Superpave技術(shù)在雷西高速的應(yīng)用

李文芙

（甘肅省公路建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

Superpave即SuperiorPerformingAsphaltPavement的縮寫詞，是美國經(jīng)過1987～1993年五年的研究，耗資5 000萬美元，形成的一套瀝青混合料設(shè)計(jì)方法和瀝青混合料路用性能評(píng)價(jià)體系。Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，使Superpave瀝青混合料能夠兼顧混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和疲勞開裂性能三者之間的關(guān)系，與AC型的瀝青混合料相比，Superpave路面在抗車轍性能、路面均勻性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

雷家角（陜甘界）至西峰高速公路是國家高速公路網(wǎng)青島至蘭州高速公路的重要組成路段，主線全長(zhǎng)128.057 km，主線瀝青路面結(jié)構(gòu)形式為4 cm Sup-13+5 cm Sup-20+9 cm ATB-30。通過Superpave技術(shù)在雷西高速的大規(guī)模應(yīng)用，對(duì)Sup-20應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行探討，尋求適用于該項(xiàng)目的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝和質(zhì)量控制的有效方法。

1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料

Superpave技術(shù)中對(duì)集料的料源特性和認(rèn)同特性作出規(guī)定。粗、細(xì)集料的棱角性保證集料間的內(nèi)摩擦角，從而提高混合料的抗車轍能力；限制扁平、細(xì)長(zhǎng)顆粒含量以減少骨料在拌和和施工過程中的破碎；減少粘土含量保證骨料和瀝青的粘附性。本工程中骨料為石灰?guī)r，采用三級(jí)破碎（顎破+反擊破+反擊破）和配備除塵裝置，潔凈、無風(fēng)化、無雜質(zhì)、顆粒形狀好，滿足Superpave技術(shù)中對(duì)集料的要求；細(xì)集料為石灰?guī)r軋制機(jī)制砂，0.075 mm通過率不超過10%；礦粉為石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)得到，干燥、潔凈，能自由從礦粉倉中流出。集料性質(zhì)指標(biāo)和密度見表1、表2。

表1 集料性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果與指標(biāo)要求

表2 礦料相對(duì)密度

根據(jù)氣候條件、設(shè)計(jì)交通量等因素，本工程中、上面層結(jié)合料采用PG76-22的SBS改性瀝青。

1.2 礦料級(jí)配組成設(shè)計(jì)

Superpave型混合料級(jí)配為“嵌擠密實(shí)型”級(jí)配，其設(shè)計(jì)體系的一個(gè)重要特點(diǎn)就是改變了傳統(tǒng)級(jí)配中值的概念，而引入了限制區(qū)（禁區(qū)）和控制點(diǎn)的概念。在級(jí)配設(shè)計(jì)過程中一般應(yīng)避開限制區(qū)以避免形成“駝峰”級(jí)配。

表3為三個(gè)試驗(yàn)級(jí)配各篩孔尺寸粒料通過率明細(xì)表，表4為估算瀝青用量匯總表。

表3 初選級(jí)配

表4 估算瀝青用量

表中：Gsb——總集料的毛體積相對(duì)密度（總集料由粗集料、細(xì)集料及填料組成）；

Gsa——總集料表觀相對(duì)密度；

Gse——集料有效相對(duì)密度；

Vba——吸收進(jìn)集料的瀝青膠結(jié)料體積，cm3；

Vbe——有效瀝青膠結(jié)料的體積，cm3；

Ws——每立方厘米混合料中集料質(zhì)量，g；

Pbi——估算瀝青用量，%。

采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型試件，設(shè)定旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀的單位壓力為0.6 MPa，內(nèi)部角為1.16°，選擇壓實(shí)次數(shù)N最初=8次，N設(shè)計(jì)=100次，N最大=160次。采用估算瀝青用量Pbi對(duì)3組級(jí)配進(jìn)行驗(yàn)證，最終選定級(jí)配2為設(shè)計(jì)級(jí)配，見表5。

表5 三種級(jí)配估算瀝青用量試驗(yàn)結(jié)果

1.3 確定最佳瀝青用量

設(shè)計(jì)級(jí)配確定后，選取3.90%、4.40%、4.90%、5.40%四個(gè)瀝青用量，在設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)條件下成型試件，不同瀝青用量下的體積指標(biāo)見表6，最終確定瀝青用量為4.4%，同時(shí)進(jìn)行最大旋轉(zhuǎn)次數(shù)驗(yàn)證，并進(jìn)行高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性驗(yàn)證試驗(yàn)。

