平锁高速公路柔性基层沥青路面质量控制关键技术研究研究报告

第一章概述11本课题研究的背景及意义我国幅员辽阔，地理气候及交通条件具有丰富的多样性，对于沥青路面使用特性的要求也千差万别，但纵观我国目前沥青路面建设的现状，路面结构型式存在着明显的单一性，设计上千篇一律，90以上高速公路都采用了半刚性基层沥青路面，而且沥青面层厚度都非常接近，一般都是采用1218CM（规范推荐厚度）。这种地理气候及交通条件的多样性与路面结构型式的单一性形成了强烈反差，显然是不尽合理的。传统的半刚性基层沥青路面结构型式，由于具有强度高、刚度大、施工方便、初期投资小等一些优点，在我国得到了非常广泛的应用，对促进我国高速公路沥青路面的迅速发展起了非常巨大的作用。但薄沥青层的半刚性基层沥青路面在使用过程中，也暴露出了一些问题，如反射裂缝较严重、裂缝引起基层积水、唧泥、翻浆等问题，特别是传统路面中半刚性基层是主要承重层，容易产生结构性破坏，其维修往往要从基层开始，需较长时间和较大费用，对交通影响大。对于传统强基薄面的路面结构型式，我们不应该教条式的盲目套用，当然更不能全盘否定，而是应该客观地分析其适用条件和优缺点。同时，更应针对不同的交通、地理和气候等条件，积极探索在传统结构型式之外，是否还有其他合理的路面结构，从而丰富我国的路面结构型式。柔性基层沥青路面，在我国早期的公路建设中也曾经得到过广泛应用，但当时面层采用沥青混凝土的很少，大多只是在碎石基层上进行简单的沥青表处或贯入，结构整体强度不足，抗疲劳和抗车辙性能都很差，之后就开始大量采用半刚性基层。在国外，柔性基层沥青路面是被普遍采用的一种路面结构型式，国外多年的实践表明这种较厚沥青层的柔性基层沥青路面结构具有以下优点（1）较厚的沥青面层可减小沥青层底部拉应变，降低其产生疲劳开裂的可能性，同时可延缓裂缝发展过程，从而延长路面的使用寿命；（2）沥青层较厚的柔性基层沥青路面不象薄沥青层半刚性基层沥青路面容易发生结构性破坏，车辙和裂缝等路面的损害主要发生在沥青层表面，因而在路面维修及重建中不必从基层开始，只需对表面沥青层进行周期性更换或维修，可极大的减小工程量，缩短工期，从而节约养护费用，减小对既有交通的影响；（3）较厚沥青层可降低水分渗入基层和底基层的可能性，减少水损害的发生；（4）级配碎石柔性基层通过合理设置可作为排水层，可减少路面的水损害；（5）柔性基层几乎不产生反射裂缝，可以克服半刚性基层容易引起反射裂缝的缺点。国外柔性基层沥青路面已经应用多年，取得了较好的效果，并且对柔性基层结构进行了较多的研究，近期对长寿命沥青路面结构的研究成果也非常值得国内借鉴。当然，由于国外的荷载类型、地理条件、气候条件等与我国有较大的差异，云南省更是有自身特殊的地理气候条件，简单地照搬照抄国外经验显然不行，有必要在充分借鉴国内外的先进研究成果和成功经验的基础上，充分结合我国的实际情况，开展柔性基层沥青路面结构、材料及施工工艺方面的研究。平锁高速公路是国道主干线GZ75（衡阳南宁昆明公路）位于云南省境内罗村口至昆明公路的重要段落，是云南省列为“九五”和“十五”期间改造的六条主要公路之一，对云南省乃至大西南经济发展起着十分重要的作用。全长5955KM，设计交通量2025年远景交通量为52898辆/昼夜。原设计路面采用半刚性基层沥青混凝土结构，二阶段设计时将K6720210K82300全长16420米及平远互通式立交区域的路面结构调整为柔性基层路面结构4CMSMA138CMSUP208CMSUP2513CMATB2535CM骨架密实型级配碎石。本项目拟通过平锁高速公路柔性基层沥青路面的铺筑，成功总结出柔性基层沥青路面各结构的材料要求和组合设计方法，使设计出的各结构层符合相应的功能要求。并对各结构层的施工工艺进行总结，提出“施工指南”，为我省铺筑柔性基层沥青路面提供技术支持。同时，通过两种结构形式（半刚性基层和柔性基层）的使用对比，提出柔性基层沥青路面适用的条件和范围。12国内外研究和应用现状121国外高速公路常用的路面结构形式的特点欧美日等发达国家由于气候、地理、交通以及经验的不同，路面结构型式也各有差别，但总体来说主要具有以下特点（1）国外高速公路沥青路面结构型式多样，除了半刚性基层沥青路面外，采用得更多的是沥青碎石、级配碎石等柔性基层。（2）国外高速公路沥青层（包括沥青面层和沥青稳定层）一般较厚，大部分超过20CM。（3）国外水泥稳定的半刚性结构层一般不用作基层，而是作为底基层使用。如日本的高速公路有不少采用了水稳碎石的底基层，但基层采用了1520CM的沥青碎石，面层则为10CM的中粗粒沥青混凝土，沥青层厚度为2030CM。122国外柔性基层沥青路面研究如前所述，国外柔性基层沥青路面结构是最常用的路面结构形式之一，经过多年的应用和研究，各国都形成了有自身特色的材料设计和结构设计方法。在早期修建的柔性基层沥青路面中，一部分虽然承受了繁重的交通，但仍提供了良好的服务性能和使用寿命。如在2002年，美国沥青路面联盟对使用寿命超过35年的爱荷华州东80号州际公路两个路段、巴尔的摩华盛顿国际机场的两个飞机跑道等九个路段授予“永久性路面奖”1，这些沥青道面都是在35年前修筑的，其间仅进行过有限次的周期性表面恢复,在经受了长期、繁重的交通荷载作用后，仍然表现出优异的使用性能，应该说这是卓越设计与高质量施工相结合的典范。