加入德兰尼特纤维的高速公路车辙处治技术应用探讨

金双庆,李 鹏

浙江顺畅高等级公路养护有限公司,浙江杭州 310051

加入德兰尼特纤维的高速公路车辙处治技术应用探讨

金双庆,李 鹏

浙江顺畅高等级公路养护有限公司,浙江杭州 310051

当前，沥青路面车辙病害已成为国内高速公路路面主要病害之一，是养护行业难以有效解决的一大课题。加德兰尼特纤维处治的车辙技术比一般采用的处治技术铣刨废料均大幅下降，减轻了环境污染的压力，充分体现了资源节约、环境友好及高速公路安全畅通等良好的社会效益，为国内的高速公路车辙处提供一种新的工艺。

高速公路；沥青路面养护；德兰尼特纤维

0 引言

杭金衢高速公路金华段全长99.242km，是国家规划中的国道主干线“五纵七横”之一横——上海至云南瑞丽高速公路浙江省段的重要组成部分，为双向四车道路面，于2002年底正式开通运营。经过两年多的运营，在行车荷载、气候环境的作用下，车辙成位该路段的典型病害之一，为探寻科学有效的车辙病害处治方法，确保高速公路安全畅通，并力求处治车辙病害简易方便、施工工期短、养护费用低。杭金衢高速公路K152+040～K152+820杭向段采用了加德兰尼特纤维AC-13改性沥青混凝土处理车辙病害试验，取得了良好的效果。

1 试验段概况

经实地路况调查， K162+658～K163+037.3杭向段位于金华江大桥，桥梁上部主要为长35m的T形简支梁结构，其桥面车辙平均深度达2.3cm，最深处达4.1cm，即金华江大桥桥桥面的沥青砼铺装层出现了严重车辙病害。该桥面基本无坑槽、裂缝等病害；根据对取芯芯样分析，各结构层稳定、密实，变形明显，且层间粘结良好，但各沥青砼结构层厚度发生了明显的、不同程度的形变，是一种结构型车辙和失稳型车辙并存的综合型车辙。其中K162+800处车辙深度和各结构层厚度及变形如下表：

芯样桩号 芯样总厚度 (cm)上面层厚度(cm)下面层厚度(cm)K162+800（凸处) 10.6 4.6 6.0 K162+800(凹处) 8.7 3.6 5.1 K162+800（硬路肩） 10.1 4.0 6.1

2 车辙产生原因分析

2.1 行车荷载影响

本试验路段处于金华江大桥桥面，其行车车速慢、流量大、重荷载多，并且桥面采用大量的砼型钢伸缩缝，致使桥面行车产生的应力传递不连续，伸缩缝位置存在跳车现象，对沥青砼铺装层产生较大的冲击力。故此沥青砼桥面铺装层在车辆荷载作用下处于复杂应力应变状态，在水平力、竖向力共同作用下，引起了面层结构层出现凹凸变形，特别在渠化交通和大超负荷的轴载频繁作用下，加快沥青混凝土路面车辙的形成。

2.2 环境

沥青路面结构完全处在自然环境中，承受着气温、日照、热流、辐射、风、雨水等各种环境因素的直接作用，路面车辙的形成与温度有极其重要的关系。近年来，浙江夏季高温持续时间长，气温高达38℃以上的罕见天气增加，路表温度常处于55～65℃之间，沥青砼路面在高温下，弹性降低，粘性、塑性增强，在外部荷载反复作用下就很容易产生流动变形，产生永久变形和塑性流动，从而形成拥包和车辙，这种车辙和拥包尤其在重轴载或大交通量较高轴载作用次数条件下表现得更为严重。

2.3 路面材料

车辙的严重程度与沥青面层的结构组成和混合料配合比有极大关系。在高温下处于半固态的沥青混合料，由于沥青及胶浆在荷载的作用下首先流动，粗细集料骨料组成的骨架成为荷载主要承担者，再加上沥青润滑作用，硬度较大的矿料在荷载的直接作用下会沿矿料间接触面滑动，产生沥青混凝土的剪切流动变形。在杭金衢高速公路建设期时期，沥青混合料的配合比设计不合理，沥青含量偏高（超过4.8%），减小了矿料之间的内摩阻力；还有从车辙处取的芯样看，石屑及矿粉用量过多，矿料级配未能形成良好的嵌锁结构。

