重载交通改性沥青在G15嘉金高速南段大修工程中的应用分析

郭永刚

（上海公路桥梁（集团）有限公司，上海市 200023）

0 引言

截至2016年底，我国高速公路已超过13万km，总里程居世界首位。同时道路交通量增长迅速，车辆荷载不断变重，超限超载现象普遍存在且呈现加剧趋势，特别是在高速公路和主要国道交通运输干线上，车辆超载达到惊人的程度。上述情况给道路带来了严重的早期损坏，特别是车辙问题，带来行车安全隐患，同时也带来了巨大的社会影响。G15嘉金高速南段为重载交通道路，多为集装箱卡车以及货运车辆，超载超限特别严重。该道路于2017年4—12月进行大修，上面层采用了重载交通改性沥青混合料SMA-13，其动稳定度达到7 000次/mm以上，比规范中改性沥青混合料动稳定度的要求高出2倍以上；同时其抗疲劳性能可达普通改性沥青混合料的4倍[1]。通过该次施工总结，重载交通专用改性沥青由于其具有较好的高低温性能，特别是其抗车辙能力，在重载交通道路的新建或者是养护中都可以应用。

1 工程概况

上海G15嘉金高速南段主线桩号K1312+272～K1332+123.86，长度约 19.85 km，沿线包含4座跨线立交、1座服务区、34座桥梁。这次进行大修，其路面面层结构为4 cm SMA13+6 cm AC20+8 cm AC25，桥梁沥青铺装结构层为4 cm SMA13+6 cm AC20，其中上面层SMA-13均采用了重载交通专用改性沥青。

2 原材料控制

2.1 沥青

该次设计的SMA-13混合料沥青采用重载交通专用改性沥青。

表1 重载改性沥青指标要求

从表1可以看出：

（1）重载改性沥青针入度只有41，比普通改性沥青要小很多，反映出该沥青的黏度较大、硬度较大，对抗车辙的能力更强。

（2）重载改性沥青软化点在85℃，比现行公路规范要求的改性沥青软化点60℃大大提高，表明该沥青在高温状况下依然不会发软，在高温低速重载等路况下对抗车辙能力更强。

（3）重载改性沥青的延度达到了39 cm，一般改性沥青30 cm很难达到,表明其具有更好的低温抗裂性能。

从上述三大指标可以看出，重载改性沥青的高温抗流动性能和低温抗裂性能都十分优异，特别是高温抗流动性能，在夏季气温较高且交通荷载大的地区具有很强的应用意义。

2.2 集料

粗、细集料要求见表2～表4。

表2 粗集料技术要求

表3 细集料技术要求

表4 石屑检测结果

2.3 填料

填料采用石灰石磨细矿粉，见表5。

表5 填料技术要求

2.4 木质素纤维

木质素纤维性能见表6。

表6 木质素纤维技术要求

3 配合比设计[2]

3.1 目标配合比设计

用该工程SMA-13重载沥青混合料所使用的集料、填料、添加剂、沥青材料计算出各自的用量比例，配置成的矿料级配必须满足设计及规范要求，然后通过马歇尔稳定度试验，确定该沥青混合料的目标最佳沥青用量。根据确定的最佳沥青用量对应的配合比制作马歇尔试件，分别进行肯塔堡飞散、谢伦堡析漏、车辙试验、冻融劈裂的试验检验。

经过试验，委托上海市市政公路工程检测有限公司形成了该工程的目标配合比，其对应的各项技术指标检测结果见表7～表9。

3.2 生产配合比设计

根据计算出的用量比例作为目标配合比，供沥青拌和站确定各冷料仓的供料比例、进行速度及试拌制用。

该工程SMA-13(重载沥青）沥青混合料矿料组成为3#仓∶2#仓∶1#仓∶粉仓=69%∶6%∶14%∶11%。确定的最佳沥青用量为5.7%，木质素纤维掺量为混合料质量的0.3%，如图1所示。

表7 SMA-13目标配合比

表8 SMA-13混合料目标配合比矿料检测结果

表9 SMA-13配合比设计检测结果

图1 SMA-13沥青混合料生产配合比级配曲线

3.3 配合比验证

配合比验证见表10、表11。

表10 SMA-13混合料生产配合比验证矿料级配

表11 SMA-13生产配合比验证

4 混合料的温度控制

温度是沥青混合料施工质量的保证，SMA-13重载沥青混合料的温度控制要比常规改性沥青的高5℃以上。具体温度控制见表12。

5 混合料的生产

SMA-13重载沥青混合料的拌和生产与常规SMA拌和方式一样，干拌时间为10 s，总拌和时间控制在65 s左右，使混合料充分拌和均匀，所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料。木质素纤维采用专用计量装置投放，保证用量准确。

表12 沥青混合料的施工控制温度 ℃

出场的混合料必须粗细料均匀，无结团、无花白料。拌和站从热料仓取料，制作马歇尔试件，检验混合料的各项指标是否符合设计要求。

6 混合料的摊铺

SMA-13重载沥青混合料在摊铺前应做好摊铺机熨平板的预热工作，达到100℃以上，熨平板的振级为5级（转速不小于1 000 r/min），确保沥青混合料摊铺的初始密实度。

摊铺机速度控制在2～3 m/min向前均匀连续不断地摊铺。在摊铺过程中，要专人指挥料车，配合掌握进料速度，避免在中途停车。在摊铺过程中对松铺厚度、压实厚度、表观情况进行检查，发现问题及时校正，使摊铺施工处于正常受控。

7 混合料的压实

上面层SMA-13重载沥青混合料的压实要求与常规SMA基本一致，仍然遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。但是更强调碾压的及时性，尽量在高温时一次碾压成型，中间不得停留。更不得在低温情况下碾压，以防止磨掉石料棱角或压碎石料，破坏集料嵌挤。

该工程混合料碾压配备7台双钢轮振动压路机，初压采用3台16 t双钢轮振动压路机，紧跟摊铺机，进静退振3遍，初压区长度不宜过长，尽快进入复压，减少热量损失。复压采用3台16 t双钢轮压路机进行振动碾压，紧跟在初压后进行，遍数不少于3遍。压路机倒车时需先停止振动，以免混合料形成鼓包。终压采用一台双钢轮压路机静压1～2遍，消除轮迹，见表13。

表13 SMA沥青混凝土压路机碾压速度与温度表

8 质量评价

施工过程中，根据设计及规范要求对重载改性沥青SMA-13混合料和现场施工质量进行了检测，情况见表14、表15。

表14 沥青混合料性能检测

表15 沥青路面主要施工检测数据汇总表

综上，各项指标满足设计要求。该次路面大修完成后的G15嘉金高速南段路面质量焕然一新，国际平整度指数IRI平均值为1.21 m/km，给人以良好的行车舒适性。

9 结语

良好的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗疲劳性能是SMA-13重载改性沥青混合料的优势。经过大修以后的G15沈海高速（松浦二桥至S4莘奉金）段的各项路面性能指标均满足设计要求，经过半年使用，未出现车辙情况，为此种特种改性沥青的混合料应用于交通量大、超载超限严重的道路，以及集装箱码头堆场、港区道路等的推广有重要意义，同时亦可在道路的大修或者改建中应用，能有效提高道路的使用寿命，减少后期运营养护维修费用，具有良好的社会和经济效益。