金雙慶,李 鵬

浙江順暢高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司,浙江杭州 310051

加入德蘭尼特纖維的高速公路車轍處治技術(shù)應(yīng)用探討

金雙慶,李 鵬

浙江順暢高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司,浙江杭州 310051

當(dāng)前，瀝青路面車轍病害已成為國(guó)內(nèi)高速公路路面主要病害之一，是養(yǎng)護(hù)行業(yè)難以有效解決的一大課題。加德蘭尼特纖維處治的車轍技術(shù)比一般采用的處治技術(shù)銑刨?gòu)U料均大幅下降，減輕了環(huán)境污染的壓力，充分體現(xiàn)了資源節(jié)約、環(huán)境友好及高速公路安全暢通等良好的社會(huì)效益，為國(guó)內(nèi)的高速公路車轍處提供一種新的工藝。

高速公路；瀝青路面養(yǎng)護(hù)；德蘭尼特纖維

0 引言

杭金衢高速公路金華段全長(zhǎng)99.242km，是國(guó)家規(guī)劃中的國(guó)道主干線“五縱七橫”之一橫——上海至云南瑞麗高速公路浙江省段的重要組成部分，為雙向四車道路面，于2002年底正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)營(yíng)，在行車荷載、氣候環(huán)境的作用下，車轍成位該路段的典型病害之一，為探尋科學(xué)有效的車轍病害處治方法，確保高速公路安全暢通，并力求處治車轍病害簡(jiǎn)易方便、施工工期短、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低。杭金衢高速公路K152+040～K152+820杭向段采用了加德蘭尼特纖維AC-13改性瀝青混凝土處理車轍病害試驗(yàn)，取得了良好的效果。

1 試驗(yàn)段概況

經(jīng)實(shí)地路況調(diào)查， K162+658～K163+037.3杭向段位于金華江大橋，橋梁上部主要為長(zhǎng)35m的T形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其橋面車轍平均深度達(dá)2.3cm，最深處達(dá)4.1cm，即金華江大橋橋橋面的瀝青砼鋪裝層出現(xiàn)了嚴(yán)重車轍病害。該橋面基本無(wú)坑槽、裂縫等病害；根據(jù)對(duì)取芯芯樣分析，各結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定、密實(shí)，變形明顯，且層間粘結(jié)良好，但各瀝青砼結(jié)構(gòu)層厚度發(fā)生了明顯的、不同程度的形變，是一種結(jié)構(gòu)型車轍和失穩(wěn)型車轍并存的綜合型車轍。其中K162+800處車轍深度和各結(jié)構(gòu)層厚度及變形如下表：

芯樣樁號(hào) 芯樣總厚度 (cm)上面層厚度(cm)下面層厚度(cm)K162+800（凸處) 10.6 4.6 6.0 K162+800(凹處) 8.7 3.6 5.1 K162+800（硬路肩） 10.1 4.0 6.1

2 車轍產(chǎn)生原因分析

2.1 行車荷載影響

本試驗(yàn)路段處于金華江大橋橋面，其行車車速慢、流量大、重荷載多，并且橋面采用大量的砼型鋼伸縮縫，致使橋面行車產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞不連續(xù)，伸縮縫位置存在跳車現(xiàn)象，對(duì)瀝青砼鋪裝層產(chǎn)生較大的沖擊力。故此瀝青砼橋面鋪裝層在車輛荷載作用下處于復(fù)雜應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，在水平力、豎向力共同作用下，引起了面層結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)凹凸變形，特別在渠化交通和大超負(fù)荷的軸載頻繁作用下，加快瀝青混凝土路面車轍的形成。

2.2 環(huán)境

瀝青路面結(jié)構(gòu)完全處在自然環(huán)境中，承受著氣溫、日照、熱流、輻射、風(fēng)、雨水等各種環(huán)境因素的直接作用，路面車轍的形成與溫度有極其重要的關(guān)系。近年來(lái)，浙江夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，氣溫高達(dá)38℃以上的罕見(jiàn)天氣增加，路表溫度常處于55～65℃之間，瀝青砼路面在高溫下，彈性降低，粘性、塑性增強(qiáng)，在外部荷載反復(fù)作用下就很容易產(chǎn)生流動(dòng)變形，產(chǎn)生永久變形和塑性流動(dòng)，從而形成擁包和車轍，這種車轍和擁包尤其在重軸載或大交通量較高軸載作用次數(shù)條件下表現(xiàn)得更為嚴(yán)重。

2.3 路面材料

車轍的嚴(yán)重程度與瀝青面層的結(jié)構(gòu)組成和混合料配合比有極大關(guān)系。在高溫下處于半固態(tài)的瀝青混合料，由于瀝青及膠漿在荷載的作用下首先流動(dòng)，粗細(xì)集料骨料組成的骨架成為荷載主要承擔(dān)者，再加上瀝青潤(rùn)滑作用，硬度較大的礦料在荷載的直接作用下會(huì)沿礦料間接觸面滑動(dòng)，產(chǎn)生瀝青混凝土的剪切流動(dòng)變形。在杭金衢高速公路建設(shè)期時(shí)期，瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)不合理，瀝青含量偏高（超過(guò)4.8%），減小了礦料之間的內(nèi)摩阻力；還有從車轍處取的芯樣看，石屑及礦粉用量過(guò)多，礦料級(jí)配未能形成良好的嵌鎖結(jié)構(gòu)。

