基于Superpave設(shè)計(jì)方法的瀝青路面使用性能研究

于忠慶，劉宏偉

(1.龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090；2.吉林省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，吉林 長(zhǎng)春 100020)

1 Superpave設(shè)計(jì)方法在哈大高速瀝青路面上的應(yīng)用

1.1 項(xiàng)目背景

綏滿高速公路(G10)規(guī)劃中的哈爾濱至大慶段(在文中簡(jiǎn)稱哈大高速公路)主要位于“哈齊工業(yè)走廊”和哈牡綏對(duì)俄貿(mào)易經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶的起點(diǎn)和核心工業(yè)區(qū)的位置，連接著中國(guó)黑龍江省兩個(gè)經(jīng)濟(jì)核心區(qū)和兩大城市黑龍江省哈爾濱與大慶。是省內(nèi)較早的時(shí)期已經(jīng)開(kāi)工修建的一條高速公路，舊路原為使用水泥瀝青混凝土的路面。自從中國(guó)進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展，兩個(gè)主要城市的交流頻繁，導(dǎo)致了交通量尤其特別是使用重載軌道交通的車輛數(shù)量劇增，公路的通行技術(shù)性和安全狀況急速出現(xiàn)下降，在目前使用水泥瀝青混凝土的路面中大部分的路段都發(fā)生了相對(duì)比較嚴(yán)重的破損，這很大的程度上嚴(yán)重降低了公路的安全通行管理能力和公路的服務(wù)水平，基于此，哈大高速公路于2008年6月12日開(kāi)工展開(kāi)了全面的高速公路大修和改造工程，2009年7月15日通過(guò)了竣工驗(yàn)收，工期為二年。其此次大修的主體設(shè)計(jì)方案為針對(duì)使用水泥瀝青混凝土的路面進(jìn)行了局部的處理，在進(jìn)行修補(bǔ)局部處理之后基礎(chǔ)上加鋪了瀝青水泥混凝土面層。哈大高速公路在進(jìn)行瀝青水泥混合料的設(shè)計(jì)時(shí)為了更好地確保了目前使用瀝青水泥混凝土路面的工程質(zhì)量將采用superpave和馬歇爾兩種混合料設(shè)計(jì)的方法相互巧妙地結(jié)合。此次改造工程采用Superpave瀝青混凝土設(shè)計(jì)理論也是哈大高速公路改建工程的創(chuàng)新之處，在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了Superpave設(shè)計(jì)理論要求。

1.2 瀝青路面原材料選用

(1)瀝青材料要求

Superpave分級(jí)技術(shù)中要求，瀝青路面工程的材料分級(jí)需以當(dāng)?shù)氐膼毫託夂驐l件為技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行PG分級(jí)，以分級(jí)結(jié)果為依據(jù)來(lái)決定如何選擇合適的瀝青材料。哈大高速公路大修瀝青工程中主要選用的瀝青材料是摻加SBS改性劑的改性瀝青，其相應(yīng)的瀝青材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)參見(jiàn)瀝青材料表1。

表1 SBS改性瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(2)Superpave瀝青混合料對(duì)粗集料的選擇

粗集料應(yīng)盡量選擇具有良好棱角性的立方體粗集料，破碎顆粒的次數(shù)在立方體兩次以上并盡量接近立方體為優(yōu)。集料的破碎強(qiáng)度、針片狀態(tài)和破碎顆粒的比例、含泥量等均應(yīng)完全符合規(guī)范生產(chǎn)工藝中的相關(guān)要求。

(3)Superpave瀝青混合料對(duì)細(xì)集料選擇

采用瀝青碎石砂作為主要研磨原料料并進(jìn)行細(xì)砂軋制的研磨機(jī)制砂應(yīng)必須保證其本身具有良好的強(qiáng)度棱角性、堅(jiān)固性、安定性并且必須完全符合superpave在瀝青細(xì)砂混合料等行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)細(xì)砂采集料的強(qiáng)度穩(wěn)定性提出要求。

