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北京新桥技术发展有限公司NewViewRP2000抗车辙改性剂抗车辙路面解决方案(RP2000) Rut Solution for Asphalt Road Surface 交通运输部公路科学研究院新桥公司Beijing Xinqiao Technology Development Limited Company目 录一、前言. 1二、粘弹性原理分析车辙形成机理 2三、RP2000路面解决方案. 4四、RP2000路面的性能指标. 7五、RP2000路面特点. 9一、前言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。 车辙危害 路表面过量变形，影响路面的平整度； 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； 雨天后车辙内积水，易导致车辆出现漂滑，影响行车安全性； 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； 车辆在超车或变换车道时，容易引起方向失控，影响车辆操纵稳定性。 车辙类型沥青路面的车辙类型归纳起来主要分为以下3种：1是结构性车辙，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(如右图1)；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)。二、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。 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 =0 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 =0int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。 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三、RP2000路面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3个方面：即1是沥青材料；2是路面级配；3是路面结构。其中：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，以及游离沥青的数量，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。新桥公司通过多年对沥青路面结构和材料的研究，利用高弹性橡胶(Rubber)和塑性材料(Plastics)，研究合成沥青路面抗车辙颗粒外添剂RP2000。RP2000是一种高效的改进沥青混合料抗车辙性能的颗粒外添剂，可在混合料拌和阶段直接加入混合料中，采用合理的集料配比和适宜的结构层，形成一套有效的沥青路面抗车辙设计思路。 提高基层强度和刚度采用无机结合料稳定粒料作为半刚性基层材料，保证基层的强度和刚度。无机结合料稳定粒料作为半刚性基层具有板体性、水稳定性、抗裂性、抗冻性等良好的力学性能，对车辙的影响很小。 路面设计采取的措施 结构层优化结构层优化设计是解决抗车辙方案中重要一环，在处理沥青路面前必须考察路面基础结构和强度，从而作为结构设计的依据之一，并结合公路交通量预测，合理设计路面面层结构，通过行为方程计算各结构层厚度。 图5：不同面层厚度PCI衰减曲线研究表明，路面状况指数随使用年限的增加而衰减。但面层厚度越大，其衰减的速率越低，如图5所示。不合理的结构设计会导致严重的车辙，见图6示。 图6：不合理的结构设计导致车辙 优化沥青混合料级配沥青混合料的高温抗车辙能力有60%依赖于矿料级配的嵌挤作用，沥青结合料则提供40%的抗车辙能力。通过对较好路段及车辙严重段的级配曲线和混合料组成的认真分析，发现密实级配下沥青特性对抗车辙性能很敏感，沥青用量的变化也会使混合料变得可塑，混合料采用“抬头平尾”的密实嵌挤型骨架级配，其特点不仅有较高的抗车辙能力，且空隙率较小，构造深度大，满足路面抗滑性能需要。 添加颗粒外添剂RP2000添加RP2000可明显路面抗车辙性能，提高沥青混合料的动稳定值。RP2000为黑色固体，呈粒状，粒径范围为4.75 mm-1.75mm，密度为0.92-1.05g/cm3。用量一般为沥青混合料重量的3-8。RP2000的参拌工艺为：第1步，预热级配石料(除石粉外)达到190以上；第2步，将RP2000加入预热后的级配石料拌锅内，干拌15秒；第3步，加入石粉，干拌5秒；第4步，加入热沥青(160)，拌和30秒；第5步，摊铺后碾压温度控制在165。使用RP2000时沥青用量通常需要增加3左右，混合料的拌和温度需要提高10左右，其工艺条件如图7所示。图7：RP2000的工业拌和工艺图四、RP2000路面的性能指标 采用马歇尔与GTM旋转实验法进行配合比验证设计在用马歇尔实验法进行混合料配合比设计基础上，采用GTM旋转实验法进行配合比验证设计,以决定沥青混凝土混合料的最佳油石比，提高混合料密实度和抗车辙能力。右图为GTM旋转实验机。 将沥青混合料进行改性将沥青混合料进行改性的目的是提高路面的高低温稳定性能，即：提高抗车辙和抗变形能力，具体指标是提高沥青混合料实验中的动稳定值。反映的塑胶改性剂添加前后的对比实验结果，见表1示。 不同剂量RP2000制备的混合料性能指标对比 表1项目单位颗粒添加剂掺加量JTG F40-2004技术要求0358车辙试验(60,0.7Mpa)次/mm1871383850328131改性要求不小于3000弯曲试验(-10,50mm/min)1053302130022843均满足规范要求冻融劈裂试验TSR%67929886不小于80%由表1可以看出，塑胶改性剂RP2000添加后的沥青混合料的性能均满足规范要求，同时在车辙试验中的高温性能表现十分显著。 强化施工过程控制加入RP2000的沥青混合料中含有橡胶和塑料等高分子改性剂，在施工温度、碾压温度、过程控制等方面需要更加严格，以保证路面施工质量。压实式车辙试验设备 自动车辙仪 五、RP2000路面特点 抗车辙能力提高试验和路用实践证明，RP2000可有效提高沥青路面抗车辙能力，推迟路面车辙的产生，降低车辙深度和疲劳剪切裂纹的出现，混合料性能指标见表1示。 拌和工艺简单RP2000在工业拌制沥青混合料时，直接将其加入预热级配石料的拌和锅中，不需要其它的设备，只需适当的增加拌和时间及将拌和温度提高10左右，工业拌和流程图见图7示。 价格合理，性能优越采用RP2000施工，不仅抗车辙性能较高，其抗老化能力、抗劈裂性能以及水稳定性均有所改善，且具有明显的价格优势。 适应范围RP2000适应于各高速、一级公路中、上面层；城市道路或二级以下公路的上面层。 技术支持保障新桥公司作为技术开发者的推动者，始终以客户需求为己任，竭尽满足市场需求。公司依托国内知名院所作为技术后盾，具有雄厚的技术实力和技术储备。地址：北京市朝阳区风林西奥中心B塔15层邮编：100101电话：010-64887878-8057 / 13810456673传真：010-64883220网址：E-mail: cbms专利号：200910249792.5资料号：桥资-001号
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