3 德蘭尼特纖維的技術(shù)特性和路用性能

3.1 技術(shù)特性

纖維吸附能力大小與纖維表面的粗糙程度、比表面積的大小、纖維的組成結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。纖維的增強(qiáng)或增韌效果主要取決于纖維的長(zhǎng)纖比、強(qiáng)度與韌性、密度以及纖維在材料中分散的取向性和其它物理力學(xué)特性。一般，纖維長(zhǎng)度與截面尺寸比例越大，纖維的增強(qiáng)效果越為明顯；在相同的用量下，密度越小的纖維具有比較高的分散度。

3.2 路用性能

德蘭尼特纖維有其良好的吸附和吸收瀝青的作用、分散作用、增粘作用、穩(wěn)定作用及對(duì)路面起到明顯的加筋和橋接作用，極大地提高了路面的柔韌性，從而很好地提高的瀝青路面的高溫抗車轍能力；有提高低溫抗裂性、抗疲勞性能以及抗水害性能等路用性能。經(jīng)測(cè)試，加德蘭尼特纖維AC-13C改性瀝青砼的動(dòng)穩(wěn)定度為6342次/mm，比AC-13C改性瀝青砼的動(dòng)穩(wěn)定度4230次/mm提高了50%。

4 試驗(yàn)方案及施工要點(diǎn)

4.1 方案確定

4.1.1 提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性

提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是解決瀝青路面車轍的關(guān)鍵，瀝青混合料在高溫條件下的強(qiáng)度由兩部分組成，即礦料之間的嵌擠力與內(nèi)摩阻力、瀝青與礦料之間的粘聚力。根據(jù)庫(kù)侖的內(nèi)摩擦理論（τ≤C+σtgφ），在交通荷載正應(yīng)力一定的情況下，要提高瀝青混合料的剪應(yīng)力，主要通過(guò)提高混合料的粘聚力和內(nèi)摩擦角，改進(jìn)和提高瀝青混合料中瀝青結(jié)合料的性質(zhì)和集料的級(jí)配可以滿足以上要求。鑒于德蘭尼特纖維良好的特性和路用性能，為增強(qiáng)瀝青混合料的粘聚力，在瀝青混合料中摻入一定量的德蘭尼特纖維以增強(qiáng)混合料的高溫穩(wěn)定性。

4.1.2 銑刨厚度的控制

為了盡可能減少銑刨面積,對(duì)此試驗(yàn)段的車轍位置進(jìn)行了測(cè)設(shè)，車轍主要出現(xiàn)在主車道的輪跡帶上。經(jīng)測(cè)量，此段該路段的平均車轍為2.3cm，從芯樣看，車轍位置上面層的厚度為3.6cm，為合理控制銑刨數(shù)量，避免銑刨過(guò)程中存在夾層和控制下面層的厚度，銑刨厚度以平均4.9cm控制，銑刨寬度為3.5m。

4.2 配合比的設(shè)計(jì)

加德蘭尼特纖維AC-13C改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)按馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行，其技術(shù)指標(biāo)要求同規(guī)范。添加德蘭尼特纖維不影響混合料的配合比設(shè)計(jì)，德蘭尼特纖維用量為0.2%，其配合比中SBS改性瀝青的用量為4.4%（瀝青用量比不加纖維時(shí)增加0.2%）。

4.3 施工要點(diǎn)

混合料生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制纖維用量，纖維對(duì)瀝青有較強(qiáng)的吸附力，過(guò)多或過(guò)少加入纖維均會(huì)影響混合料的最佳瀝青油石比。

加德蘭尼特纖維改性瀝青AC-13C的正常施工溫度范圍參照規(guī)范。

混合料拌和時(shí)，德蘭尼特纖維加入方式可采用人工投入，即在熱集料投入拌鍋后人工投入已稱量好的纖維。

5 結(jié)論

通過(guò)采用加德蘭尼特纖維方法在杭金衢高速公路金華段結(jié)構(gòu)型車轍路段的處治應(yīng)用研究，為日后道路養(yǎng)護(hù)維修提供了新的車轍處治技術(shù)，尤其是在車流量繁重的瀝青路面橋面鋪裝上，其不僅在經(jīng)濟(jì)效益方面，還是在社會(huì)效益方面都取得了雙贏的局面，具有一定的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景，對(duì)以后的橋面車轍處治具有一定的參考價(jià)值。

[1]張效杰.德蘭尼特纖維瀝青混凝土路面抵抗交叉路口路面 變形研究[J].北方交通，2009(3).

[2]黃玉恩.加入德蘭尼特纖維的瀝青混凝土性能分析[J].交 通世界(建養(yǎng)機(jī)械)，2008(10).

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1674-6708（2010）24-0110-02