3 德兰尼特纤维的技术特性和路用性能

3.1 技术特性

纤维吸附能力大小与纤维表面的粗糙程度、比表面积的大小、纤维的组成结构等因素有关。纤维的增强或增韧效果主要取决于纤维的长纤比、强度与韧性、密度以及纤维在材料中分散的取向性和其它物理力学特性。一般，纤维长度与截面尺寸比例越大，纤维的增强效果越为明显；在相同的用量下，密度越小的纤维具有比较高的分散度。

3.2 路用性能

德兰尼特纤维有其良好的吸附和吸收沥青的作用、分散作用、增粘作用、稳定作用及对路面起到明显的加筋和桥接作用，极大地提高了路面的柔韧性，从而很好地提高的沥青路面的高温抗车辙能力；有提高低温抗裂性、抗疲劳性能以及抗水害性能等路用性能。经测试，加德兰尼特纤维AC-13C改性沥青砼的动稳定度为6342次/mm，比AC-13C改性沥青砼的动稳定度4230次/mm提高了50%。

4 试验方案及施工要点

4.1 方案确定

4.1.1 提高沥青混合料的高温稳定性

提高沥青混合料的高温稳定性是解决沥青路面车辙的关键，沥青混合料在高温条件下的强度由两部分组成，即矿料之间的嵌挤力与内摩阻力、沥青与矿料之间的粘聚力。根据库仑的内摩擦理论（τ≤C+σtgφ），在交通荷载正应力一定的情况下，要提高沥青混合料的剪应力，主要通过提高混合料的粘聚力和内摩擦角，改进和提高沥青混合料中沥青结合料的性质和集料的级配可以满足以上要求。鉴于德兰尼特纤维良好的特性和路用性能，为增强沥青混合料的粘聚力，在沥青混合料中掺入一定量的德兰尼特纤维以增强混合料的高温稳定性。

4.1.2 铣刨厚度的控制

为了尽可能减少铣刨面积,对此试验段的车辙位置进行了测设，车辙主要出现在主车道的轮迹带上。经测量，此段该路段的平均车辙为2.3cm，从芯样看，车辙位置上面层的厚度为3.6cm，为合理控制铣刨数量，避免铣刨过程中存在夹层和控制下面层的厚度，铣刨厚度以平均4.9cm控制，铣刨宽度为3.5m。

4.2 配合比的设计

加德兰尼特纤维AC-13C改性沥青混合料配合比设计按马歇尔试验方法进行，其技术指标要求同规范。添加德兰尼特纤维不影响混合料的配合比设计，德兰尼特纤维用量为0.2%，其配合比中SBS改性沥青的用量为4.4%（沥青用量比不加纤维时增加0.2%）。

4.3 施工要点

混合料生产中要严格控制纤维用量，纤维对沥青有较强的吸附力，过多或过少加入纤维均会影响混合料的最佳沥青油石比。

加德兰尼特纤维改性沥青AC-13C的正常施工温度范围参照规范。

混合料拌和时，德兰尼特纤维加入方式可采用人工投入，即在热集料投入拌锅后人工投入已称量好的纤维。

5 结论

通过采用加德兰尼特纤维方法在杭金衢高速公路金华段结构型车辙路段的处治应用研究，为日后道路养护维修提供了新的车辙处治技术，尤其是在车流量繁重的沥青路面桥面铺装上，其不仅在经济效益方面，还是在社会效益方面都取得了双赢的局面，具有一定的推广价值和应用前景，对以后的桥面车辙处治具有一定的参考价值。

[1]张效杰.德兰尼特纤维沥青混凝土路面抵抗交叉路口路面 变形研究[J].北方交通，2009(3).

[2]黄玉恩.加入德兰尼特纤维的沥青混凝土性能分析[J].交 通世界(建养机械)，2008(10).

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1674-6708（2010）24-0110-02