沥青路面RPS3000抗车辙解决方案.doc

PAGE  PAGE - 10 - ****改造工程 RPS3000抗车辙沥青混合料改性 解决方案 中交路通科技发展有限公司 2011年4月 ****改造工程 RPS3000抗车辙沥青混合料改性解决方案 一、前言 ****改造工程起于K321+200，止于K333+200全长12公里，路面宽度11.5米，原路面为沥青混凝土结构。由于该路段交通量大，大车和超重车多，该路段经过多年运营，该路段出现不同程度的路滑、车辙及裂缝病害（如图），为恢复路面使用功能，拟采用铣刨加铺技术进行路面进行改造处理，现就该路段在重车作用下为提高路面抗车辙能力进行混合料改性，提出采用交通部必威体育精装版研究成果“塑胶抗车辙改性剂”的解决方案。 二、沥青路面变形及产生车辙的机理分析 1、沥青路面车辙的危害及影响 沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因此在我国各级公路建设中被广泛使用。但随着我国社会经济和交通运输的快速发展，客货运量迅速增加，道路交通流量迅猛增大，特别是重载车辆的增多和高压轮胎的使用，交通流的渠化，车辙已成为我国公路沥青路面的主要病害之一。 车辙出现后严重影响到路面的使用和服务质量，其表现为： ⑴ 路表面过量变形，影响路面的平整度； ⑵ 轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，易于诱发其它病害； ⑶ 雨天后车辙内积水，易导致车辆出现漂滑，影响行车安全性； ⑷ 在冬季车辙槽内聚冰，降低路面的抗滑能力，行车产生冰滑现象； ⑸ 车辆在超车或变换车道时，易方向失控，影响车辆操纵稳定性。 2、沥青路面车辙类型分析 沥青路面的车辙类型归纳起来主要分为以下三种： 1是结构性车辙(如右图1)，也就是由于路面结构本身的缺陷所造成的车辙，这就是压密性车辙。 2是失稳性车辙，主要是在高温条件下，由于路面温度升高，沥青粘度下降，路面在车轮荷载反复作用下产生剪切变形，使沥青层出现粘性流动，形成了永久变形(如右图2)。 3是磨损性车辙，沥青路面被带钉轮胎或带链条轮胎磨损而出现车槽，这类车辙主要发生在寒冷地区(如右图3)。 3、基于粘弹性原理分析车辙形成机理 在通常的自然环境和气温条件下，沥青混合料主要表现为弹性性能，因而能够承受车轮荷载的作用，所产生的变形可以恢复而不会破坏。但在较高的温度下，或大气温度不高但在车轮的重复作用下使与车轮接触的路面产生摩擦以致使温度升高等，都会使沥青路面表现出较显著的流动性能，在这种条件下的变形可能不会完全恢复，从而产生累积的永久变形并最终破坏。 3.1 沥青混合料在荷载作用下的变形和恢复特性 沥青混合料的路用性能十分复杂，但其主要力学行为表现为粘弹性。描述其粘弹力学行为一般有静态粘弹模型和动态粘弹模型。沥青混合料的静态粘弹模型可通过伯格斯模型的数值拟合来实现：当输入应力δ =δ0 时，其响应的蠕变为： 沥青混合料的动态粘弹模型可通过Burgers模型进行动态试验拟合：当输入一个简谐应力δ =δ0λint时，其响应的蠕变为： 在上述两种模型中，在应力重复作用下，应变都有随时间增大的趋势，且对于沥青混合料这种特殊的材料来说，它的应变在应力历史下的响应呈增大趋势具有广泛的适应性。 3.2 沥青混合料在不同温度下的力学行为 当温度较低时(如低于15℃)，沥青混合料表现出较强的弹性，在荷载作用下变形能够迅速恢复，甚至在极端的低温条件下，沥青混合料的模量可以高达 3000MPa，与水泥混凝土模量接近。当温度略高时(如15-40℃)，也就是通常情况下的温度条件下，沥青混合料表现为粘性和弹性，在荷载作用下有些变形能够迅速回复，有些要延迟回复，而另外一部分则不可恢复。当较高温度下(如高于 60℃)，沥青混合料表现出较明显的流变性，在荷载作用下的变形可能无法恢复 沥青混合料的这种荷载与变形回复在不同温度下的关系如下图所示(图4中T表示温度，其中 T1 T2 T3)。 图4：沥青混合料在不同温度下的应力与应变回复曲线 4、沥青路面抗车辙的解决方案 大量研究及实验表明，影响沥青路面车辙的主要因素有三方面：沥青材料、级配和路面结构。沥青材料是骨料的粘结剂，其效能的优劣直接影响到路面抗车辙能力；而级配控制着路面结构的受力强度和骨料嵌挤密度，游离沥青的数量，关系到路面粘弹性和路面抗剪能力；适宜的结构层优化设计，可以将沥青材料和级配、面层结构的优势更好的发挥，达到提高路面强度和抗车辙的能力。 从路面车辙形成机理出发，一种适用于沥青路面的颗粒外添剂，可在拌和阶段直接掺加到沥青混合料中，并采用合理的集料配比试验和结构层优化设计，形成一套有效的设计思路。 4.1 提高基层强度和刚度 尽量采用无机结合料稳定粒料作为半刚性基层材料。无机结