通过对这些路面工程的回顾和评价，欧美等国提出了长寿命沥青路面（LONGLIFEASPHALTPAVEMENT）或永久性路面（PERPETUALPAVEMENTS）概念。所谓长寿命沥青路面，即沥青路面使用40年以上不发生路面结构损坏也不需要进行结构性维修，而只需要每隔一段时间（10年左右）对路面面层进行功能性维修，被认为是一种具有广泛应用前景的沥青路面结构型式23,这种路面结构形式具有以下特点路面的损坏只发生在表面层，如表面开裂和车辙，不存在结构性破坏；在养护维修上，只需要根据表面损坏的状况进行表面层的日常养护和更新，不需要进行结构性大修，表面层的养护和更新一般都能通过合理的施工组织在短时间内完成，甚至只需要在交通量较小的夜间进行面层铣刨和更新，白天开放交通，对道路交通影响很小。近年来，为了达到长寿命的目的，在欧洲，特别是在英国，铺筑于一层或多层粒料层上的厚沥青路面的所谓“长寿命路面”观念已获得广泛接受，建议在设计长寿命的沥青路面时，即使是轻交通，沥青面层的厚度也不应低于20CM，对于设计寿命为40年的沥青路面厚度大致应在2835CM之间。法国1998年的道路理事会目录列出了适用于2000万当量轴载（130KN）的两种全厚式沥青路面结构常规沥青混凝土路面总厚度达365CM，而使用硬沥青的热拌沥青混凝土路面总厚度也达到了275CM4。在美国，伊利诺斯州立大学、州运输部、热拌沥青混合料工业界正在共同开发永久性沥青路面设计方法；密歇根州、威斯康星州、德克萨斯州等也在进行着同样的工作5；而加州大学伯克里分校与热拌沥青混合料工业界一起，提出洛杉矶的710号州际高速公路特重交通段的水泥混凝土路面的修复战略，其设计寿命为3040年，其中全厚式重建沥青路面结构方案采用的沥青面层总厚度为325CM，采取罩面设计的修复方案的沥青面层总厚度为225CM6。加州在I710公路修筑的一段长寿命沥青路面结构组合为25CMOGFC75CM改性沥青混合料15CM沥青混合料（采用较硬的沥青提高抗车辙性能）75CM沥青混合料（沥青用量比最佳用油量提高05，以提高抗疲劳性能）；结构要求沥青混合料的底层拉应变小于70，路基顶面压应变小于200，以满足永久性路面的抗疲劳抗车辙性能要求6。伊利诺斯州一个由运输部工程师、学者、建筑商、供应商组成的团队对长寿命沥青路面的结构设计、材料选择、施工进行了研究，于2000年提出了一个延长沥青路面使用寿命的草案，提出的长寿命路面结构组合为515CM改性沥青SMA混合料密级配沥青混合料（厚度根据结构计算确定）10CM低孔隙沥青混合料（采用SUPERPAVE方法设计，设计空隙率25）；基层采用30CM石灰土或粒料基层；要求沥青混合料底层拉应变小于607。目前美国许多州如加州、德州、伊利诺斯州、密歇根州、肯塔基州等都开展了长寿命沥青路面的研究，并修筑了试验路810。123国内柔性基层沥青路面结构和材料的研究现状柔性基层沥青路面，早期在我国的一些非高速公路的省道或国道上也曾经得到过广泛应用，如（1）广西321国道南宁三塘至五塘段旧路面改造采用了柔性基层，路面结构为5CM沥青碎石1CM封层17CM级配碎石10CM未筛分碎石原路面。1989年竣工后，到1997年未进行大中修，虽然路表弯沉已大大超过容许弯沉，但除了由于路基下沉导致路面部分损坏外，路面状况完好11。（2）国道322线南宁梧州二级公路采用类似结构，到1997年路面良好，路面平整、无坑槽、无车辙。使用8年未进行大中修。玉林山口二级公路48KM倒装结构试验路，路面结构厚度为3CM沥青表面处治1015CM级配碎石层过渡层1724CM掺5的水泥稳定山砂砾。试验路于1990年10月份竣工，该路段日混合交通量超过6000次且在有大量超载的煤矿车通行下，使用至2000年才罩面中修，路面使用期间无横缝，处于良好状态12。（3）北京市101国道京沈路京密一级公路、老107国道、京周公路等铺筑于20世纪70年代，沥青层大部分是贯入式路面或上拌下贯式路面，面层厚度一般不到10CM，天然砂砾和碎石基层材料也很不规范，但都经过约10年才开始第一次加铺罩面13。柔性基层沥青路面在我国高速公路的应用，最早始是广深高速公路，其路面沥青层厚32CM（面层22CM10CM沥青碎石上基层），下基层采用23CM水泥稳定碎石，底基层采用23CM的级配碎石，垫层为厚2232CM的未筛分碎石。与广深高速几乎同期建设的京津塘高速公路1993年全线通车，该公路路面沥青层厚23CM，其中包括12CM的沥青碎石上基层。从使用情况来看，这两条高速公路早期破坏现象较其他高速公路少。2002年5月起对广深高速公路全路段的路面进行了检测，裂缝类的破坏比较少，较厚的面层对防止反射裂缝、疲劳裂缝的产生起到了至关重要的作用，从而也减少了路面因裂缝而产生的各类早期破坏现象。1990年9月正式开工，1995年12月全线竣工通车四川成渝高速公路，共铺筑了140KM级配碎石基层的沥青路面，其结构为5CM沥青混凝土7CM沥青碎石，基层为20CM级配碎石。自1993年通车以来，半刚性基层和柔性基层沥青路面都发生了不同程度损坏。2001年调查发现部分柔性基层路面部分路段发生了破坏，主要是因为使用了极易风化的泥质页岩，遇水后软化，致使路面破坏，但仍有40余公里的柔性基层沥青路面，由于采用了合格的级配碎石材料，使用良好，基本没有产生裂缝、车辙、水损害等病害11。