Superpave 技術在甘庫公路上面層中的應用

丁建明DING Jian-ming

（華鑫公路工程監理咨詢有限公司，阜新 123000）

（Huaxin Highway Engineering Supervision Consulting Co.，Ltd.，Fuxin 123000，China）

0 引言

甘旗卡至庫倫公路（下稱甘庫公路）是內蒙古省道305 線甘旗卡至庫倫公路及其補充工程庫倫至平安地公路建設項目的主體部分。甘庫公路為公路改擴建工程，在修建時候均采用的是平丘區一級公路標準進行的，設計的速度一般都在100km/h，面層采用6cm Superpave20 下面層和4cm Superpave12.5 上面層雙層瀝青混凝土結構設計，其中上面層為SBS 改性瀝青路面，級配設計應用了Superpave 設計理論和設計方法，在施工過程中取得了良好的效果。

1 配合比設計

1.1 材料選擇 ①瀝青選擇。甘庫公路上面層選用的是SBS 改性瀝青，PG 分級等級為PG64-28，針入度為74.8（0.1mm），軟化點為66℃，5℃延度為38.2cm，均滿足路面施工要求。②集料選擇。甘庫公路所用的粗集料采用庫倫玄武巖；細集料采用庫倫石灰巖石屑和玄武巖石屑混合而成；填料采用庫侖大恒生產的石灰巖礦粉和P.SA32.5 水泥。

1.2 集料級配選擇 Superpave 的級配選擇主要是通過控制點和限制區來進行的。控制點主要是為了規定集料的范圍，當位于公稱最大尺寸篩，中等篩（2.36mm）和最小篩（0.075mm）處時為最佳。限制區處于沿最大密度級配線中等篩和0.3mm 篩之間，限制區形成一個級配不能通過的帶。由于限制區特有的駝峰形，所以通過這個區域的級配稱為“駝峰級配”。設置限制區的目的有兩個：①限制砂的用量；②為了提供足夠的VMA。設計集料結構時應使設計級配處于控制點間并避開限制區。甘庫公路的集料結構設計主要是根據Superpave 瀝青混合料級配設計要求進行的，在進行級配設計時，可以避開限制區來優化級配。我們可以按照要求選擇的三個級配進行試拌，其合成級配通過率如表1 所示。

表1 拌合成級配通過率%

根據軟件推薦的油石比5.2%，對上述三個級配進行旋轉壓實試驗，分別成型試件。在實驗中，礦料加熱溫度為170～175℃，拌合溫度為170℃，在出拌鍋溫度不滿足165℃時，采取烘箱輔助加熱的方法，表面達到170℃溫度后就需要轉入旋轉壓實儀中進行試驗，而這時候旋轉壓實儀的成型壓力一般為0.6MPa，旋轉次數為Nini=9，Ndes=105 和Nmax=205。得出結果后，我們可以根據表2 的數據進行參照，實驗結果得出的級配2 和級配3 各項預估體積和壓實度性能均可滿足要求，但級配2 瀝青用量更為合理。

表2 初試級配旋轉壓實結果

1.3 確定最佳瀝青用量 我們確定瀝青是否為最佳用量，主要看集料的配成度。我們根據試驗數據不難看出，在油石比初步微調試驗的時候，我們需要采用嚴密的數據進行試驗，采用0.3%間隔變化，選定4.7%，5.0%，5.3%，5.6%四個油石比進行瀝青混合料壓實特性與體積性能評估，這樣才能確定哪個性能下的油石比最佳，其試驗結果見表3。

表3 設計級配四種油石比試驗結果匯總

表4 目標配合比混合料性能驗證

根據表3 的結果可以確定最佳油石比為5.3%（瀝青用量為5.03%）。

1.4 目標配合比混合料性能驗證 油石的最佳配比是在5.3%的條件下，進行浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂強度比試驗和車轍試驗，就可滿足表4 所表示的設計文件需要。

1.5 生產配合比設計 依據Superpave 生產配合比調整原則，針對實際拌和站各熱料倉的熱料篩分結果，我們施工的時候需要綜合考慮設備偏差及所在地區天氣、交通量、公路等級等外在因素，確保都在摻配比例如圖表5 所示的規定范圍內的，進行試驗。

表5 生產配合比驗證級配

1.6 生產配合比混合料性能驗證 根據前面所選定的最佳油石比5.3%分別成型試件，測試其各項性能，結果見表6。

表6 生產配合比混合料性能驗證

2 Superpave 路面施工

整條甘旗卡至庫倫線地處內蒙古東北部，緯度較高，導致極地溫度很低，能達到零下30℃以下，同時該地區夏季溫度又能達到35℃，導致所鋪筑的高等級瀝青路面要承受65℃以上的溫差，因此所鋪的路面不僅要選用良好的材料，更要注意其施工的規范，保證路面的性能符合要求。

2.1 拌合 拌合過程中需嚴格控制生產工藝，力求目標配合比得以實現。

2.2 運輸和攤鋪 甘庫拌合站與施工地點距離長短不一，整天溫差大，為防止混合料溫度的散失，出了拌合站的混合料在車內必須采用厚被子覆蓋，且在運輸過程中盡量避免顛簸、耽擱，以免造成混合料離析和溫度過低。我們進行攤鋪時采用的施工機械為福格勒S2100-2 型攤鋪機和ABG423 型攤鋪機，兩機聯合進行攤鋪。甘庫公路上面層控制攤鋪速度在2～2.5m/min 之間，且在攤鋪時攤鋪機不能有較長時間的停頓。

2.3 碾壓 在碾壓過程中必須緊跟攤鋪進行。甘庫公路初壓采用寶馬雙鋼輪BW219D 壓路機靜壓一遍，復壓采用2 臺雙膠輪振動壓路機振動碾壓2～3 遍，終壓采用雙鋼輪壓路機收光1 遍。

3 結論

本文主要根據甘庫公路的路面結構形成時的主要參照因素，再結合目前相關公路的瀝青路面科研成果、施工經驗以及具體的招標要求，采用Superpaye 級配設計方法設計出合格的目標、生產配合比，且根據當地施工單位具體的設備情況提出了施工步驟和建議，所鋪筑的瀝青混凝土路面從目前來看質量穩定，且施工難度較小，符合招標要求。

[1]張登良.瀝青路面工程手冊[M].人民交通出版社,1999.

[2]美國聯邦公路局.Superpave 混合料設計指南[M].2 版，美國:聯邦公路局，2001.

[3]趙松,龔廉漢,虞森林.Superpave 技術在中嘉湖杭高速公路瀝青路面施工中的應用[J].公路，2010（2）:35-40.