Superpave技術(shù)在開陽高速公路中、下面層的瀝青配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、PAGE PAGE 12 superpave技術(shù)在開陽高速公路中、下面層的瀝青配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用茍慧萍 賴燦榮（廣東冠粵路橋橋有限公司 廣東 廣州 55100000）【摘 要】ssuperppave（高高性能瀝青路路面）是一種種新型路面結(jié)結(jié)構(gòu)，瀝青混混合料均勻，具具有良好的高高溫穩(wěn)定性和和抗水害性。在在廣東開陽高高速公路部分分標(biāo)段瀝青路路面施工中采采用supeerpavee，取得了良良好效果，本本文介紹了廣廣東開陽高速速公路supperpavve配合比設(shè)設(shè)計(jì)、施工工工藝及質(zhì)量控控制等，供其其它公路建設(shè)設(shè)工程參考?！娟P(guān)鍵詞】suuperpaave 高速公路 應(yīng)用用概述1、superrpave技技術(shù)

2、的簡要介介紹superpaave技術(shù)是是美國公路戰(zhàn)戰(zhàn)略研究計(jì)劃劃（SHRPP）的重要研研究成果。11993年完完成后，美國國聯(lián)邦公路局局，美國各州州公路協(xié)會(huì)與與運(yùn)輸研究委委員會(huì)對(duì)suuperpaave技術(shù)進(jìn)進(jìn)行大量推廣廣應(yīng)用工作，到到2001年年底82%的的熱拌瀝青混混合料采用ssuperppave混合合料設(shè)計(jì)和施施工。我國江蘇省交通通科學(xué)研究院院1995年年開始引進(jìn)這這項(xiàng)技術(shù)，在在國外專家的的指導(dǎo)下對(duì)這這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行行研究和傳播播推廣工作。到到2001年年我國已修筑筑數(shù)百公里的的superrpave路路面。路面質(zhì)質(zhì)量明顯優(yōu)于于傳統(tǒng)的馬歇歇爾設(shè)計(jì)路面面。該項(xiàng)技術(shù)術(shù)也將成為221世紀(jì)HMMA瀝青混

3、合合料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)和常規(guī)。2、superrpave主主要特點(diǎn)superpaave體系的的三個(gè)主要組組成部分是瀝瀝青膠結(jié)料規(guī)規(guī)范，混合料料設(shè)計(jì)和分析析體系及計(jì)算算機(jī)的軟件系系統(tǒng)。至今，瀝瀝青膠結(jié)料規(guī)規(guī)范和混合料料設(shè)計(jì)體系工工作進(jìn)行很順順利。混合料料分析方法，性性能模型和計(jì)計(jì)算機(jī)軟件系系統(tǒng)仍在改進(jìn)進(jìn)中。其特點(diǎn)點(diǎn)在于開發(fā)了了一套全新的的試驗(yàn)設(shè)備和和方法，并建建立了瀝青膠膠結(jié)料和混合合料規(guī)范新體體系，從根本本上改變了現(xiàn)現(xiàn)行試驗(yàn)方法法和規(guī)范純經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性。Suuperpaave瀝青膠膠結(jié)料和混合合料規(guī)范及試試驗(yàn)方法和指指標(biāo)是同瀝青青路面的路用用性能直接聯(lián)聯(lián)系起來。通通過控制高溫溫車轍、低溫溫開裂及疲勞勞開裂等

4、，來來達(dá)到全面改改進(jìn)路面性能能目的配合比比的。superpaave設(shè)計(jì)過過程1、材料選擇A、瀝青膠結(jié)料料的選擇Superpaave瀝青路路面技術(shù)的精精華是建立一一套全新的瀝瀝青膠結(jié)料的的試驗(yàn)方法和和性能標(biāo)準(zhǔn)。這這些性能標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)較好地與路路用性能有機(jī)機(jī)結(jié)合起來。應(yīng)應(yīng)用傳統(tǒng)方法法按粘度和針針入度分級(jí)做做的瀝青規(guī)范范，可能把具具有不同溫度度和性能特點(diǎn)點(diǎn)的瀝青劃分分為同一等級(jí)級(jí)。而supperpavve瀝青膠結(jié)結(jié)料采用PGG等級(jí)評(píng)定瀝瀝青，選擇瀝瀝青時(shí)可直接接根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡臍夂驐l件和和交通量的大大小來全面選選擇具有可靠靠度的瀝青，并并繪制瀝青粘粘溫曲線，選擇最佳的的混合料拌和和及壓實(shí)溫度度。表1為開開陽高