(4)Superpave瀝青混合料對(duì)填料要求

選用了經(jīng)球磨機(jī)磨制而成的填料，并且其細(xì)度、親水系數(shù)等穩(wěn)定性指標(biāo)均完全符合規(guī)范中對(duì)礦粉的穩(wěn)定性要求。

1.3 哈大高速改擴(kuò)建后瀝青路面配合比及性能指標(biāo)

(1)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

哈大高速公路改建工程中采用的瀝青路面混凝土采用的主要材料類型可以分為兩種AC-16、AC-20瀝青混凝土，結(jié)合了superpave和馬歇爾兩種實(shí)驗(yàn)配合比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，以AC-16為實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象，按照設(shè)計(jì)要求對(duì)原材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)配合比的設(shè)，最終使原材料得到實(shí)驗(yàn)的配合比見(jiàn)設(shè)計(jì)表2。

表2 哈大高速公路AC-16瀝青混凝土配合比

(2)瀝青混合料各項(xiàng)性能指標(biāo)

對(duì)哈大高速公路二期改建項(xiàng)目的瀝青水泥混合料的高溫抗裂穩(wěn)定性、低溫抗裂穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、滲水性能按照國(guó)家規(guī)范技術(shù)要求分別進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 瀝青混合料各項(xiàng)性能指標(biāo)表

根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果分析得到哈大高速公路的瀝青混合料各項(xiàng)的性能均能完全滿足國(guó)家規(guī)范的要求。

2 哈大高速改建后性能變化情況

2.1 哈大高速瀝青路面竣工驗(yàn)收情況

哈大高速公路改建工程結(jié)束后，根據(jù)哈大高速公路改建項(xiàng)目技術(shù)服務(wù)運(yùn)行狀況和評(píng)定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(JTG 5210～2018)的要求對(duì)復(fù)線改建項(xiàng)目的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的可靠性進(jìn)行了評(píng)定和檢測(cè)，其中公路技術(shù)服務(wù)運(yùn)行狀況和評(píng)定的情況見(jiàn)統(tǒng)計(jì)表4。

表4 哈大高速公路公路技術(shù)狀況評(píng)定表

2.2 哈大高速改建后瀝青路面性能狀況

在哈大高速改建通車后，對(duì)瀝青路面各性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，通車后各年性能狀況見(jiàn)表5、圖1，因我國(guó)規(guī)范將結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指標(biāo)PSSI單獨(dú)評(píng)價(jià)，所以表中不含PSSI。

表5 哈大高速瀝青路面歷年P(guān)QI

圖1 哈大高速改建后歷年瀝青路面性能指標(biāo)圖

從表5及圖1中可以看出各項(xiàng)指數(shù)隨著路面使用時(shí)間增加有所降低，但經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)營(yíng)各項(xiàng)指標(biāo)仍然處在較好水平，而且通過(guò)簡(jiǎn)單的養(yǎng)護(hù)維修后性能可以提升到較高的水平，采用Superpave技術(shù)的瀝青路面其使用性能在設(shè)計(jì)年限內(nèi)衰減速度較為緩慢，瀝青路面使用性能表現(xiàn)良好。

3 結(jié) 論

本文以哈大高速公路為研究背景，通過(guò)研究分析得到以下結(jié)論。

(1)采用Superpave設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的瀝青混合料各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)均能滿足馬歇爾設(shè)計(jì)方法。

(2)瀝青路面性能指數(shù)隨路面通車時(shí)間的不斷增加，逐年降低，當(dāng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修后，其性能指數(shù)明顯提高。

(3)采用Superpave技術(shù)的瀝青路面其使用性能在設(shè)計(jì)年限內(nèi)衰減速度較為緩慢，瀝青路面使用性能表現(xiàn)良好。

隨著先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，Superpave技術(shù)將會(huì)在越來(lái)越多的公路中應(yīng)用，其性能的好壞也會(huì)在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中得以驗(yàn)證，未來(lái)還有很多方面值得深入研究。