Superpave技術在雷西高速的應用

李文芙

（甘肅省公路建設管理集團有限公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

Superpave即SuperiorPerformingAsphaltPavement的縮寫詞，是美國經過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計方法和瀝青混合料路用性能評價體系。Superpave瀝青混合料設計方法，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。

雷家角（陜甘界）至西峰高速公路是國家高速公路網青島至蘭州高速公路的重要組成路段，主線全長128.057 km，主線瀝青路面結構形式為4 cm Sup-13+5 cm Sup-20+9 cm ATB-30。通過Superpave技術在雷西高速的大規(guī)模應用，對Sup-20應用實例進行探討，尋求適用于該項目的配合比設計、施工工藝和質量控制的有效方法。

1 目標配合比設計

1.1 原材料

Superpave技術中對集料的料源特性和認同特性作出規(guī)定。粗、細集料的棱角性保證集料間的內摩擦角，從而提高混合料的抗車轍能力；限制扁平、細長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，采用三級破碎（顎破+反擊破+反擊破）和配備除塵裝置，潔凈、無風化、無雜質、顆粒形狀好，滿足Superpave技術中對集料的要求；細集料為石灰?guī)r軋制機制砂，0.075 mm通過率不超過10%；礦粉為石灰?guī)r經磨細得到，干燥、潔凈，能自由從礦粉倉中流出。集料性質指標和密度見表1、表2。

表1 集料性質試驗結果與指標要求

表2 礦料相對密度

根據氣候條件、設計交通量等因素，本工程中、上面層結合料采用PG76-22的SBS改性瀝青。

1.2 礦料級配組成設計

Superpave型混合料級配為“嵌擠密實型”級配，其設計體系的一個重要特點就是改變了傳統(tǒng)級配中值的概念，而引入了限制區(qū)（禁區(qū)）和控制點的概念。在級配設計過程中一般應避開限制區(qū)以避免形成“駝峰”級配。

表3為三個試驗級配各篩孔尺寸粒料通過率明細表，表4為估算瀝青用量匯總表。

表3 初選級配

表4 估算瀝青用量

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

Gsa——總集料表觀相對密度；

Gse——集料有效相對密度；

Vba——吸收進集料的瀝青膠結料體積，cm3；

Vbe——有效瀝青膠結料的體積，cm3；

Ws——每立方厘米混合料中集料質量，g；

Pbi——估算瀝青用量，%。

采用旋轉壓實儀成型試件，設定旋轉壓實儀的單位壓力為0.6 MPa，內部角為1.16°，選擇壓實次數N最初=8次，N設計=100次，N最大=160次。采用估算瀝青用量Pbi對3組級配進行驗證，最終選定級配2為設計級配，見表5。

表5 三種級配估算瀝青用量試驗結果

1.3 確定最佳瀝青用量

設計級配確定后，選取3.90%、4.40%、4.90%、5.40%四個瀝青用量，在設計旋轉壓實條件下成型試件，不同瀝青用量下的體積指標見表6，最終確定瀝青用量為4.4%，同時進行最大旋轉次數驗證，并進行高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性驗證試驗。

表6 三種級配估算瀝青用量試驗結果

2 生產配合比調試

按目標配合比設計的礦料比例，作為冷料倉的進料比例，待拌和樓達到穩(wěn)定后，從熱料倉取出經過振動篩二次篩分的熱料。取料時應注意樣品的代表性，可從進料時間、放料順序、取樣位置來控制。

在進行生產配合比調試時應注意使設計級配與目標級配盡量接近，但更應重視體積指標(VMA、空隙率等)與目標級配的一致性。由于生產配合比的集料是從熱料倉中取樣，與目標配合比的冷集料相比，棱角性相對差一些，因而體積指標會有所衰減，為了保證體積指標達到要求，可適當調整級配或瀝青用量。

3 施工控制

3.1 溫度控制

Superpave路面對溫度的要求較高，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混合料對溫度敏感性高，需要在特定的溫度范圍進行壓實。建議出場溫度不低于175℃，同時不高于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間，并在料車車廂側擋板位置采用有效的保溫措施，可采取不揭開篷布進行卸料的方法減少溫度散失。

3.2 攤鋪

注重攤鋪機的調整，在攤鋪機螺旋變速箱前設置橡膠擋板和反向螺旋，減少帶狀離析；熨平板前端和側擋板位置設置橡膠擋板減少粗集料的滾落和垂直離析；同時控制螺旋布料器與熨平板側擋板間距的控制。

盡量減少攤鋪機收斗次數，攏料時攤鋪機不得向前移動，為保證平整度、厚度均勻而無離析，攤鋪機應該“快停快啟”。

攤鋪機的速度除了與拌和樓的生產能力相匹配，還應考慮壓路機的碾壓時間，盡可能避免攤鋪機的停頓和速度的突然改變。攤鋪機速度的變化會造成熨平板侵入角的變化從而導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，在壓實設備上推薦采用6臺壓路機。2臺自重11～13 t雙鋼輪壓路機初壓1～2遍，3臺自重不低于 26 t膠輪壓路機復壓4～6遍，1臺自重11～13 t雙鋼輪壓路機靜壓收光至無輪跡印。

碾壓時應盡可能在較高溫度下進行碾壓，初壓溫度不低于155℃，并縮小壓路機前后間距及碾壓段落，碾壓終了時混合料溫度不低于100℃。

3.4 質量檢測

旋轉壓實儀能夠很好地辨別施工過程中的變異性，用旋轉壓實儀進行混合料體積指標檢測并作為現場壓實度的控制依據，同時采用理論壓實度進行雙重指標控制。施工時對瀝青混合料進行在線監(jiān)控、抽樣檢測、總量控制，確保混合料級配穩(wěn)定。加強路面滲水系數的檢測，通過滲水系數檢驗結果能反映出路面的壓實情況和均勻性。

4 結論

Superpave在全國已鋪筑了2 000多km，但在甘肅大規(guī)模的應用還是首次，采用這些技術已經成功鋪筑了Superpave混合料實體工程，并取得了良好的效果，但路面質量還需長期跟蹤觀測。以上對Superpave混合料在設計和施工過程中的技術要點進行探討，在全省推廣過程中仍需結合各自項目特點，并針對不同區(qū)域開展PG分級的研究。

[1]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S],

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