高速路面中面層應用Superpave技術要點

任 愛 林

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

高性能瀝青路面(Superior Performing Asphalt Pavements，簡稱：Superpave路面)是美國公路戰略研究計劃SHRP重要的研究成果之一，該技術的核心在于膠結料性能規范和混合料配合比設計方法，是美國熱拌瀝青混合料中使用最多的設計和施工工法。與我國使用較多的AC，SMA混合料設計成型方式不一樣，在Superpave混合料的級配設計中有一個禁區，級配曲線是不允許通過的。

我國自1995年開始引進Superpave技術，其設計成本較高，在我國應用還屬于起步階段。在我國，目前已有近20多個省區進行了應用，修筑了約7 000多千米的瀝青路面，路面質量明顯比傳統的馬歇爾設計的路面好。隨著其工程應用越來越廣泛，Superpave技術得到了我國公路建設者的高度認可，是解決路面早期損壞問題，特別是車轍病害的有效途徑。

1 與AC混合料的對比

AC，即Asphalt Concrete的縮寫，中文名：密級配瀝青混凝土，路面成型后骨架為懸浮密實型結構，該混凝土中的各檔碎石用量連續，逐級填隙。在實驗室級配設計中，采用傳統的馬歇爾擊實成型，是我國使用經驗豐富，技術成熟，使用最多的一種路面結構混合料。Superpave也采用連續級配，與AC級配類似，混合料也屬于懸浮密實型，采用旋轉壓實和體積設計法。

AC混合料和Superpave混合料相比，在瀝青分級、集料應用及設計方法上均不相同。

1.1 瀝青分級不同

在AC混合料中，以針入度進行分級，同時列入60 ℃的粘度指標。在該方法下，在不同溫度區間的瀝青性能難以反映，在混合料高溫拌和及壓實作業中發生的瀝青老化難以確定。

Superpave采用PG分級，將瀝青的指標直接與現場混合料的施工性能建立聯系，以路面溫度(最高、最低溫度)作為瀝青分級依據，模擬混合料在壽命期間的路用性能控制指標，分別是進行車轍控制的永久變形、低溫開裂和疲勞開裂指標。最大限度模擬瀝青混合料老化過程，盡量與現場施工條件相符。適用于普通瀝青和改性瀝青。

1.2 集料技術指標不同

在Superpave混合料中，重視集料的認同特性和料源特性指標。其中,認同特性有集料棱角性、扁平和細長顆粒、粘土含量等，料源特性有堅固性、安定性及有害物質。與我國不同，我國的堅固性就是Superpave的安定性。

1.3 混合料設計方法不同

主要表現在：

1)試件成型方法不同。AC混合料采用擊實成型，擊實功、擊實次數與交通無關，不能模擬壓路機和行車的搓揉碾壓作用，混合料級配容易改變，降低路面性能。在Superpave混合料設計方法中，混合料設計采用旋轉壓實成型,施工現場的碾壓狀況可得到最大限度的模擬，鋪攤后的路面壓實度與實驗室數據接近。

2)礦料級配選擇不同。在AC混合料中，級配范圍為各篩孔通過率上限和下限，通過測試和計算各項體積指標確定級配。規范對各AC，SMA，ATB混合料提出了體積指標要求和馬歇爾穩定度要求，范圍較大。在Superpave混合料中，級配范圍設置控制點和限制區，代替了馬歇爾設計法中的級配范圍。控制區進行了集料級配須通過的主要范圍的控制，依據最大尺寸大小而變化。在限制區控制上，認為通過限制區級配的混合料壓實困難，容易在碾壓作業中出現推移，成型后的路面抗變形能力較差。通過測試和計算壓實體積指標確定級配。

3)最佳油石比確定。AC混合料的空隙率僅是確定瀝青用量的一個參數，且存在一個范圍。在Superpave混合料設計中，混合料壓實使用各種不同的瀝青量來進行測試，確定的設計瀝青用量是采用設計的壓實次數下空隙率為4%的瀝青用量。

在混合料設計中，兩者均要進行混合料性能驗證試驗，進行高溫穩定性、車轍動穩定度、低溫抗裂性、小梁彎曲試驗、水敏感性試驗等，確定混合料性能。

2 配合比設計

采用Superpave混合料設計方法時，先按石料性質進行碎石級配組成設計，再確定油石比。

在進行熱拌瀝青混凝土配合比時，遵照目標配合比、生產配合比、試驗段驗證的階段順序進行。

在進行目標配合比時，按照Superpave混合料級配設計要求，按照粗中細進行三個級配的初選后，分別進行各類型級配瀝青用量的計算，成型試件使用旋轉壓實儀進行制備，確定出各級配采用的瀝青用量。

在混合料配合比中，在進行集料的試驗時，拌制的成品混合料質量受集料針片狀含量、粘附性等級、細集料粉塵含量等因素的影響較大，應對采用的集料指標參數進行嚴格管理。

在進行礦粉試驗中，應對篩分、含水量及親水系數進行重點控制。

用馬歇爾試驗檢驗，并進行浸水馬歇爾試驗殘留穩定度檢驗。

中面層瀝青混合料的試件密度試驗時，統一用表干法的毛體積密度。

在進行混合料試鋪段鋪筑時，采用混合料生產配合比進行旋轉壓實試驗。在進行檢驗標準配合比下的礦料合成級配時，與目標配合比級配值相比，要求0.075 mm,2.36 mm,4.75 mm及最大粒徑顆粒的篩孔通過率應與其接近，駝峰不得在0.3 mm～0.6 mm處出現。