在上述3条高速公路修建之后，强基薄面的设计思想在国内得到普遍应用，修建的高速公路沥青路面基本上都采用了半刚性基层沥青路面结构，2006年底高速公路通车里程已突破4万公里，其中绝大多数都采用了薄沥青层或较薄沥青层的半刚性基层沥青路面结构。这种强基薄面的半刚性基层沥青路面结构，基层一般采用水泥稳定粒料、石灰稳定粒料等半刚性材料，而沥青面层厚度则大部分都在1220CM范围内。该路面结构基本满足了近十年公路交通运输的高速发展需要，极大减轻了过去公路上的网裂、龟裂，尤其是翻浆、沉陷、鼓包等严重病害。然而，国内高速公路建设实践表明，沥青路面普遍存在着如开裂、水损害、抗滑性能不足、车辙等早期损坏现象，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。除了设计、施工方面的原因外，半刚性基层材料和沥青面层材料性能差是导致沥青路面早期损坏的重要原因。半刚性基层材料抗冲刷性能和抗裂性能不足是导致沥青路面开裂、水损害等早期破坏的直接原因之一。为了解决这类早期破坏现象，可以采取两种措施一是采用抗裂性能和抗冲刷性能较好的半刚性基层，充分挖掘半刚性基层应用潜力，最大限度地提高半刚性基层抗裂性能和抗冲刷性能；二是采用柔性基层。2004年，一些大学和研究机构为了提高路面的使用寿命开始进行柔性基层的研究，陆续开始在河北青红高速公路、重庆武合高速公路等高速公路上尝试性地铺筑柔性基层沥青路面试验段。20042005年，江苏沪宁高速公路、江苏省沿江高速公路、广东省云浮河高速公路等铺筑了各种不同结构形式的柔性基层沥青路面结构试验段。国内对柔性基层研究刚刚起步，对其配合比设计和路用性能缺乏系统的研究。因此，有必要深入开展半刚性基层和柔性基层材料的合理组成设计、参数、性能与工艺的研究，优化现有路面结构，以适应不同自然气候特点及交通组成的要求。124柔性基层的定义及本项目采用的柔性基层国内对于沥青路面结构的分类比较混乱，如柔性基层沥青路面、半柔性基层沥青路面、全厚式沥青路面、组合式基层沥青路面等等。国内对于柔性基层的定义也各不相同，有的认为柔性基层包括级配碎石等粒料基层，也包括沥青碎石基层，有的则将沥青碎石层单独称为联结层。实际上，就柔性基层沥青路面的概念而言，在国内更多地是为了区别过去传统的半刚性基层沥青路面而提出来的，因此，本项目研究所指的柔性基层是采用柔性的级配碎石等粒料材料沥青碎石等沥青稳定材料的沥青路面基层结构。13课题的研究内容及技术路线131研究内容本项目研究开展了各结构层的配合比设计、路用性能研究、施工工艺及质量控制研究、技术经济分析等四方面的研究工作。（一）配合比设计级配碎石混合料结合设计规范及施工规范，设计3种级配的混合料，以最大干密度及最大CBR值为判别指标，选取本项目的设计配合比。沥青混合料以2004年沥青路面施工技术规范沥青混合料配合比方法为基础，根据该路段的气候及交通条件选择不同的材料组成，设计3种混合料，比较其马歇尔技术指标，并在后面的路用性能研究中进行对比研究，提出各结构层的级配范围及目标配合比。（二）路用性能研究在完成配合比设计的基础上，检验的设计混合料的抗变形能力（高温稳定性）、水稳定性能等。重点放在各结构层的抗变形能力的的检验上，方法主要有两种对级配碎石采用击实试验、CBR试验获取最大干密度，并通过试验路铺筑测定其真是的干密度进行检验。对于沥青混合料采用车辙试验（包括变温车辙试验）进行检验。（三）各结构层施工工艺及质量控制技术研究通过试验路段的铺筑，总结各结构层的施工工艺及质量控制方法。（四）平锁半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青使用效果对比通过对两种结构形式的成品进行检测及通车一段时间后的路用性能指标检测，比较两种类型的路面结构的使用效果。132技术路线资料查询专题调研形成研究大纲开展专题研究各结构层的配合比设计研究沥青混合料的路用性能研究试验路铺筑施工控制研究路面CH成品检测路面使用一段时间后检测编写研究报告申请验收。14研究报告概况本研究报告总结了课题研究的全部内容和实体工程铺筑情况，主要取得了以下研究成果1、为平锁高速公路一合同段设计了柔性基层沥青路面各结构层混合料的配合比，并检验了其性能。从各检验指标得到课题组所设计的各结构层混合料的级配范围是合理的，各结构层混合料具有较强的抗永久变形性能和抵抗轮载直接作用的能力。2、通过柔性基层路段路面和半刚性基层路段路面的渗水试验检测、车辙检测、平整度检测、弯沉检测、抗滑性能检测等结果的对比分析，证明经过正确设计和优质施工的柔性基层沥青路面结构，其整体抗车辙性能并不比半刚性基层沥青路面结构差，甚至有可能更好。3、通过试验路及实体工程的铺筑，编写出了较全面的柔性基层沥青路面的施工指南，可以用于指导云南铺筑柔性基层沥青路面。4、通过该课题的研究和全方位的柔性基层施工的指导和监控，高质量地铺筑了云南最长里程的柔性基层沥青路面，提高了云南高速公路的修建技术。第二章各结构层的配合比设计21结构形式平锁高速公路K6720210K82300全长16420米及平远互通式立交立交区域采用柔性基层结构（见下图），其余路段采用半刚性结构。