哈大高速公路Superpave瀝青路面的設(shè)計(jì)與施工

敖鵬成

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摘要：本文介紹了哈大高速公路Superpave瀝青路面材料選擇、目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、施工過(guò)程控制等內(nèi)容，同時(shí)對(duì)Superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀尚未普及的情況下，如何根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施工質(zhì)量控制進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：Superpave；瀝青混合料；設(shè)計(jì)方法；施工控制

引言：

哈大公路一期工程（哈爾濱至大慶方向右幅）通車(chē)已達(dá)十六年，其中肇東至大慶段（K52+900～K132+723）已通車(chē)十七年；二期工程（哈爾濱至大慶方向左幅）通車(chē)達(dá)十一年，僅進(jìn)行過(guò)常規(guī)養(yǎng)護(hù)，一直未作大修改造。道路現(xiàn)狀每況日下，病害面積連年遞增，公路的服務(wù)水平和高速公路的使用功能明顯的逐年降低。因此綏滿(mǎn)公路哈爾濱至大慶段必須進(jìn)行大修改造。

1.哈大高速公路材料選擇

1.1 瀝青膠結(jié)料選擇

Superpave瀝青混合料材料的選擇包括瀝青膠結(jié)料的選擇和集料的選擇，哈大高速公路瀝青路面下面層采用重交瀝青AH-90號(hào)，中、上面層采用SBS改性瀝青，基質(zhì)瀝青采用AH-90號(hào)，改性瀝青采用Superpave技術(shù)中PG分級(jí)指標(biāo)，根據(jù)LTPP公式經(jīng)計(jì)算得到膠結(jié)料等級(jí)為PG64-28，考慮到哈大高速公路重載車(chē)輛較多，對(duì)膠結(jié)料等級(jí)進(jìn)行標(biāo)號(hào)提升，最后確定膠結(jié)料等級(jí)為PG70-28。

1.2集料的選擇

哈大高速公路路面采用玄武巖反擊破碎石，哈大高速公路中細(xì)集料不采用天然砂，全部采用機(jī)制砂，礦粉采用石灰?guī)r磨制礦粉，雖然集料與瀝青膠結(jié)料的粘附性達(dá)到了4級(jí)以上，但為進(jìn)一步提高瀝青混合料的抗水損壞能力，采用30%的消石灰代替礦粉。集料的規(guī)格和分檔不僅影響瀝青混合料的性能，同時(shí)對(duì)礦料級(jí)配的配制和優(yōu)化有很大的影響，為此，對(duì)石料規(guī)格與級(jí)配范圍給出了明確的規(guī)定，由于我國(guó)的集料標(biāo)準(zhǔn)較Superpave技術(shù)的規(guī)定嚴(yán)格，因此，哈大高速公路的集料技術(shù)指標(biāo)要求按我國(guó)規(guī)范執(zhí)行。

1.3 體積指標(biāo)檢驗(yàn)

為了防止瀝青混合料在極限情況下的過(guò)度碾壓而造成瀝青路面混合料的塑性變形，因此還必須對(duì)于設(shè)計(jì)的瀝青混合料在最大壓實(shí)功能下的壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于確定的試驗(yàn)級(jí)配在最佳瀝青含量拌制瀝青混合料，在最大旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試件，測(cè)定其體積指標(biāo)。

a. 高溫穩(wěn)定性檢測(cè)

為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)級(jí)配下的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，按照規(guī)范“公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”（JTJ052-2000）進(jìn)行了車(chē)轍試驗(yàn)，車(chē)轍結(jié)果為：AC-16動(dòng)穩(wěn)定度>6000次/mm，AC-20動(dòng)穩(wěn)定度>6000次/mm，試驗(yàn)結(jié)果符合本項(xiàng)目規(guī)定改性瀝青混合料大于3500次/mm的要求。

b. 水穩(wěn)定性檢測(cè)

為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)級(jí)配下的瀝青混合料的水穩(wěn)定性，按照規(guī)范“公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”（JTJ052-2000）進(jìn)行了浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為：AC-16殘留穩(wěn)定度91.5%，凍融劈裂強(qiáng)度比為82%，AC-20殘留穩(wěn)定度90.2%，凍融劈裂強(qiáng)度比為87.5%，試驗(yàn)結(jié)果符合本項(xiàng)目規(guī)定改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度大于85%、凍融劈裂強(qiáng)度比的大于80%要求。

c. 低溫抗裂性檢測(cè)

為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)級(jí)配下的瀝青混合料的低溫抗裂性，按照規(guī)范“公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”（JTJ052-2000）進(jìn)行了低溫彎曲試驗(yàn)，瀝青混合料的破壞應(yīng)為2950?ε，試驗(yàn)結(jié)果符合本項(xiàng)目規(guī)定改性瀝青混合料大于2800?ε的要求。

2.生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及施工

2.1 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

生產(chǎn)中采用傳統(tǒng)的馬歇爾方法及美國(guó)superpave技術(shù)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)進(jìn)行控制。對(duì)間歇式拌和站，按目標(biāo)配合比確定的比例進(jìn)行冷料供給，在二次篩分后進(jìn)入各熱料倉(cāng)的材料中取樣，并進(jìn)行篩分，確定各熱料倉(cāng)的材料比例，使合成的級(jí)配盡可能與目標(biāo)配合比一致，并取目標(biāo)配合比的最佳瀝青用量、最佳瀝青用量的±0.3%三個(gè)瀝青用量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量，確定最佳用量后，進(jìn)行有關(guān)路用性能的檢測(cè)。