5、速公路路中、下面層層使用的兩種種瀝青的試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果。從試試驗(yàn)結(jié)果來看看，兩種瀝青青都能滿足規(guī)規(guī)范中設(shè)計(jì)要要求。并且，經(jīng)經(jīng)江蘇省交通通科學(xué)院研究究院通過試驗(yàn)驗(yàn)對(duì)這兩種進(jìn)進(jìn)行PG等級(jí)級(jí)分析，評(píng)定定等級(jí)分別為為PG64-22和PGG64-166，根據(jù)廣東東的氣象資料料和開陽高速速的交通量分分析，所用瀝瀝青等級(jí)應(yīng)為為PG64-16。所以以上述兩種瀝瀝青完全滿足足設(shè)計(jì)要求。根根據(jù)泰普克瀝瀝青粘溫曲線線，確定混合合料的拌和溫溫度為1600165，擊實(shí)溫度度為140145。表1 瀝青試試驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)項(xiàng)目部頒規(guī)范要求泰普克AH-770臺(tái)灣中華AH-70針入度（25，100gg，5s）（00.1mm）6080696

6、2延度(5cm/min,115)，不小于于（cm）100100100軟化點(diǎn)（環(huán)球法法）（）44454650.5溶解度（三氯乙乙稀）不小于于（%）99.099.5399.43閃點(diǎn)（COC）不不小于（）230255341含蠟量（蒸餾法法）不大于（%）3.02.31.6密度（15）（gg/cm3）實(shí)測(cè)1.0451.041薄膜加熱試驗(yàn)1163，5h質(zhì)量損失，不大大于0.80.090.08針入度比，不小小于5560.964.5延度（5cm/min,225），不小于于（cm）50100100延度(5cm/min,115)，不小于于（cm）100B、集料的選擇擇Superpaave集料的的統(tǒng)一性（即即全國強(qiáng)

7、制性性標(biāo)準(zhǔn)，也就就是集料共性性）包括粗集料的的棱角性，細(xì)細(xì)集料的棱角角性、扁平與與細(xì)長顆粒以以及粘土含量量。另一類是是集料的地區(qū)區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)，即即料源特性是是：堅(jiān)固性、安安定性、有害害物質(zhì)含量。Superpave集料的統(tǒng)一特性在我國規(guī)范中已有明確規(guī)定，只要適當(dāng)?shù)倪x擇原材料，嚴(yán)格控制材料的生產(chǎn)過程，集料比較容易滿足superpave規(guī)范要求。如果在實(shí)際生產(chǎn)中除塵不好，細(xì)集料棱角性和砂當(dāng)量不一定能滿足superpave規(guī)范要求。表2、表3為開陽高速公路B03標(biāo)中、下面層使用的祿平石場(chǎng)生產(chǎn)的碎石，該種石料在加工過程中，我部對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，生產(chǎn)的碎石干凈，軟石、粘土含量少，級(jí)配穩(wěn)定，針片狀含量低，完

8、全能夠滿足Superpave的規(guī)范要求。表2 集料試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果表試驗(yàn)項(xiàng)目23石12石0.51石石屑技術(shù)要求視密度g/cmm32.7892.8032.82.7692.5毛體積密度g/cm32.7662.7752.7532.6892.5吸水率（%）0.310.370.611.72針片狀含量（）11.611.4/15粗集料0.0075mm顆顆粒含量（）0.40.30.4/1細(xì)集料0.0075mm顆顆粒含量（）/8.715砂當(dāng)量(%)/6860軟石含量（）3.65沖擊值（）9.428壓碎值（）10.028洛杉磯磨值（）13.230碎石堅(jiān)固性（）212與瀝青粘附性（級(jí)級(jí)）44表3 集料共共性試驗(yàn)及部部分料

9、源特性結(jié)果果匯總表試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)值Superpaave規(guī)范要要求粗集料棱角性（%）100100%細(xì)集料棱角（%）4640%扁平顆粒（%）11.550%堅(jiān)固性（%）13.23545%安定性（%）2.01220%注：*美國集料料標(biāo)準(zhǔn)中粗集集料扁平顆粒粒定義是粗集集料最小厚度度方向和最大大長度方向的的尺寸之比為為5：1，而而我國現(xiàn)行規(guī)范定義是是粗集料最小小厚度方向和和最大長度方方向的尺寸之之比為3：11。2、設(shè)計(jì)集料結(jié)結(jié)構(gòu)的選擇確定試驗(yàn)的級(jí)配配superpaave集料的的級(jí)配控制，主主要采用控制制點(diǎn)和限制區(qū)區(qū)來初選級(jí)配配?？刂泣c(diǎn)范范圍內(nèi)的級(jí)配配使各種粒徑徑的集料比例例合適，避免免施工中的離離析現(xiàn)象。限

