哈大高速公路Superpave沥青路面的设计与施工

敖鹏成

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摘要：本文介绍了哈大高速公路Superpave沥青路面材料选择、目标配合比设计、施工过程控制等内容，同时对Superpave旋转压实仪尚未普及的情况下，如何根据实际情况进行施工质量控制进行了探索。

关键词：Superpave；沥青混合料；设计方法；施工控制

引言：

哈大公路一期工程（哈尔滨至大庆方向右幅）通车已达十六年，其中肇东至大庆段（K52+900～K132+723）已通车十七年；二期工程（哈尔滨至大庆方向左幅）通车达十一年，仅进行过常规养护，一直未作大修改造。道路现状每况日下，病害面积连年递增，公路的服务水平和高速公路的使用功能明显的逐年降低。因此绥满公路哈尔滨至大庆段必须进行大修改造。

1.哈大高速公路材料选择

1.1 沥青胶结料选择

Superpave沥青混合料材料的选择包括沥青胶结料的选择和集料的选择，哈大高速公路沥青路面下面层采用重交沥青AH-90号，中、上面层采用SBS改性沥青，基质沥青采用AH-90号，改性沥青采用Superpave技术中PG分级指标，根据LTPP公式经计算得到胶结料等级为PG64-28，考虑到哈大高速公路重载车辆较多，对胶结料等级进行标号提升，最后确定胶结料等级为PG70-28。

1.2集料的选择

哈大高速公路路面采用玄武岩反击破碎石，哈大高速公路中细集料不采用天然砂，全部采用机制砂，矿粉采用石灰岩磨制矿粉，虽然集料与沥青胶结料的粘附性达到了4级以上，但为进一步提高沥青混合料的抗水损坏能力，采用30%的消石灰代替矿粉。集料的规格和分档不仅影响沥青混合料的性能，同时对矿料级配的配制和优化有很大的影响，为此，对石料规格与级配范围给出了明确的规定，由于我国的集料标准较Superpave技术的规定严格，因此，哈大高速公路的集料技术指标要求按我国规范执行。

1.3 体积指标检验

为了防止沥青混合料在极限情况下的过度碾压而造成沥青路面混合料的塑性变形，因此还必须对于设计的沥青混合料在最大压实功能下的压实度进行检验。对于确定的试验级配在最佳沥青含量拌制沥青混合料，在最大旋转压实成型试件，测定其体积指标。

a. 高温稳定性检测

为检验设计级配下的沥青混合料的高温稳定性，按照规范“公路工程沥青及沥青混合料试验规程”（JTJ052-2000）进行了车辙试验，车辙结果为：AC-16动稳定度>6000次/mm，AC-20动稳定度>6000次/mm，试验结果符合本项目规定改性沥青混合料大于3500次/mm的要求。

b. 水稳定性检测

为检验设计级配下的沥青混合料的水稳定性，按照规范“公路工程沥青及沥青混合料试验规程”（JTJ052-2000）进行了浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验，试验结果为：AC-16残留稳定度91.5%，冻融劈裂强度比为82%，AC-20残留稳定度90.2%，冻融劈裂强度比为87.5%，试验结果符合本项目规定改性沥青混合料残留稳定度大于85%、冻融劈裂强度比的大于80%要求。

c. 低温抗裂性检测

为检验设计级配下的沥青混合料的低温抗裂性，按照规范“公路工程沥青及沥青混合料试验规程”（JTJ052-2000）进行了低温弯曲试验，沥青混合料的破壞应为2950?ε，试验结果符合本项目规定改性沥青混合料大于2800?ε的要求。

2.生产配合比设计及施工

2.1 生产配合比设计

生产中采用传统的马歇尔方法及美国superpave技术旋转压实进行控制。对间歇式拌和站，按目标配合比确定的比例进行冷料供给，在二次筛分后进入各热料仓的材料中取样，并进行筛分，确定各热料仓的材料比例，使合成的级配尽可能与目标配合比一致，并取目标配合比的最佳沥青用量、最佳沥青用量的±0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量，确定最佳用量后，进行有关路用性能的检测。

