Superpave技术在雷西高速的应用

李文芙

（甘肃省公路建设管理集团有限公司，甘肃兰州 730030）

0 引言

Superpave即SuperiorPerformingAsphaltPavement的缩写词，是美国经过1987～1993年五年的研究，耗资5 000万美元，形成的一套沥青混合料设计方法和沥青混合料路用性能评价体系。Superpave沥青混合料设计方法，使Superpave沥青混合料能够兼顾混合料高温稳定性、低温抗裂性和疲劳开裂性能三者之间的关系，与AC型的沥青混合料相比，Superpave路面在抗车辙性能、路面均匀性等方面具有明显的优势。

雷家角（陕甘界）至西峰高速公路是国家高速公路网青岛至兰州高速公路的重要组成路段，主线全长128.057 km，主线沥青路面结构形式为4 cm Sup-13+5 cm Sup-20+9 cm ATB-30。通过Superpave技术在雷西高速的大规模应用，对Sup-20应用实例进行探讨，寻求适用于该项目的配合比设计、施工工艺和质量控制的有效方法。

1 目标配合比设计

1.1 原材料

Superpave技术中对集料的料源特性和认同特性作出规定。粗、细集料的棱角性保证集料间的内摩擦角，从而提高混合料的抗车辙能力；限制扁平、细长颗粒含量以减少骨料在拌和和施工过程中的破碎；减少粘土含量保证骨料和沥青的粘附性。本工程中骨料为石灰岩，采用三级破碎（颚破+反击破+反击破）和配备除尘装置，洁净、无风化、无杂质、颗粒形状好，满足Superpave技术中对集料的要求；细集料为石灰岩轧制机制砂，0.075 mm通过率不超过10%；矿粉为石灰岩经磨细得到，干燥、洁净，能自由从矿粉仓中流出。集料性质指标和密度见表1、表2。

表1 集料性质试验结果与指标要求

表2 矿料相对密度

根据气候条件、设计交通量等因素，本工程中、上面层结合料采用PG76-22的SBS改性沥青。

1.2 矿料级配组成设计

Superpave型混合料级配为“嵌挤密实型”级配，其设计体系的一个重要特点就是改变了传统级配中值的概念，而引入了限制区（禁区）和控制点的概念。在级配设计过程中一般应避开限制区以避免形成“驼峰”级配。

表3为三个试验级配各筛孔尺寸粒料通过率明细表，表4为估算沥青用量汇总表。

表3 初选级配

表4 估算沥青用量

表中：Gsb——总集料的毛体积相对密度（总集料由粗集料、细集料及填料组成）；

Gsa——总集料表观相对密度；

Gse——集料有效相对密度；

Vba——吸收进集料的沥青胶结料体积，cm3；

Vbe——有效沥青胶结料的体积，cm3；

Ws——每立方厘米混合料中集料质量，g；

Pbi——估算沥青用量，%。

采用旋转压实仪成型试件，设定旋转压实仪的单位压力为0.6 MPa，内部角为1.16°，选择压实次数N最初=8次，N设计=100次，N最大=160次。采用估算沥青用量Pbi对3组级配进行验证，最终选定级配2为设计级配，见表5。

表5 三种级配估算沥青用量试验结果

1.3 确定最佳沥青用量

设计级配确定后，选取3.90%、4.40%、4.90%、5.40%四个沥青用量，在设计旋转压实条件下成型试件，不同沥青用量下的体积指标见表6，最终确定沥青用量为4.4%，同时进行最大旋转次数验证，并进行高温稳定性和水稳定性验证试验。

表6 三种级配估算沥青用量试验结果

2 生产配合比调试

按目标配合比设计的矿料比例，作为冷料仓的进料比例，待拌和楼达到稳定后，从热料仓取出经过振动筛二次筛分的热料。取料时应注意样品的代表性，可从进料时间、放料顺序、取样位置来控制。

在进行生产配合比调试时应注意使设计级配与目标级配尽量接近，但更应重视体积指标(VMA、空隙率等)与目标级配的一致性。由于生产配合比的集料是从热料仓中取样，与目标配合比的冷集料相比，棱角性相对差一些，因而体积指标会有所衰减，为了保证体积指标达到要求，可适当调整级配或沥青用量。

3 施工控制

3.1 温度控制

Superpave路面对温度的要求较高，一方面由于SBS改性沥青本身黏度较大，需要较高的温度以满足其施工和易性；另一方面Superpave混合料对温度敏感性高，需要在特定的温度范围进行压实。建议出场温度不低于175℃，同时不高于195℃以避免沥青的加速老化。在保证连续摊铺的前提下控制料车等待摊铺时间，并在料车车厢侧挡板位置采用有效的保温措施，可采取不揭开篷布进行卸料的方法减少温度散失。

3.2 摊铺

注重摊铺机的调整，在摊铺机螺旋变速箱前设置橡胶挡板和反向螺旋，减少带状离析；熨平板前端和侧挡板位置设置橡胶挡板减少粗集料的滚落和垂直离析；同时控制螺旋布料器与熨平板侧挡板间距的控制。

尽量减少摊铺机收斗次数，拢料时摊铺机不得向前移动，为保证平整度、厚度均匀而无离析，摊铺机应该“快停快启”。

摊铺机的速度除了与拌和楼的生产能力相匹配，还应考虑压路机的碾压时间，尽可能避免摊铺机的停顿和速度的突然改变。摊铺机速度的变化会造成熨平板侵入角的变化从而导致铺筑层厚度不均匀。

3.3 碾压

Superpave混合料较AC型混合料难以压实，在压实设备上推荐采用6台压路机。2台自重11～13 t双钢轮压路机初压1～2遍，3台自重不低于 26 t胶轮压路机复压4～6遍，1台自重11～13 t双钢轮压路机静压收光至无轮迹印。

碾压时应尽可能在较高温度下进行碾压，初压温度不低于155℃，并缩小压路机前后间距及碾压段落，碾压终了时混合料温度不低于100℃。

3.4 质量检测

旋转压实仪能够很好地辨别施工过程中的变异性，用旋转压实仪进行混合料体积指标检测并作为现场压实度的控制依据，同时采用理论压实度进行双重指标控制。施工时对沥青混合料进行在线监控、抽样检测、总量控制，确保混合料级配稳定。加强路面渗水系数的检测，通过渗水系数检验结果能反映出路面的压实情况和均匀性。

4 结论

Superpave在全国已铺筑了2 000多km，但在甘肃大规模的应用还是首次，采用这些技术已经成功铺筑了Superpave混合料实体工程，并取得了良好的效果，但路面质量还需长期跟踪观测。以上对Superpave混合料在设计和施工过程中的技术要点进行探讨，在全省推广过程中仍需结合各自项目特点，并针对不同区域开展PG分级的研究。

[1]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S],

[2]贾渝,曹荣吉,李本京.高性能沥青路面基础参考手册[M].北京:人民交通出版社,2005.