上面层4CMSMA13改性沥青中间层8CMSUP20改性沥青下面层8CMSUP25改性沥青柔性基层13CMATB25普通沥青下封层06CM乳化沥青稀浆封层路面总厚度60CM沥青砼厚度33M柔性基层35CM级配碎石柔性底基层215CM级配碎石柔性基层185CM级配碎石柔性底基层215CM级配碎石图1柔性基层路面结构图22级配碎石混合料配合比设计1集料检验优质级配碎石基层强度主要来源于碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力。因此，对于级配碎石基层应保证高质量的碎石，有研究表明【1】集料中小于05MM含量及其塑性指数对级配碎石的力学性质有明显的影响，因此本路段规定小于05MM的细料应无塑性，如果确实难以做到，则塑性指数要求小于4。本项目采用金银洞石料场的1料，2料，3料，4料，检测的结果见表221，从表中可以看出，集料各项指标均满足设计要求。表221集料性质检测结果试验结果检验顶目1234技术要求试验方法石料压碎值（）19326T0316针片状颗粒含量（）225333220T0312细集料水洗法100100软化点（环球法）（）不小于47946含蜡量（蒸馏法）（）不大于222密度（15）（G/CM3）不小于1029实测注试验方法按照现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ052规定的方法执行。3、ATB25混合料设计与检验结果ATB25沥青混合料使用集料的筛分、密度试验结果如表234所示表234集料筛分、密度以及其他性质试验结果集料筛孔尺寸（MM）1料2料3料4料矿粉备注3151000100010001000100026597610001000100010001916799610001000100016258991000100010001325951000100010009516799810001000475032689811000236306691000118154711000060343100003195989015131869007576535毛体积相对密度27012700269126922716表观相对密度2715271627152723/表干相对密度2708270526992704/吸水率，0155022003450404/注采用水洗法确定各料堆中80表238沥青混合料抗冻融劈裂检验结果沥青混合料类型AC20C第一组第二组试验项目12341234试样高度MM63963463363642646637635毛体积密度G/CM324092419242624142416241124092406空隙率4844414645474849试验荷载最大值PT（KN）11201020108011609609809408601114102110641154未进行冻融循环试件的劈裂抗拉强度RT1（MP）RT11088/0945098409340853经受冻融循环试件的劈裂抗拉强度RT2（MP）/RT20929854冻融劈裂抗拉强度比TSRRT1/RT2100设计要求75232生产配合比按目标配合比例对沥青拌和机做好冷料仓用量的干拌与调试。找出准确称量各种矿料质量的控制参数，供拌和站控制冷料仓的标准流量。在准确控制目标配合比的前提下，将矿料送入烘干筒中，并提升入热料仓中，经已确定好筛孔尺寸的振动筛进行筛分，使不同规格矿料分别流入不同的热料仓储料斗内，然后从不同规格的矿料储料斗中分别取有代表性的热料试样。生产配合比矿料掺配比例为123434191430，矿粉3，沥青用量36。其各项试验结果如下表239生产配合比各料堆所配合比例（）1料2料3料4料矿粉粉胶比341914303GSB2714GSA28321272通过下列筛孔尺寸（MM）的百分通过率（）筛孔尺寸31526519161329547523611806030150075设计级配1009877163456649328249184141957243生产级配10098377862758342288239167105644237综上表生产级配能符合设计级配要求。混合料马歇尔试验指标试验指标设计用油量马歇尔标准相对密度G/CM3空隙率矿料间隙率饱和度稳定度KN流值（MM）检验结果3624164513168894265规范要求/36136575802综上表混合料的各项马歇尔试验技术指标符合设计文件及规范的要求。ATB25混合料的检验试验指标浸水马歇尔残留稳定度冻融劈裂残留强度比动稳定度次/MM检验结果921862设计要求8075综上表，所检指标能符合设计文件和规范的要求。24SUP25沥青碎石混合料配合比设计241目标配合比1集料检验SUP25采用水城石料场提供的1料、2料、3料、4料、矿粉，检测的结果见表241、242，各项指标均满足设计及规范要求。表241集料性质检验结果试验结果检验项目1料2料3料4料技术要求试验方法洛杉矶磨耗损失21130T031740156015针片状颗粒含量3620T0312坚固性7412T0314压碎值21028T0316砂当量6560T0334软弱颗粒145Y0320粗集料与沥青的粘附性级五级4T0616,T0663表242矿粉性质检测项目单位实测规范要求试验方法表观密度T/M3257250T0352含水量061T0103粒度范围10006MMT0351外观无团粒结块无团粒结块亲水系数051T0353塑性指数254T0354加热安定性实测T03552、沥青检验基质沥青是由中国石油化工股份有限公司茂名分公司提供的国产东海牌A级70沥青。