2.2 施工

哈大高速公路瀝青混合料拌和站全部采用3000型以上間歇式拌和站，在施工前對(duì)拌和站的計(jì)量系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、冷料進(jìn)料速度進(jìn)行了標(biāo)定；拌和時(shí)間規(guī)定純拌和時(shí)間不得低于25s，攤鋪采用2臺(tái)同型號(hào)的攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，Superpave瀝青混合料壓實(shí)采用雙剛輪及膠輪進(jìn)行組合壓實(shí)，施工過(guò)程中采用膠輪進(jìn)行初壓，取得了良好的效果。由于Superpave瀝青混合料存在溫度敏感區(qū)，一般為90～115℃之間，因此一般建議在此溫度前結(jié)束碾壓。

3.施工質(zhì)量控制措施

3.1 配比控制

在同樣級(jí)配范圍內(nèi)，具體級(jí)配走向和位置不同，混合料的性能會(huì)有較大的差別，在拌和樓施工控制過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)級(jí)配的控制，使其必須盡量接近目標(biāo)級(jí)配，這主要是通過(guò)對(duì)于關(guān)鍵篩孔的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于4.75mm和2.36mm這二檔集料過(guò)少，將影響面層表面的均勻性，過(guò)多則難以壓實(shí)；而通過(guò) 0.075mm的主要是礦粉，礦粉過(guò)多則使瀝青混合料中有效瀝青含量減少，表現(xiàn)為混合料外觀發(fā)暗、無(wú)光澤，壓實(shí)后表面不均，細(xì)料過(guò)多，而且影響瀝青混合料的其他技術(shù)指標(biāo)，所以在經(jīng)過(guò)認(rèn)真論證后對(duì)于哈大公路施工現(xiàn)場(chǎng)配合比控制要求4.75mm以上粒徑的通過(guò)量與設(shè)計(jì)值的容許偏差為±4%，4.75mm粒徑的通過(guò)量與設(shè)計(jì)值的容許偏差為±3%。2.36mm及其以下于設(shè)計(jì)值的偏差為±3%，0.075mm的通過(guò)量的容許偏差為±2%。瀝青用量控制要求容許偏差不大于±0.2%。

3.2 廢棄回收粉塵

盡管在開(kāi)工初期選擇原材料階段已經(jīng)進(jìn)行了優(yōu)選，仍不能排除泥土雜物混雜在集料當(dāng)中，尤其是石屑等細(xì)集料。將回收粉塵當(dāng)作礦粉加入混合料中，必將影響礦料顆粒之間的粘結(jié)強(qiáng)度，并最終影響到混合料的使用壽命。因此在施工中嚴(yán)禁使用回收粉塵。

3.3 溫度控制

瀝青路面施工的關(guān)鍵在于對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度控制，在施工過(guò)程中采取了多種行之有效的措施，保證瀝青混合料溫度滿(mǎn)足要求，運(yùn)料車(chē)全部采用棉毯覆蓋，車(chē)箱四周采用厚帆布包裹，嚴(yán)格控制集料加熱溫度，當(dāng)集料含水量較大時(shí)，采取降低產(chǎn)量的方法保證其加熱溫度，采用瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)。

3.4 壓實(shí)控制

碾壓遵循“高頻、低幅、緊跟、慢壓”的原則進(jìn)行，由于限制區(qū)、控制點(diǎn)對(duì)于級(jí)配走向的約束，Superpave級(jí)配與同規(guī)格的常規(guī)AC-I型混合料相比，混合料整體上更粗一些，比傳統(tǒng)的AC型混合料難壓實(shí)，因此必須在較高的溫度下緊跟攤鋪機(jī)碾壓，同時(shí)采取高頻率、低振幅、壓路機(jī)速度保持適中。

研究發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)瀝青路面的現(xiàn)場(chǎng)空隙率小于7%時(shí)，路面才能作到基本不透水。為了防止水損害的出現(xiàn)，工程中壓實(shí)度控制采用了“雙控”的措施，即路面壓實(shí)度要求達(dá)到馬歇爾密度的98%以上，同時(shí)要求壓實(shí)度達(dá)到旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件標(biāo)準(zhǔn)密度的97%以上。但這并不是說(shuō)壓實(shí)度越大越好，從抗永久變形方面考慮，還必須要求路面混合料存在一定的空隙率，一般是大于3%。綜合考慮，控制現(xiàn)場(chǎng)路面壓實(shí)后的原位空隙率處于3～7%之間。

結(jié)語(yǔ)：

哈大高速下行線(xiàn)已經(jīng)建成通車(chē)，路面使用狀態(tài)良好。Superpave技術(shù)作為SHRP的最新研究成果，在工程交通、氣候環(huán)境資料充分調(diào)查、分析的基礎(chǔ)上，從原材料控制入手，通過(guò)對(duì)級(jí)配走向的限制和關(guān)鍵性能的檢測(cè)來(lái)保證最終路面質(zhì)量的優(yōu)良，同傳統(tǒng)的馬歇爾設(shè)計(jì)法相比更加符合路面的實(shí)際情況，是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。但也必須看到，這種新技術(shù)本身也處在不斷完善的過(guò)程中，在短時(shí)間內(nèi)還不能徹底代替?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，因此建議進(jìn)一步深入探索兩種設(shè)計(jì)方法各指標(biāo)之間的變化規(guī)律，借鑒其先進(jìn)的成果，完善我國(guó)的相關(guān)規(guī)范。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 賈渝. Superpave混合料設(shè)計(jì)方法最新進(jìn)展.中外公路.2001.12.第21卷.（第6期）：58-61