表6 三種級(jí)配估算瀝青用量試驗(yàn)結(jié)果

2 生產(chǎn)配合比調(diào)試

按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的礦料比例，作為冷料倉的進(jìn)料比例，待拌和樓達(dá)到穩(wěn)定后，從熱料倉取出經(jīng)過振動(dòng)篩二次篩分的熱料。取料時(shí)應(yīng)注意樣品的代表性，可從進(jìn)料時(shí)間、放料順序、取樣位置來控制。

在進(jìn)行生產(chǎn)配合比調(diào)試時(shí)應(yīng)注意使設(shè)計(jì)級(jí)配與目標(biāo)級(jí)配盡量接近，但更應(yīng)重視體積指標(biāo)(VMA、空隙率等)與目標(biāo)級(jí)配的一致性。由于生產(chǎn)配合比的集料是從熱料倉中取樣，與目標(biāo)配合比的冷集料相比，棱角性相對(duì)差一些，因而體積指標(biāo)會(huì)有所衰減，為了保證體積指標(biāo)達(dá)到要求，可適當(dāng)調(diào)整級(jí)配或?yàn)r青用量。

3 施工控制

3.1 溫度控制

Superpave路面對(duì)溫度的要求較高，一方面由于SBS改性瀝青本身黏度較大，需要較高的溫度以滿足其施工和易性；另一方面Superpave混合料對(duì)溫度敏感性高，需要在特定的溫度范圍進(jìn)行壓實(shí)。建議出場(chǎng)溫度不低于175℃，同時(shí)不高于195℃以避免瀝青的加速老化。在保證連續(xù)攤鋪的前提下控制料車等待攤鋪時(shí)間，并在料車車廂側(cè)擋板位置采用有效的保溫措施，可采取不揭開篷布進(jìn)行卸料的方法減少溫度散失。

3.2 攤鋪

注重?cái)備仚C(jī)的調(diào)整，在攤鋪機(jī)螺旋變速箱前設(shè)置橡膠擋板和反向螺旋，減少帶狀離析；熨平板前端和側(cè)擋板位置設(shè)置橡膠擋板減少粗集料的滾落和垂直離析；同時(shí)控制螺旋布料器與熨平板側(cè)擋板間距的控制。

盡量減少攤鋪機(jī)收斗次數(shù)，攏料時(shí)攤鋪機(jī)不得向前移動(dòng)，為保證平整度、厚度均勻而無離析，攤鋪機(jī)應(yīng)該“快停快啟”。

攤鋪機(jī)的速度除了與拌和樓的生產(chǎn)能力相匹配，還應(yīng)考慮壓路機(jī)的碾壓時(shí)間，盡可能避免攤鋪機(jī)的停頓和速度的突然改變。攤鋪機(jī)速度的變化會(huì)造成熨平板侵入角的變化從而導(dǎo)致鋪筑層厚度不均勻。

3.3 碾壓

Superpave混合料較AC型混合料難以壓實(shí)，在壓實(shí)設(shè)備上推薦采用6臺(tái)壓路機(jī)。2臺(tái)自重11～13 t雙鋼輪壓路機(jī)初壓1～2遍，3臺(tái)自重不低于 26 t膠輪壓路機(jī)復(fù)壓4～6遍，1臺(tái)自重11～13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收光至無輪跡印。

碾壓時(shí)應(yīng)盡可能在較高溫度下進(jìn)行碾壓，初壓溫度不低于155℃，并縮小壓路機(jī)前后間距及碾壓段落，碾壓終了時(shí)混合料溫度不低于100℃。

3.4 質(zhì)量檢測(cè)

旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀能夠很好地辨別施工過程中的變異性，用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀進(jìn)行混合料體積指標(biāo)檢測(cè)并作為現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度的控制依據(jù)，同時(shí)采用理論壓實(shí)度進(jìn)行雙重指標(biāo)控制。施工時(shí)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行在線監(jiān)控、抽樣檢測(cè)、總量控制，確保混合料級(jí)配穩(wěn)定。加強(qiáng)路面滲水系數(shù)的檢測(cè)，通過滲水系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果能反映出路面的壓實(shí)情況和均勻性。

4 結(jié)論

Superpave在全國已鋪筑了2 000多km，但在甘肅大規(guī)模的應(yīng)用還是首次，采用這些技術(shù)已經(jīng)成功鋪筑了Superpave混合料實(shí)體工程，并取得了良好的效果，但路面質(zhì)量還需長(zhǎng)期跟蹤觀測(cè)。以上對(duì)Superpave混合料在設(shè)計(jì)和施工過程中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探討，在全省推廣過程中仍需結(jié)合各自項(xiàng)目特點(diǎn)，并針對(duì)不同區(qū)域開展PG分級(jí)的研究。

[1]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S],

[2]賈渝,曹榮吉,李本京.高性能瀝青路面基礎(chǔ)參考手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2005.