沥青各项技术指标检验结果见表243。表243道路石油沥青技术要求与检验结果检验项目试验值70号针入度（25，100G,5S）01MM7696080延度5CM/MIM,15（CM）不小于100100软化点（环球法）（）不小于47946含蜡量（蒸馏法）（）不大于222密度（15）（G/CM3）不小于1029实测注试验方法按照现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ052规定的方法执行。3、SUP25混合料设计与检验结果SUP25沥青混合料使用集料的筛分、密度试验结果如表244所示表244集料筛分、密度以及其他性质试验结果集料筛孔尺寸（MM）1料2料3料4料矿粉备注31510010001000100010002659311000100010001000199399610001000100016068941000100010001320546100100010009513299910010004750227598810002360216981000118135351000060729100003015598901577869007530535毛体积相对密度26992689267026122716表观相对密度2718272027292720/表干相对密度2698269526892674/吸水率，018021004450504/注采用水洗法确定各料堆中80表248沥青混合料抗冻融劈裂检验结果沥青混合料类型SUP25第一组第二组试验项目12341234试样高度MM635632632633637631634635毛体积密度G/CM324462428244124442436243624412444空隙率4148434245454342试验荷载最大值PT（KN）1111120109011309801009809601104111410841124未进行冻融循环试件的劈裂抗拉强度RT1（MP）RT11106/0975099509750955经受冻融循环试件的劈裂抗拉强度RT2（MP）/RT20975881冻融劈裂抗拉强度比TSRRT1/RT2100设计要求75242生产配合比按目标配合比例对沥青拌和机做好冷料仓用量的干拌与调试。找出准确称量各种矿料质量的控制指数，供拌和站控制冷料仓的标准流量。在准确控制目标配合比的前提下，将矿料送入烘干筒中，并提升入热料仓中，经已确定好筛孔尺寸的振动筛进行筛分，使不同规格矿料分别流入不同的热料仓储料斗内，然后从不同规格的矿料储料斗中分别取有代表性的热料试样。生产配合比矿料掺配比例为123433171828，矿粉4，沥青用量38。其各项试验结果如下表249生产配合比各料堆所配合比例（）1料2料3料4料矿粉粉胶比331718284GSB2674GSA2724114通过下列筛孔尺寸（MM）的百分通过率（）筛孔尺寸31526519161329547523611806030150075设计级配100978825745620528388233159118796341生产级配100984748658607532373234161112725632综上表生产级配能符合设计级配要求。混合料旋转压实试件技术指标试验指标设计用油量N100次时的试件密度空隙率矿料间隙率饱和度N8次时的压实度（）检验结果38245339124684857规范要求/3613657589综上表混合料的各项旋转压实试件技术指标符合设计文件及规范的要求。SUP25混合料的检验试验指标N160次时的压实度（）冻融劈裂残留强度比浸水马歇尔试验残留稳定度（）检验结果96587921设计要求987580综上表，所检指标能符合设计文件和规范的要求。25SUP20沥青碎石混合料配合比设计251目标配合比1集料检验SUP20采用水城石料场提供的2料、3料、4料、矿粉，检测的结果见表251、252，各项指标均满足设计及规范要求。表251集料性质检验结果试验结果检验项目1料2料3料4料技术要求试验方法洛杉矶磨耗损失21130T031740156015针片状颗粒含量3620T0312坚固性7412T0314压碎值21028T0316砂当量6560T0334软弱颗粒145Y0320粗集料与沥青的粘附性级五级4T0616,T0663表252矿粉性质检测项目单位实测规范要求试验方法表观密度T/M3257250T0352含水量061T0103粒度范围10006MMT0351外观无团粒结块无团粒结块亲水系数051T0353塑性指数254T0354加热安定性实测T03552、沥青检验基质沥青是由壳牌公司提供的壳牌A级70沥青,现场改性为SBS改性沥青。SBS改性沥青各项技术指标检验结果见表253。表253改性沥青检验结果试验结果检验项目等级SBS改性沥青技术要求试验方法针入度25,5S,100GA级5313060T0604软化点RBA级73860T0606延度5A级37220T0605密度15A级1039实测记录T06033、SUP20混合料设计与检验结果依据SUPERPAVE体积设计法，首先确定三个初选级配，根据集料性质计算初始沥青用量，用初始沥青用量成型试件并测定体积指标，然后根据试验结果计算沥青混合料在空隙率为4时所需的沥青用量及相应的沥青混合料其他体积性质，然后选取所有体积性质都满足SUPERPAVE设计要求的级配，进一步确定其最佳沥青用量，最后验证设计混合料的水敏感性和最大压实次数下的压实度。