作者：鄭曉敏

    根據路面的結構計算分析，瀝青路面最大剪應力位于中、下面層，中面層在車轍方面的貢獻率約在60%，因此，提高中下面層瀝青混凝土的抗車轍能力能夠有效減小瀝青路面車轍病害。本文結合室內試驗與實體工程，對車轍形成機理及影響因素進行分析；從瀝青膠結料及級配方面著手，對高抗車轍瀝青混合料的設計及應用進行研究。

1車轍形成機理及影響因素分析

1.1  瀝青路面車轍形成機理

    車轍的形成及發展主要分為3個階段：開始的壓密過程、穩定壓密及剪切流動變形。當瀝青路面達到規定壓實度要求時，剪切流動變形是引發車轍病害的主要原因，提高瀝青混合料的骨架結構性能及瀝青膠結料性能是改善其抗車轍性能的關鍵因素。

1.2瀝青混合料抗車轍性能的影響因素

    (1)集料性質。集料性質尤其是骨料的正片狀含量、集料與瀝青的粘附性等指標是影響瀝青混合料的重要因素。棱角性良好的集料間能夠形成較強的嵌擠力，提高混合料的整體強度，改善混合料的抗車轍性能。

    (2)級配。研究表明，瀝青混合料的抗車轍性能60%取決于集料間的嵌擠作用，因此必須選擇合理的礦料級配，構成緊密嵌擠型瀝青混合料。級配過粗將增大混合料孔隙率，使嵌擠能力降低，導致礦料間的穩定性下降，最終表現為動穩定度降低，抗車轍性能較差；同時還會降低混合料抗滲水性能，引發水毀病害。過細則會降低粗骨料含量，細料粉料較多，導致混合料形成懸浮結構，最終也會降低混合料動穩定度與抗車轍性能。

    (3)瀝青膠結料種類及用量。瀝青膠結料的性能是決定瀝青混合料抗車轍性能的關鍵因素。高軟化點、高粘度能保證瀝青膠結料具有良好的高溫性能，因此，選擇此類瀝青拌制而成的瀝青混合料通常具有良好的抗車轍性能；但為了保證混合料具有良好的抗裂性能，還要求瀝青具有較大的針入度。其次瀝青用量也是重要影響因素之一，瀝青用量過大會使過多的瀝青處于游離狀態，降低集料間的內摩擦力；用量過低則會導致集料表面瀝青膜太薄，礦料間粘聚力降低。

2  高抗車轍瀝青混合料設計方法研究

2.1  瀝青膠結料的選擇

    目前國內外通常通過采用改性瀝青的方法來提高高溫性能，從而改善瀝青混合料的抗車轍性能，其中SBS改性劑、巖瀝青、橡膠瀝青是最為常用的添加劑。SBS改性劑能夠使瀝青韌性提高、軟化點上升、滲透性降低、高溫下的流動傾向減弱，還能提高瀝青的剛性、拉伸強度、延性，以及回彈性；而巖瀝青能夠改善瀝青與集料的粘附性，具有良好的抗剝落性能。因此，本文選用SBS改性劑與巖瀝青對70號基質瀝青進行復合改性以形成高粘、高彈、高延的復合改性瀝青。其中巖瀝青摻量為8%，SBS改性劑摻量為2%，復合改性瀝青技術指標見表1。

    由表1可見，復合改性瀝青具有較高的軟化點和較大的延度，說明高溫性能及延展性良好。

2.2級配范圍的確定

    目前國內通常采用AC-20型瀝青混合料鋪筑中面層，配合比設計多參照《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中級配范圍進行級配選擇，然后通過馬歇爾試驗方法確定最佳油石比。本文綜合考慮Superpave設計中禁區和控制點的要求，并結合AC-20級配要求，要求級配曲線通過AC-20級配下限與禁區下限，以形成骨架密實結構，又具有合適的空隙率，達到抗車轍和抗水害的雙重目的。推薦級配范圍見表2。

3  混合料設計及性能研究

3.1  配合比設計

    (l)級配的確定。選用石灰巖進行配合比設計，借鑒Superpave技術成果，在上述推薦級配范圍內，嚴格控制4. 75 mm關鍵篩孔與1/2最大公稱尺寸篩孔通過率，并根據工程經驗確定合理的礦粉用量，保證混合料級配曲線成S型，從而確保瀝青混合料形成骨架密實性與均勻性。

    根據上述分析，將關鍵篩孑L 4. 75 mm通過率控制在下限與中值之間即為26%～41%；1/2最大公稱尺寸篩孔為9.5 mm，控制在中值與上限之間即為61%～72%；礦粉用量控制在3%～7%。從麗獲得高抗車轍AC-20瀝青混合料級配，見表3，級配曲線見圖1。

    (2)油石比的確定。采用馬歇爾試驗方法確定高抗車轍瀝青混合料的油石比，初選3. 7%，4. 0%，4.3%，4.6%，4.9%5個油石比成型標準的馬歇爾試件，測定其體積參數、穩定度及流值，檢測結果見表4。