10、限制區(qū)防止了了級(jí)配中細(xì)集集料靠近最大大理論密度線線。級(jí)配接近近理論密度線線往往會(huì)使礦礦料間隙率（VVMA）偏小小，瀝青用量量偏少，這種種級(jí)配對(duì)瀝青青用量很敏感感。當(dāng)瀝青用用量微小變化化后，混合料料的抗塑性很很差，很容易易產(chǎn)生可塑性性。我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)通過禁區(qū)的的級(jí)配混合料料在施工過程程容易產(chǎn)生推推移現(xiàn)象，不不易壓實(shí)，且且在路面使用用過程中抵抗抗變形能力較較差。B033標(biāo)中、下面面層目標(biāo)配合合比設(shè)計(jì)級(jí)配配曲線見圖11。表4為開開陽高速公路路B03標(biāo)在在中、下面層層配合比設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)采用估算算的最佳瀝青青用量來分析析選用級(jí)配的的體積性質(zhì)。表4混合料體積積性質(zhì)表混合料特性下面層設(shè)計(jì)結(jié)果中面層設(shè)計(jì)結(jié)果Super

11、paave要求VA(%)444.0VMA(%)13.113.412VFA(%)70.972.06575DP(%)1.301.350.61.22*%GmmN=887.287.089%GmmN=16097.996.098注：*表示當(dāng)級(jí)級(jí)配通過禁區(qū)區(qū)下方，粉膠膠比可增加到到0.811.6。評(píng)價(jià)試驗(yàn)級(jí)配并并選擇最適合合的設(shè)計(jì)級(jí)配配superpaave瀝青混混合料設(shè)計(jì)首首先根據(jù)交通通量的大小選選擇混合料的的壓實(shí)次數(shù)，再再對(duì)已初選的的三種級(jí)配依依據(jù)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)實(shí)結(jié)果和空隙隙率為4%時(shí)時(shí)所需的瀝青青用量及相應(yīng)應(yīng)瀝青混合料料其他性質(zhì)例例如粒料間隙隙（VMA）、飽飽和度（VFFA）、粉膠膠比等各種評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

12、相比較，來來確定符合要要求的最佳級(jí)級(jí)配曲線。這這種方法級(jí)配配選擇范圍比比較寬。三種種級(jí)配完全是是通過試驗(yàn)來來選擇（圖11、圖2和表表4），選擇擇了圖中的中中值曲線。3、設(shè)計(jì)級(jí)配的的瀝青用量選選擇superpaave規(guī)定瀝瀝青混合料在在設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)壓壓實(shí)次數(shù)時(shí)空空隙率為4%時(shí)對(duì)應(yīng)的瀝瀝青用量為最最佳瀝青用量量。但空隙率率4%時(shí)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)壓實(shí)的混合合料同時(shí)必須須滿足VMAA、VFA粉粉膠比等評(píng)價(jià)價(jià)要求指標(biāo)。且且目標(biāo)配合比比設(shè)計(jì)的空隙隙率為4%時(shí)時(shí)，在路面壓壓實(shí)度大于997%時(shí)，能能夠保證路面面的實(shí)際空隙隙率小于7%。因此確定定設(shè)計(jì)空隙率率為4%是合合理的。最佳瀝青用量的的確定方法為為用估算的瀝瀝青用量0.

13、5%、1%取四種種不同用油量量，在壓實(shí)次次數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)要求條件下下的各種體積積性質(zhì)來確定定空隙率4%時(shí)的最佳瀝瀝青用量。表表5、表6為為開陽高速公公路B03標(biāo)標(biāo)在中、下面面層最佳級(jí)配配選定的條件件下，最佳瀝瀝青用量的選選擇結(jié)果。表5 四種瀝青青用量混合料料體積性質(zhì)瀝青用量在設(shè)計(jì)壓實(shí)次數(shù)數(shù)時(shí)DP%GmmN=8%GmmN=100VA(%)VNA(%)VFA(%)下面層3.65.413.760.51.4985.994.64.13.913.170.31.2987.196.14.63.113.476.81.1485.795.45.12.914.780.31.0285.494.9中面層3.95.013.7