1初选级配的确定为优化集料级配组成，SUPERPAVE新增了“控制点”和“限制区”来限定。设置控制点是要求集料级配不得超出规定的区间，控制点分别设于公称最大尺寸筛，中等筛236MM和最小筛0075MM处；限制区处于沿最大密度级配线和中等筛与03MM筛之间，限制区形成一个级配不能通过的带。SUP20的初选级配如图251。475191613295265236118060300750150102030405060708090100筛孔尺寸MM通过率级配1级配2级配3图251初调SUP20级配曲线图2估计沥青胶结料含量SUPERPAVE规定15，初始沥青胶结料含量可参考相同的材料进行估计，如果没有经验，对每个级配可采用计算法估算初始沥青胶结料含量PBI，本研究采用计算法估算，计算结果见表254。表254三种级配估算沥青用量试验级配GSBG/CM3GSAG/CM3GSEG/CM3VBAVBEWSPBI（）1269827142711001100892289416227002714271100120089228941632701271427110012008922894163试件成型SUPERPAVE体系采用旋转压实仪SUPERPAVEGYRATIONCOMPACTOR制备试件，与马歇尔击实成型方法不同的是，SGC仪能很好地模拟现场压路机碾压的揉搓作用，混合料更容易压实。压实所用的次数取决于交通量15，根据依托工程的设计累计当量轴载作用次数ESAL，本研究的初始压实、设计压实和最大压实的旋转次数分别为NINI8次，NDES100次，NMAX160次。通过粘度试验绘制粘温曲线图252。选择沥青混合料的拌和与压实温度相应的胶结料粘度分别为017002PAS和028003PAS，相对应的粘度范围分别为7595S和125155S。根据粘温曲线最终确定混合料的拌和温度为165168，压实温度为153159。Y502X9244050100150200250300120130140150160170180温度（）赛波特粘度S图252壳牌70基质沥青的粘温曲线每一个级配成型两个直径150MM高115MM的SGC试件，用以评价体积指标。同时分别准备2份2000G左右的混合料用于真空法测混合料最大理论密度GMM。4初试级配的评价首先采用表干法测定试件的毛体积密度，并根据混合料最大理论密度和成型时试件的记录高度计算试件的体积指标，计算结果见表255。表255三种级配试件的体积指标级配1级配2级配3压实次数试件1试件2试件1试件2试件1试件2N初始（8次）高度（MM）126212691272127612561254N设计（100次）高度（MM）111211161122112711151113毛体积密度（G/CM3）247224782408241124502452GMM（G/CM3）254525462546GMMNINI8864850866GMMNDES100967956962VA334438VMA125136129因为混合料的设计空隙率是40，而三种级配在NDES时空隙率并不是40，则需要进一步确定一个估算沥青含量以在NDES时达到40的空隙，同时在此估算沥青含量基础上估算混合料体积参数，以最终确定各级配是否满足SUP20级配设计要求，计算得出级配2和级配3都满足要求，本研究选用级配3作为设计级配,其料堆比例及级配如表256。表256SUP20混合料料堆比例及级配设计混合料类型SUP20各料堆组成比例234矿粉2721283通过下列筛孔尺寸MM的百分通过率筛孔尺寸26519161329547523611806030150075设计级配100998887746620374234167120765837（5）沥青用量的设计设计集料级配确定后，就要确定设计沥青用量。所谓设计沥青用量就是指沥青混合料在设计旋转压实条件下产生4空隙率的沥青用量，一般以估算沥青用量PB,EST、PB,EST05、PB,EST05,和PB,EST10四个沥青用量作为试验沥青用量，测得在NDES时不同沥青用量试件的体积参数，绘制沥青用量与VA、DP、VMA和VFA的关系曲线图，根据关系图判断VA40时的沥青用量所对应的其它体积指标是否满足要求，若满足要求，VA40时的沥青用量就是设计沥青用量，最终确定设计沥青用量为46，设计混合料旋转压实试件技术指标见表257。表257设计混合料旋转压实试件技术指标试验指标沥青用量空隙率矿料间隙率饱和度N8次时的密实度N100次时的试件密度粉胶比设计结果464013770848244809设计要求/1365758906126NMAX验证NMAX相当于或大于设计交通量的压实功。为了预防沥青路面在交通荷载作用下因过度压实而产生永久变形，SUPERPAVES要求在NMAX下混合料的密度不超过最大理论密度的98。真空法测得沥青用量为46的混合料最大理论相对密度为GMM2551G/CM3。由表258的试验结果可以得出GMMNMAX978，满足SUPERPAVE的设计标准。