    根據表4的試驗結果，取毛體積密度與穩定度最大值、孔隙率與瀝青飽和度中值所對應油石比的平均值作為OAC,，即OAC1為4.4%；然后確定同時滿足空隙率、飽和度、穩定度、流值技術要求的油石比區間，取區間的OACmin值與OACmax值的平均值作為OAC,，即OAC2=(OACmin+OACmax )/2=(4.15%+4.8%)/2=4.5%；根據上述結果最終得出最佳油石比OAC為4. 45%。結合實際工程經驗，推薦施工時采用

4. 4%。

3.2性能研究

    按4. 4%的油石比成型試件，并采用相同的級配拌制基質瀝青混合料，與復合改性瀝青混合料進行對比分析。

    (1)水穩定性。采用凍融劈裂試驗與浸水馬歇爾試驗評價高抗車轍AC-20瀝青混合料的水穩定性，殘留穩定度和凍融劈裂抗拉強度比必須滿足規范中85%和80%的要求，試驗結果見表5。

    根據上述結果知道，高抗車轍瀝青混合料的殘留穩定度高達93%，凍融劈裂強度比接近90%，遠遠高于普通瀝青混合料，且高抗車轍瀝青混合料具有較大的馬歇爾穩定度與劈裂強度。這說明高抗車轍瀝青混合料的力學性能更好，水穩性更優。這主要是因為復合改性瀝青粘度大，與集料粘附性較好，抗剝落性能較優，

    (2)高溫性能。采用輪碾成型機碾壓成型尺寸為300 mm×300 mm×50 mm的車轍板，養生48 h后進行標準車轍試驗，試驗溫度為60℃，時間為60 min，試驗輪壓與標準軸載一致，為0.7MPa。試驗結果見表6。

    由表6可見，高抗車轍瀝青混合料的動穩定度指標高達9 858次/mm，是普通瀝青混合料的5倍左右；而相同級配下普通瀝青混合料動穩定度也達到1 774次/mm，遠遠超過規范不低于800次/mm的要求。這主要是因為該級配為骨架密實型級配，骨料之間具有良好的骨架嵌擠作用，混合料強度較高；而符合改性瀝青的軟化點較高，針入度較小，具有良好的高溫性能，因此，高抗車轍瀝青混合料的高溫抗車轍性能遠遠優于普通瀝青混合料。

4  實體工程應用

    將上述級配及油石比的高抗車轍瀝青混合料應用于某實體工程，研究其工程可行性。該道路為港區重載公路，重車比重大，集卡比例高，因此需要提高瀝青路面的抗車轍性能。施工結束后對瀝青路面的壓實度、滲水系數、構造深度及抗滑擺值進行檢測，檢測結果見表7。

    由表7可見，高抗車轍瀝青}昆合料實體工程的壓實度能夠得到較好保證，滲水系數、構造深度及抗滑擺值都能夠滿足規范要求。這說明混合料施工質量易于控制，且具有良好的路表性能。

    對該路段的車轍深度進行跟蹤觀察，并進行鉆心取樣測試上、下面層厚度，評價混合料的抗車轍性能。檢測結果見表8。

    從表8中工后1年與工后的面層厚度差值可以計算得出，經過1年的車輛荷載作用，上面層的壓密變形為6．O mm，占該路段平均車轍深度(8.2 mm)的70%以上；下面層壓密變形僅為2.1mm，說明下面層混合料具有良好的抗車轍性能。

5結語

車轍的形成及發展主要分為開始的壓密過程、穩定壓密及剪切流動變形3個階段；集料、瀝青、級配、油石比等是影響瀝青混合料抗車轍性能的主要因素，其中瀝青的粘結力和礦料顆粒之間的嵌擠力起著決定性作用。本文采用8%的巖瀝青和2%的SBS改性劑配置復合改性瀝青；借鑒Superpave技術成果，提出高抗車轍改性瀝青混合料的級配范圍；嚴格控制4. 75 mm關鍵篩孔與1／2最大公稱尺寸篩孔通過率及礦粉用量，設計成S形級配曲線，從而確保瀝青混合料形成骨架密實性與均勻性。室內試驗與工程實踐表明，高抗車轍瀝青混合料施工質量易于控制，且具有良好的路用性能。

6摘要

集料、瀝青、級配、油石比等是影響瀝青混合料抗車轍性能的主要因素，其中瀝青的粘聚力和礦料顆粒之間的嵌擠力起著決定性作用。文中采用8%的巖瀝青和2%的SBS改性劑配置復合改性瀝青，借鑒Superpave技術成果，提出高抗車轍瀝青混合料的級配范圍；采用馬歇爾試驗方法確定最佳油石比。研究表明，高抗車轍瀝青混合料施工質量易于控制，且具有良好的路用性能。