3 施工要點

在路面結構層中，中面層承受應力最大，AC20混合料容易發生車轍。采用Superpave20熱拌密級配瀝青混凝土混合料，可顯著提升路面的承載性能，延長路面使用壽命。

在某高速公路瀝青路面施工中，為確保路用性能和耐久性，中面層采用6 cm厚度的Superpave20結構，要求其動穩定度超過3 000 次/mm，小梁低溫抗裂試驗的彎曲破壞應變不小于2 000 με。

3.1 原材料質量

瀝青膠結料對路面工程施工質量、通車后的路用性能及運行效果等方面影響重大。

在工程的施工現場，應備足施工的原材料，并爭取將瀝青膠結料的用料類型進行統一，防止出現用料混亂的情況。膠結料采用SBS改性瀝青。

粗集料采用石灰巖碎石，使用反擊式破碎機進行軋制加工，要求顆粒粒徑不小于2.36 mm。細集料不能采用山場下腳料。為確保集料間形成良好的嵌擠，應做好集料中細長扁平顆粒含量的控制。

集料堆放場地須具有完善的排水設施，場地平整堅實，并具有防雨棚及加蓋等防雨防潮措施，避免集料發生二次污染。

由于礦粉易受潮結團，應注意存儲礦粉的質量及存量。對于袋裝礦粉堆放時，盡量選擇室內堆放，采取有效的防雨防潮措施，以防止礦粉受潮。須合理預留存量，按施工組織進度安排，合理評估礦粉儲量。拌制瀝青混合料不得使用回收的粉料。

3.2 混合料拌和

Superpave混合料拌制與普通瀝青混合料拌制基本相同。為確保成型后的路面質量，在拌和作業中須做好各環節的溫度控制，主要有集料和瀝青加熱溫度、拌和溫度、出料溫度等。

采用高性能的間歇式拌和機進行混合料生產，要求具有高精度計量裝置和打印裝置，以實現混合料生產的全自動控制和隨時校核。在進行每次拌和時，實現自動控制精確上料，實現料倉及瀝青數量等指標的存儲打印，做好集料、瀝青及混合料溫度等指標的記錄，專人對其結果和設計值進行比對，確定差額值在允許的誤差范圍內，否則，應停止拌和，待查明原因進行處治后繼續進行。

進行粗級配Superpave混合料拌制時，應保持粗集料干燥，以縮短拌和過程的時間。當拌和的集料密度較大、質地較硬又存在較多棱角時，應重視拌和過程中集料對拌和機的磨損情況，以保持機械良好的工作性能。

應合理選擇振動篩篩孔。為避免或減少離析現象的出現，增加瀝青混合料的均勻性，須定期進行傳感器標定，對漏粉問題及排除超粒徑料等問題實現很好的管理與控制。

須進行集料含水量控制。當集料的含水量較高時，會使得拌和機生產效率降低，混合料質量下降，應重視加強對含水量變化較大的細集料(最高達10%以上)的控制。集料含水量檢測每天上午、下午各進行一次，按結果微調配合比。要求按設計值-0.1%～+0.2%的范圍進行拌和作業中的油石比誤差控制。

拌制好的混合料即拌即用，儲存時間不得超過24 h。在拌制好的混合料存儲時，存儲罐中的混合料溫度下降不得超過10 ℃。使用存儲的混合料時，須進行質量檢測，要求不得出現瀝青老化、滴漏及粗細集料顆粒離析等問題，否則，應予以棄用。

3.3 混合料攤鋪

為確保路面平整度，須做到穩定連續攤鋪。攤鋪機前進速度應與拌和機產量、碾壓速度等相匹配，確保緩慢、均勻、不間斷攤鋪，爭取做到每天收工停機一次，杜絕停鋪用餐。

攤鋪后的混合料未壓實前，人工進行找補發現的局部離析。大面積缺陷部位混合料須予以鏟除，再使用鋪攤機進行重鋪。

在攤鋪作業中遭遇下雨時，須立即停止施工，碾壓成型段混合料予以清除，廢棄遭受到雨淋的混合料。

3.4 混合料碾壓

碾壓質量是確保面層施工質量的關鍵之一，須根據施工現場實際情況進行壓路機組合方式及碾壓各參數合理確定。

為保證壓實度和平整度，在初壓階段，應嚴禁輪胎壓路機的使用，壓路機應緊跟攤鋪機盡量確保在混合料較高溫度下進行碾壓。

設置初壓、復壓、終壓段落標示。專人進行攤鋪厚度、碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數、碾壓速度及碾壓溫度的檢查，確保不漏壓也不超壓。

在石料易于壓碎的情況下，鋼輪壓路機可以不開振進行碾壓。

碾壓完畢后，進行壓實度檢測。壓實度采用雙控指標，在馬歇爾標準密度下的壓實度應達到98%，在最大理論密度下的壓實度指標為93%～97%，空隙率處于3%～7%的范圍。