Superpave高性能瀝青混合料在貴州干線公路中的應(yīng)用實(shí)踐

彭小蕩，李海雁

(1.貴州省都勻公路管理局,貴州 都勻 558000；2.安順高速公路管理處，貴州 安順 561099)

1 原材料選擇

1.1 膠結(jié)料選擇

貴州省位于我國(guó)西南的東南部，平均海拔在1 100 m左右，最高海拔2 900.6 m。其中92.5%的面積為山地和丘陵。屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明，平均氣溫在15 ℃左右，由于緯度較低，許多地區(qū)的氣候冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷夏，最冷的1月份，平均溫度在3 ℃～8 ℃之間，而最熱的7月份，平均溫度也在18 ℃～26 ℃之間，另一方面貴州的地勢(shì)起伏較大，地形也較復(fù)雜，導(dǎo)致氣溫的垂直變化十分明顯，具有“一山有四季，十里不同天”的氣候特點(diǎn)。

為使Superpave技術(shù)更好地服務(wù)貴州省干線公路及更好地指導(dǎo)貴州省安順地區(qū)干線公路瀝青膠結(jié)料的選擇，收集了安順地區(qū)1986～2015年這30年多年連續(xù)7 d最高氣溫平均值及標(biāo)準(zhǔn)差、多年最低氣溫平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，調(diào)研結(jié)果如表1所示。數(shù)據(jù)由國(guó)家氣象數(shù)據(jù)中心華云信息科技有限公司提供。

表1 貴州安順地區(qū)各觀測(cè)站氣候數(shù)據(jù)(1986年～2015年)

按照LTPPBind高溫模型和低溫模型在可靠度為98%的情況下確定的上面層瀝青膠結(jié)料PG等級(jí)如表2所示。下面層的瀝青膠結(jié)料PG等級(jí)根據(jù)具體路面結(jié)構(gòu)來(lái)確定。考慮到膠結(jié)料采購(gòu)、存儲(chǔ)的便捷性，在經(jīng)濟(jì)性影響較小時(shí)，可以采用與上面層相同等級(jí)的膠結(jié)料。

表2 安順地區(qū)干線公路瀝青路面PG等級(jí)要求

考慮到瀝青膠結(jié)料PG等級(jí)“跳級(jí)”因素，對(duì)于夏季氣溫相對(duì)較低的安順地區(qū)，可使用50#道路石油瀝青或70#道路石油瀝青，車速低于20 km/h的路段須使用SBS改性瀝青。結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，確定選用普通70#道路石油瀝青。

1.2 集料選擇

安順地區(qū)石灰?guī)r礦石儲(chǔ)備充分。具有較好的路用條件。本項(xiàng)目采用了優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r集料。集料加工篩網(wǎng)及粒徑規(guī)格如表3所示。

表3 上面層集料加工篩網(wǎng)及規(guī)格

2 混合料設(shè)計(jì)

2.1 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)的確定

Superpave混合料設(shè)計(jì)方法在1994年發(fā)布的時(shí)候，共包括28個(gè)不同的壓實(shí)功水平，分別代表7個(gè)交通量等級(jí)和4個(gè)氣候區(qū)。1999年Superpave技術(shù)專家組建議取消根據(jù)氣候區(qū)對(duì)壓實(shí)功進(jìn)行分類，因?yàn)闅夂驅(qū)旌狭显O(shè)計(jì)的影響已在瀝青膠結(jié)料性能等級(jí)規(guī)范(PG膠結(jié)料規(guī)范)中考慮，最終采用4個(gè)不同壓實(shí)功水平，該建議在2000年被AASHTO正式采用。Superpave方法中設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次確定的依據(jù)是在室內(nèi)用該旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)成型的試件的空隙率和現(xiàn)場(chǎng)混合料在使用一段時(shí)期以后的空隙率一樣。

按照現(xiàn)有Superpave混合料設(shè)計(jì)的要求，基于交通量等級(jí)劃分，安順干線公路都應(yīng)該采用125次的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)，這與我國(guó)大部分地區(qū)高速公路情況類似，但目前在實(shí)踐中各地大多采用100次的壓實(shí)次數(shù)，主要考慮到如果采用125次設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)可能會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)的困難，即存在旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)主與施工現(xiàn)場(chǎng)碾壓壓實(shí)的匹配問(wèn)題。基于安順地區(qū)施工工藝控制水平及對(duì)高溫特性要求不高，本依然采用100次旋轉(zhuǎn)壓實(shí)功。

2.2 混合料設(shè)計(jì)結(jié)果

礦料合成級(jí)配結(jié)果如表4所示。

表4 sup-13生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

sup-13瀝青混合料體積參數(shù)如表5所示。

表5 瀝青混合料體積性質(zhì)表

sup-13瀝青混合料性能驗(yàn)證結(jié)果如表6所示。

表6 性能驗(yàn)證結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

級(jí)配設(shè)計(jì)及驗(yàn)證結(jié)果表明，混合料的各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求，可以用于路面施工。

3 施工工藝

3.1 瀝青混合料的拌制

瀝青混合料采用間歇式瀝青拌合站進(jìn)行拌和。瀝青混合料的溫度控制在允許范圍。

3.2 瀝青混合料的運(yùn)輸

拌和機(jī)向運(yùn)料車放料時(shí)，汽車應(yīng)前后移動(dòng)，分幾堆裝料，以減少粗集料的分離現(xiàn)象。運(yùn)料車應(yīng)有良好的篷布覆蓋設(shè)施，卸料過(guò)程中繼續(xù)履蓋直到卸料結(jié)束取走篷布，以資保溫或避免污染環(huán)境。

3.3 瀝青混合料的攤鋪

攤鋪機(jī)的攤鋪速度可根據(jù)拌和機(jī)的產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度，按2～4 m/min予以調(diào)整選擇，做到緩慢、均勻、不間斷地?cái)備仭＿B續(xù)穩(wěn)定地?cái)備仯翘岣呗访嫫秸茸钪饕胧?/p>

3.4 瀝青混合料的壓實(shí)成型

瀝青混合料的壓實(shí)是保證瀝青面層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，選擇的壓路機(jī)組合方式及碾壓步驟如表7。

表7 壓路機(jī)碾壓速度(km/h)

4 結(jié)論與展望

(1)貴州安順地區(qū)瀝青可選擇PG56-10等級(jí)，一般為普通70#道路石油瀝青或改性瀝青。

(2)在進(jìn)行混合料設(shè)計(jì)時(shí)，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)可以采用100次旋轉(zhuǎn)壓實(shí)。

(3)Superpave瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能突出，路用性能良好。滿足安順干線公路的要求。

貴州的氣候特點(diǎn)、交通量組成具有多樣性，不同地區(qū)有較顯著的差異，可以在各地市區(qū)域開展針對(duì)性的應(yīng)用研究工作。