2.2 施工

哈大高速公路沥青混合料拌和站全部采用3000型以上间歇式拌和站，在施工前对拌和站的计量系统、温控系统、冷料进料速度进行了标定；拌和时间规定纯拌和时间不得低于25s，摊铺采用2台同型号的摊铺机梯队作业，Superpave沥青混合料压实采用双刚轮及胶轮进行组合压实，施工过程中采用胶轮进行初压，取得了良好的效果。由于Superpave沥青混合料存在温度敏感区，一般为90～115℃之间，因此一般建议在此温度前结束碾压。

3.施工质量控制措施

3.1 配比控制

在同样级配范围内，具体级配走向和位置不同，混合料的性能会有较大的差别，在拌和楼施工控制过程中，加强对级配的控制，使其必须尽量接近目标级配，这主要是通过对于关键筛孔的控制来实现的。由于4.75mm和2.36mm这二档集料过少，将影响面层表面的均匀性，过多则难以压实；而通过 0.075mm的主要是矿粉，矿粉过多则使沥青混合料中有效沥青含量减少，表现为混合料外观发暗、无光泽，压实后表面不均，细料过多，而且影响沥青混合料的其他技术指标，所以在经过认真论证后对于哈大公路施工现场配合比控制要求4.75mm以上粒径的通过量与设计值的容许偏差为±4%，4.75mm粒径的通过量与设计值的容许偏差为±3%。2.36mm及其以下于设计值的偏差为±3%，0.075mm的通过量的容许偏差为±2%。沥青用量控制要求容许偏差不大于±0.2%。

3.2 废弃回收粉尘

尽管在开工初期选择原材料阶段已经进行了优选，仍不能排除泥土杂物混杂在集料当中，尤其是石屑等细集料。将回收粉尘当作矿粉加入混合料中，必将影响矿料颗粒之间的粘结强度，并最终影响到混合料的使用寿命。因此在施工中严禁使用回收粉尘。

3.3 温度控制

沥青路面施工的关键在于对各个环节的温度控制，在施工过程中采取了多种行之有效的措施，保证沥青混合料温度满足要求，运料车全部采用棉毯覆盖，车箱四周采用厚帆布包裹，严格控制集料加热温度，当集料含水量较大时，采取降低产量的方法保证其加热温度，采用沥青混合料转运车。

3.4 压实控制

碾压遵循“高频、低幅、紧跟、慢压”的原则进行，由于限制区、控制点对于级配走向的约束，Superpave级配与同规格的常规AC-I型混合料相比，混合料整体上更粗一些，比传统的AC型混合料难压实，因此必须在较高的温度下紧跟摊铺机碾压，同时采取高频率、低振幅、压路机速度保持适中。

研究发现，只有当沥青路面的现场空隙率小于7%时，路面才能作到基本不透水。为了防止水损害的出现，工程中压实度控制采用了“双控”的措施，即路面压实度要求达到马歇尔密度的98%以上，同时要求压实度达到旋转压实试件标准密度的97%以上。但这并不是说压实度越大越好，从抗永久变形方面考虑，还必须要求路面混合料存在一定的空隙率，一般是大于3%。综合考虑，控制现场路面压实后的原位空隙率处于3～7%之间。

结语：

哈大高速下行线已经建成通车，路面使用状态良好。Superpave技术作为SHRP的最新研究成果，在工程交通、气候环境资料充分调查、分析的基础上，从原材料控制入手，通过对级配走向的限制和关键性能的检测来保证最终路面质量的优良，同传统的马歇尔设计法相比更加符合路面的实际情况，是一种先进的设计方法。但也必须看到，这种新技术本身也处在不断完善的过程中，在短时间内还不能彻底代替传统的设计方法，因此建议进一步深入探索两种设计方法各指标之间的变化规律，借鉴其先进的成果，完善我国的相关规范。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准. 公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）. 北京，人民交通出版社.

[2] 贾渝. Superpave混合料设计方法最新进展.中外公路.2001.12.第21卷.（第6期）：58-61