青混合料的水稳定性能，且抗车辙剂掺量为 0.3%时，沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均可达到最大值，改善效果相对较优。

3、试验段效果分析

某高速公路路面铺装工程项目起止桩号为K27+ 800~K62+200，该地区海拔高度为1032m，纵坡路段较多，年均降水量为600mm，年均蒸发量高达3600mm，属于热带少雨干燥气候，夏季气温偏高，因此对施工所用沥青混合料的抗车辙能力和稳定性要求较高。试验路段选取桩号为K43+200~K45+800，全长为2.6km，路面结构设计为：4cmSBS改性沥青AC-13上面层+6cm0.3%抗车辙剂沥青混合土AC-20中面层 +7cm沥青碎石AC-25下面层。采用《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）相关检测方法及标准，针对试验段各项路用性能进行检测评估，结果见表 5。

根据表 5 可知，试验段路面施工完成后，检测发现左、右幅路面的平均压实度均达到98%以上，平整度均未超过1.2mm，弯沉值均未超过18（0.1mm），渗水系数均小于120mL/min，以及构造深度等检测指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的设计要求，且1a后左、右幅路面的最大车辙深度均未超过1.2mm，说明路面抗车辙能力良好。施工完成后试验段表面检测表现密实，未出现泛油、松散、裂缝及搓板等现象。

由此说明，抗车辙剂沥青混合料在该高速公路路面铺装项目中的应用效果良好。

4、结论

（1）抗车辙剂可以有效提升沥青混合料的抗车辙能力，且抗车辙剂掺量越大，动稳定度增幅越大，车辙深度越小，对于沥青混合料高温性能的改善效果越显著。

（2）掺入抗车辙剂可以显著提高沥青混合料的破坏应变和抗弯拉强度，在抗车辙剂掺量为 0.3%时，沥青混合料的低温抗裂性能达到最佳。

（3）抗车辙剂能够有效提高沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比，抗车辙剂掺量为 0.3%时的水稳定性能改善效果最好。

（4）选择0.3%抗车辙剂掺量的沥青混合料应用在某高速公路路面工程中进行实例分析，检测发现路面各项指标均可满足规范设计要求，同时还可显著提升路面抗车辙能力，安全稳定性更高。

参考文献：

[1] 黄娟.高速公路沥青路面结构层层间粘接稳定性状态研究 [J]. 合成材料老化与应用，2021,50(04):146-148, 110.

[2] 韦彬、唐皓、熊春龙等深汕合作区公路抗车辙沥青铺装结构设计研究 [J]. 公路,2022,67(02):48-53.

[3] 梅亮、余晖、吉增晖等.干线公路沥青路面平交道口抗车辙剂应用性能试验研究 [J]. 石油沥青,2021,35 (06):57-62.

[4] 陈苗苗、王俊刚、姚鑫等.对城市交叉口车辙病害整治的研究与分析 [J]. 低温建筑技术,2021,43(11):155-158.

[5] 宋大伟.SBS 橡胶粉复合改性沥青混合料在城市小修改造中的应用研究 [J]. 合成材料老化与应用，2021, 50(02):70-72,42.