表258NMAX下压实度的验证试件1试件2平均旋转数高度（MM）GMM高度（MM）GMMGMM513508341351834834813208531323851852101298864131086086220126489112678898903012409091243906907401223921122691992050120893412109319336011959421199939941801179958118295395610011689671169963965125116097211619699701501154976115497397516011419791149977978GMB23432453GMM255125517水敏感性检验按照高性能沥青路面中面层施工指导意见16中的要求，采用沥青混合料冻融劈裂试验和浸水残留稳定度试验检验SUP20沥青混合料的水稳定性能。冻融劈裂试验采用旋转压实仪成型试件，试件尺寸为150MM直径95MM高度，空隙率控制在7左右，然后钻取尺寸为1016MM直径635MM高度的芯样进行试验，试件分两组，每组4个，第一组试件置于室温下保存，将第二组试件在983KPA987KPA真空条件下饱水15MIN，然后恢复常压，在水中放置05H，再取出试件放入塑料袋中，加入约10ML的水，扎紧袋口，将试件放入恒温冰箱，冷冻温度为182，保持16H1H，将试件取出后，立即放入已保温6005的恒温水槽中，撤去塑料袋，保温24H，然后将第一组与第二组全部试件浸入温度为2505的恒温水槽中保温不少于2H，用50MM/MIN的加载速率进行劈裂试验。SUPERPAVE设计规范要求冻融劈裂抗拉强度比TSR不小于80，TSR值按以下公式计算，计算结果见表259。2511106287TTRPH252222531/0TS式中RT1第一组试件劈裂抗拉强度，MPA；RT2第二组试件劈裂抗拉强度，MPA；PT1第一组试件试验荷载的最大值，N；PT2第二组试件试验荷载的最大值，N；H1第一组试件的试件高度，MM；H2第二组试件的试件高度，MM。规范还要求采用击实法成型马歇尔试件，以检验浸水残留稳定度，浸水残留稳定度MS0不小于85。MS0按式254计算。2541MS式中MS0浸水残留稳定度，；MS1试件在60恒温水浴中保温48H后的马歇尔稳定度；MS试件在60恒温水浴中保温30MIN40MIN后的马歇尔稳定度。表259SUP20冻融劈裂抗拉强度试验结果混合料类型第一组试验荷载KN第二组试验荷载KNRT1MPART2MPATSR规范要求12101018118610221096916SUP2012309531218101283180表2510SUP20浸水残留稳定度试验结果混合料类型马歇尔稳定度（KN）浸水马歇尔稳定度（KN）残留稳定度（）规范要求SUP201513137991185由表259和表2510可以看出，SUP20级配的劈裂抗拉强度和残留稳定度均符合高性能沥青路面中面层施工指导意见要求，水稳定性较好。252生产配合比按目标配合比例对沥青拌和机做好冷料仓用量的干拌与调试。找出准确称量各种矿料质量的控制指数，供拌和站控制冷料仓的标准流量。在准确控制目标配合比的前提下，将矿料送入烘干筒中，并提升入热料仓中，经已确定好筛孔尺寸的振动筛进行筛分，使不同规格矿料分别流入不同的热料仓储料斗内，然后从不同规格的矿料储料斗中分别取有代表性的热料试样。生产配合比矿料掺配比例为123410292236，矿粉3，沥青用量46。其各项试验结果如下表2511生产配合比各料堆所配合比例（）1料2料3料4料矿粉粉胶比102922363GSB2664GSA2702087通过下列筛孔尺寸（MM）的百分通过率（）筛孔尺寸26519161329547523611806030150075设计级配100998887746620374234167120765837生产级配100944881795649408286217157905831综上表生产级配能符合设计级配要求。混合料旋转压实试件技术指标试验指标设计用油量N100次时的试件密度空隙率矿料间隙率饱和度N8次时的压实度（）检验结果46241340139712843规范要求/3613657589综上表混合料的各项旋转压实试件技术指标符合设计文件及规范的要求。SUP20混合料的检验试验指标N160次时的压实度（）冻融劈裂残留强度比浸水马歇尔试验残留稳定度（）检验结果96587921设计要求988085综上表，所检指标能符合设计文件和规范的要求。26SMA13沥青混合料配合比设计261目标配合比1集料检验SMA13采用的是中和营石料场提供的（玄武岩）1料、2料、3料、4料,检测的结果见表261、262，各项指标均满足设计及规范要求。表261集料性质检验结果试验结果检验项目1料2料3料4料技术要求试验方法洛杉矶磨耗损失1228T031754125812针片状颗粒含量4918T0312坚固性3412T0314压碎值17826T0316砂当量71160T0334软弱颗粒145Y0320粗集料与沥青的粘附性级五级4T0616,T0663表262矿粉性质检测项目单位实测规范要求试验方法表观密度T/M3257250T0352含水量061T0103粒度范围10006MMT0351外观无团粒结块无团粒结块亲水系数051T0353塑性指数254T0354加热安定性实测T03552、沥青检验基质沥青是由壳牌公司提供的壳牌A级70沥青,现场改性为SBS改性沥青。