基于Superpave设计方法的沥青路面使用性能研究

于忠庆，刘宏伟

(1.龙建路桥股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090；2.吉林省交通规划设计院，吉林 长春 100020)

1 Superpave设计方法在哈大高速沥青路面上的应用

1.1 项目背景

绥满高速公路(G10)规划中的哈尔滨至大庆段(在文中简称哈大高速公路)主要位于“哈齐工业走廊”和哈牡绥对俄贸易经济产业带的起点和核心工业区的位置，连接着中国黑龙江省两个经济核心区和两大城市黑龙江省哈尔滨与大庆。是省内较早的时期已经开工修建的一条高速公路，旧路原为使用水泥沥青混凝土的路面。自从中国进入21世纪以来，经济不断快速发展，两个主要城市的交流频繁，导致了交通量尤其特别是使用重载轨道交通的车辆数量剧增，公路的通行技术性和安全状况急速出现下降，在目前使用水泥沥青混凝土的路面中大部分的路段都发生了相对比较严重的破损，这很大的程度上严重降低了公路的安全通行管理能力和公路的服务水平，基于此，哈大高速公路于2008年6月12日开工展开了全面的高速公路大修和改造工程，2009年7月15日通过了竣工验收，工期为二年。其此次大修的主体设计方案为针对使用水泥沥青混凝土的路面进行了局部的处理，在进行修补局部处理之后基础上加铺了沥青水泥混凝土面层。哈大高速公路在进行沥青水泥混合料的设计时为了更好地确保了目前使用沥青水泥混凝土路面的工程质量将采用superpave和马歇尔两种混合料设计的方法相互巧妙地结合。此次改造工程采用Superpave沥青混凝土设计理论也是哈大高速公路改建工程的创新之处，在设计过程中充分考虑了Superpave设计理论要求。

1.2 沥青路面原材料选用

(1)沥青材料要求

Superpave分级技术中要求，沥青路面工程的材料分级需以当地的恶劣气候条件为技术基础进行PG分级，以分级结果为依据来决定如何选择合适的沥青材料。哈大高速公路大修沥青工程中主要选用的沥青材料是掺加SBS改性剂的改性沥青，其相应的沥青材料技术标准请参见沥青材料表1。

表1 SBS改性沥青技术标准

(2)Superpave沥青混合料对粗集料的选择

粗集料应尽量选择具有良好棱角性的立方体粗集料，破碎颗粒的次数在立方体两次以上并尽量接近立方体为优。集料的破碎强度、针片状态和破碎颗粒的比例、含泥量等均应完全符合规范生产工艺中的相关要求。

(3)Superpave沥青混合料对细集料选择

采用沥青碎石砂作为主要研磨原料料并进行细砂轧制的研磨机制砂应必须保证其本身具有良好的强度棱角性、坚固性、安定性并且必须完全符合superpave在沥青细砂混合料等行业技术标准规范中对细砂采集料的强度稳定性提出要求。

(4)Superpave沥青混合料对填料要求

选用了经球磨机磨制而成的填料，并且其细度、亲水系数等稳定性指标均完全符合规范中对矿粉的稳定性要求。

1.3 哈大高速改扩建后沥青路面配合比及性能指标

(1)沥青混合料配合比设计

哈大高速公路改建工程中采用的沥青路面混凝土采用的主要材料类型可以分为两种AC-16、AC-20沥青混凝土，结合了superpave和马歇尔两种实验配合比进行实验设计的方法，以AC-16为实验研究的对象，按照设计要求对原材料进行实验配合比的设，最终使原材料得到实验的配合比见设计表2。

表2 哈大高速公路AC-16沥青混凝土配合比

(2)沥青混合料各项性能指标

对哈大高速公路二期改建项目的沥青水泥混合料的高温抗裂稳定性、低温抗裂稳定性、水稳定性、渗水性能按照国家规范技术要求分别进行了检测，检测试验结果统计见表3。

表3 沥青混合料各项性能指标表

根据试验的结果分析得到哈大高速公路的沥青混合料各项的性能均能完全满足国家规范的要求。

2 哈大高速改建后性能变化情况

2.1 哈大高速沥青路面竣工验收情况

哈大高速公路改建工程结束后，根据哈大高速公路改建项目技术服务运行状况和评定检测标准(JTG 5210～2018)的要求对复线改建项目的各项技术指标的可靠性进行了评定和检测，其中公路技术服务运行状况和评定的情况见统计表4。

表4 哈大高速公路公路技术状况评定表

2.2 哈大高速改建后沥青路面性能状况

在哈大高速改建通车后，对沥青路面各性能指标进行调查，通车后各年性能状况见表5、图1，因我国规范将结构强度指标PSSI单独评价，所以表中不含PSSI。

表5 哈大高速沥青路面历年PQI

图1 哈大高速改建后历年沥青路面性能指标图

从表5及图1中可以看出各项指数随着路面使用时间增加有所降低，但经过几年的运营各项指标仍然处在较好水平，而且通过简单的养护维修后性能可以提升到较高的水平，采用Superpave技术的沥青路面其使用性能在设计年限内衰减速度较为缓慢，沥青路面使用性能表现良好。

3 结 论

本文以哈大高速公路为研究背景，通过研究分析得到以下结论。

(1)采用Superpave设计方法设计的沥青混合料各项试验指标均能满足马歇尔设计方法。

(2)沥青路面性能指数随路面通车时间的不断增加，逐年降低，当运营过程中进行养护维修后，其性能指数明显提高。

(3)采用Superpave技术的沥青路面其使用性能在设计年限内衰减速度较为缓慢，沥青路面使用性能表现良好。

随着先进技术的引进，Superpave技术将会在越来越多的公路中应用，其性能的好坏也会在长期的使用过程中得以验证，未来还有很多方面值得深入研究。