14、63.41.5086.695.04.43.413.474.61.3187.096.64.92.213.583.61.1688.197.85.41.413.889.81.0488.898.6根據(jù)瀝青用量和和空隙率的關(guān)關(guān)系曲線，通通過圖表插值值法得到空隙隙率為4%的的情況下，中中下面層設(shè)計(jì)計(jì)瀝青用量分分別為4.3%、4.2%，并得到該該瀝青用量下下的體積指標(biāo)標(biāo)如表6所示。表6設(shè)計(jì)瀝青用用量瀝青混合合料體積性質(zhì)質(zhì)瀝青用量（%）VA(%)VNA(%)VFA(%)DP%GmmN=8%GmmN=1004.2(下面層層)4.013.270.91.3087.296.04.3(中面層層)4.013.472.01

15、.3587.096.04、最大壓實(shí)次次數(shù)驗(yàn)證表7為設(shè)計(jì)瀝青青用量確定后后，采用最大大壓實(shí)次數(shù)成成型試件，進(jìn)進(jìn)一步的驗(yàn)證證瀝青混合料料體積性質(zhì)能能否滿足suuperpaave設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的要求。從從結(jié)果來看完完全滿足設(shè)計(jì)計(jì)要求。表7 最大壓實(shí)實(shí)次數(shù)下瀝青青混凝土合料料體積性質(zhì)瀝青用量（%）在設(shè)計(jì)壓實(shí)次數(shù)數(shù)時(shí)%GmmN=8%GmmN=160VA(%)VNA(%)VFA(%)DP4.2(下面層層)3.813.872.41.2887.297.94.3(中面層層)3.413.174.01.3487.697.75、高溫穩(wěn)定性性和水穩(wěn)定性性檢驗(yàn)表8、表9為對(duì)對(duì)已設(shè)計(jì)好的的瀝青混合料料配合比，按按照規(guī)范進(jìn)行行車

16、轍試驗(yàn)和和浸水馬歇爾爾試驗(yàn)，試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果必須滿滿足規(guī)范要求求。表8車轍試驗(yàn)結(jié)結(jié)果匯總表混合料類型瀝青用量(%)動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）123平均要求Sup254.21800163219691800800Sup204.315001286105012791200表9浸水馬歇爾爾穩(wěn)定度試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果混合料類型瀝青用量(%)添加劑用量馬歇爾穩(wěn)定度(KN)浸水馬歇爾穩(wěn)定定度(KN)殘留穩(wěn)定度（%）要求（%）Sup254.2加2%水泥11.1610.2291.675Sup204.3加2%水泥12.5912.4799.0756、馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證表10為了對(duì)施施工過程進(jìn)行行有效控制，同同時(shí)提供適合合我國規(guī)范的的標(biāo)準(zhǔn)

17、（除飽飽和度指標(biāo)外外）。表10 SSup25和和Sup200馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目下面層試驗(yàn)結(jié)果中面層試驗(yàn)結(jié)果部頒規(guī)范要求擊實(shí)次數(shù)（次）757575穩(wěn)定度(KN)10.112.67.5流值(0.1mmm)24.933.52040空隙率(%)5.65.136瀝青飽和度(%)64.766.57085殘留穩(wěn)定度(%)101.799.075superpaave瀝青混混合料試驗(yàn)及及路面施工控控制superppave瀝青青路面的生產(chǎn)產(chǎn)配合比盡可可能接近目標(biāo)標(biāo)配合比的設(shè)設(shè)計(jì)，才能確確保目標(biāo)配合合比的設(shè)計(jì)指指標(biāo)準(zhǔn)確性。在在實(shí)際應(yīng)用中中控制關(guān)鍵篩篩孔0.0775mm、22.36mmm、4.755mm的通過

18、過量。在抽提提試驗(yàn)中以生生產(chǎn)配合比級(jí)級(jí)配為準(zhǔn)。同同時(shí)控制油石石比的誤差范范圍。在施工工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)用用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和和馬歇爾擊實(shí)實(shí)兩種方法來來控制，確保保路面的工程程質(zhì)量。Superpaave瀝青混混合料拌和過過程中，由于于粗集料多，細(xì)細(xì)集料少，溫溫度降低較快快，所以它的的拌合溫度比比常規(guī)AC-I混合料溫溫度要提高110-15，而且supperpavve混合料必必須控制高溫溫碾壓才不會(huì)會(huì)產(chǎn)生推移現(xiàn)現(xiàn)象，所以要要確保施工機(jī)機(jī)械噸位和臺(tái)臺(tái)數(shù)必須滿足足施工要求。由由于supeerpavee粗骨料較多多，在復(fù)壓過過程中必須采采用大噸位膠膠輪壓路機(jī)跟跟蹤錯(cuò)揉碾壓壓才能滿足壓壓實(shí)度的要求求。Supeerpavee級(jí)配的混合合料，當(dāng)溫度度在93-115時(shí)含有一個(gè)個(gè)敏感區(qū)，即即混合料在該該溫度