SBS改性沥青各项技术指标检验结果见表263。表263改性沥青检验结果试验结果检验项目等级SBS改性沥青技术要求试验方法针入度25,5S,100GA级5313060T0604软化点RBA级73860T0606延度5A级37220T0605密度15A级10346实测记录T06033、SMA13混合料设计与检验结果样品名称SBS改性沥青、玄武岩碎石、石灰岩细集料、矿粉、木质素纤维样品规格玄武岩1、2料、3、4料设计依据JTGF402004JTGE422005JTJ0522000、施工图设计文件设计项目SMA13目标配合比设计及检验设计结论1集料的筛分与密度检测结果、沥青粘度检测结果见附表1。2SMA13混合料设计与检验结果1SMA13设计混合料料堆配比和级配见下表264表264设计混合料料堆配比和级配设计混合料类型SMA13各料堆所配合比例（）1料2料3料4料矿粉纤维GSBGSA4730491003528072875通过下列筛孔尺寸（MM）的百分通过率（）筛孔尺寸161329547523611806030150075设计级配10096461428420718416714613296级配范围10090100507520341526142412201016915812注纤维用量为沥青混合料质量的035综上表设计级配能符合设计文件对SMA13的级配要求。2设计混合料马歇尔试验指标如下表265表265设计混合料马歇尔试验指标试验指标设计沥青用量马歇尔标准相对密度空隙率矿料间隙率饱和度稳定度KN设计结果6124723917377491规范要求/345170758560综上表设计混合料的各项马歇尔试验技术指标符合设计文件对SMA13的要求。3SMA13混合料的检验表266SMA13设计混合料的检验试验指标浸水马歇尔残留稳定度，标准飞散损失，析漏损失，动稳定度，次/MM设计结果96027800537954设计要求8015013000综上表，所检指标能符合设计文件的要求。备注1）详细的设计资料见附页；2）马歇尔击实次数为双面各击实75次，混合料的击实温度为158162。附SMA13沥青混合料目标配合比设计及验证1集料检验结果附表1送样集料筛分、密度以及其他性质试验结果料堆筛孔尺寸（MM）1234矿粉消石灰161000/1329221000/952009671000/475131629981000/2361224103998/118122213784/0601222125971000/030122212375999/015112012261969/0075111811160706/毛体积相对密度2848283326922530表观相对密度29372926272027032685/表干相对密度2878286527022594/吸水率，1072112903752527/备注采用水洗法确定各料堆中475MM颗粒捣实密度S，G/CM3164516401643/捣实状态下粗集料骨架间隙率VCADRC，421423421/混合料粗集料的比例，PCA656771/马歇尔试件粗集料骨架间隙率VCAMIS，43641540VCADRC备注1经测定SBS改性沥青15时密度为10346G/CM3；2成型试件时马歇尔双面各击实75次。从上表可以看出，三个级配中的级配2的马歇尔性质满足规范和设计文件的要求，因此，这里采用级配2作为设计级配。（4）级配2最佳沥青用量的选取在58、61和64三个沥青用量水平下成型试件，试件体积性和马歇尔性质见下面的附表4。附表4级配2在不同沥青用量下的混合料特性级配2在下列沥青用量下的性质试验项目586164要求毛体积相对密度246924722476/理论最大相对密度258425732562/空隙率VV，443934345矿料间隙率VMA，171173175170饱和度VFA，7417748077585稳定度MS，KN87918060流值FL，MM252731/备注成型试件时马歇尔双面各击实75次。马歇尔特性与沥青用量关系见下面的附图22448245024522454245624582460556065沥青用量毛体积密度3035404550556065沥青用量空隙率165170175180556065沥青用量VMA75808590556065沥青用量稳定度KN225335556065沥青用量流值MM70758085556065沥青用量VFA附图2级配2混合料马歇尔特性与沥青用量的关系图设计时采用的是双面击实75次制马歇尔试件，根据公路沥青马蹄脂碎石路面技术指南的要求，双面击实75次时设计空隙率不宜超过4；同时考虑到路面1合同段的气候比较炎热，这里取空隙率偏上限的39对应下的沥青用量61作为设计沥青用量。此时VMA173，VFA774,MS91KN,马歇尔标准相对密度为2472，理论最大相对密度为2573，符合设计文件的要求。（5）设计的SMA13混合料的验证SMA13沥青混和料水稳性验证按T07092000对设计的沥青混合料进行浸水马歇尔试验，其检验结果残留稳定度为96，符合设计中不小于80的要求。附表5SMA13沥青混合料浸水残留稳定度试验沥青混合料类型SMA13第一组第二组试验项目12341234试样高度MM636376386416326363563毛体积密度G/CM324722472247524702475247224722470空隙率，39393