Superpave技术在开阳高速公路中、下面层的沥青配合比设计及应用

1、PAGE PAGE 12 superpave技术在开阳高速公路中、下面层的沥青配合比设计及应用苟慧萍 赖灿荣（广东冠粤路桥桥有限公司 广东 广州 55100000）【摘 要】ssuperppave（高高性能沥青路路面）是一种种新型路面结结构，沥青混混合料均匀，具具有良好的高高温稳定性和和抗水害性。在在广东开阳高高速公路部分分标段沥青路路面施工中采采用supeerpavee，取得了良良好效果，本本文介绍了广广东开阳高速速公路supperpavve配合比设设计、施工工工艺及质量控控制等，供其其它公路建设设工程参考。【关键词】suuperpaave 高速公路 应用用概述1、superrpave技技术

2、的简要介介绍superpaave技术是是美国公路战战略研究计划划（SHRPP）的重要研研究成果。11993年完完成后，美国国联邦公路局局，美国各州州公路协会与与运输研究委委员会对suuperpaave技术进进行大量推广广应用工作，到到2001年年底82%的的热拌沥青混混合料采用ssuperppave混合合料设计和施施工。我国江苏省交通通科学研究院院1995年年开始引进这这项技术，在在国外专家的的指导下对这这项技术进行行研究和传播播推广工作。到到2001年年我国已修筑筑数百公里的的superrpave路路面。路面质质量明显优于于传统的马歇歇尔设计路面面。该项技术术也将成为221世纪HMMA沥青混

3、合合料设计标准准和常规。2、superrpave主主要特点superpaave体系的的三个主要组组成部分是沥沥青胶结料规规范，混合料料设计和分析析体系及计算算机的软件系系统。至今，沥沥青胶结料规规范和混合料料设计体系工工作进行很顺顺利。混合料料分析方法，性性能模型和计计算机软件系系统仍在改进进中。其特点点在于开发了了一套全新的的试验设备和和方法，并建建立了沥青胶胶结料和混合合料规范新体体系，从根本本上改变了现现行试验方法法和规范纯经经验性。Suuperpaave沥青胶胶结料和混合合料规范及试试验方法和指指标是同沥青青路面的路用用性能直接联联系起来。通通过控制高温温车辙、低温温开裂及疲劳劳开裂等

4、，来来达到全面改改进路面性能能目的配合比比的。superpaave设计过过程1、材料选择A、沥青胶结料料的选择Superpaave沥青路路面技术的精精华是建立一一套全新的沥沥青胶结料的的试验方法和和性能标准。这这些性能标准准较好地与路路用性能有机机结合起来。应应用传统方法法按粘度和针针入度分级做做的沥青规范范，可能把具具有不同温度度和性能特点点的沥青划分分为同一等级级。而supperpavve沥青胶结结料采用PGG等级评定沥沥青，选择沥沥青时可直接接根据当地的的气候条件和和交通量的大大小来全面选选择具有可靠靠度的沥青，并并绘制沥青粘粘温曲线，选择最佳的的混合料拌和和及压实温度度。表1为开开阳高

5、速公路路中、下面层层使用的两种种沥青的试验验结果。从试试验结果来看看，两种沥青青都能满足规规范中设计要要求。并且，经经江苏省交通通科学院研究究院通过试验验对这两种进进行PG等级级分析，评定定等级分别为为PG64-22和PGG64-166，根据广东东的气象资料料和开阳高速速的交通量分分析，所用沥沥青等级应为为PG64-16。所以以上述两种沥沥青完全满足足设计要求。根根据泰普克沥沥青粘温曲线线，确定混合合料的拌和温温度为1600165，击实温度度为140145。表1 沥青试试验结果检验项目部颁规范要求泰普克AH-770台湾中华AH-70针入度（25，100gg，5s）（00.1mm）6080696

6、2延度(5cm/min,115)，不小于于（cm）100100100软化点（环球法法）（）44454650.5溶解度（三氯乙乙稀）不小于于（%）99.099.5399.43闪点（COC）不不小于（）230255341含蜡量（蒸馏法法）不大于（%）3.02.31.6密度（15）（gg/cm3）实测1.0451.041薄膜加热试验1163，5h质量损失，不大大于0.80.090.08针入度比，不小小于5560.964.5延度（5cm/min,225），不小于于（cm）50100100延度(5cm/min,115)，不小于于（cm）100B、集料的选择择Superpaave集料的的统一性（即即全国强

7、制性性标准，也就就是集料共性性）包括粗集料的的棱角性，细细集料的棱角角性、扁平与与细长颗粒以以及粘土含量量。另一类是是集料的地区区性标准，即即料源特性是是：坚固性、安安定性、有害害物质含量。Superpave集料的统一特性在我国规范中已有明确规定，只要适当的选择原材料，严格控制材料的生产过程，集料比较容易满足superpave规范要求。如果在实际生产中除尘不好，细集料棱角性和砂当量不一定能满足superpave规范要求。表2、表3为开阳高速公路B03标中、下面层使用的禄平石场生产的碎石，该种石料在加工过程中，我部对其质量进行严格控制，生产的碎石干净，软石、粘土含量少，级配稳定，针片状含量低，完

8、全能够满足Superpave的规范要求。表2 集料试验验结果表试验项目23石12石0.51石石屑技术要求视密度g/cmm32.7892.8032.82.7692.5毛体积密度g/cm32.7662.7752.7532.6892.5吸水率（%）0.310.370.611.72针片状含量（）11.611.4/15粗集料0.0075mm颗颗粒含量（）0.40.30.4/1细集料0.0075mm颗颗粒含量（）/8.715砂当量(%)/6860软石含量（）3.65冲击值（）9.428压碎值（）10.028洛杉矶磨值（）13.230碎石坚固性（）212与沥青粘附性（级级）44表3 集料共共性试验及部部分料

9、源特性结果果汇总表试验项目试验值Superpaave规范要要求粗集料棱角性（%）100100%细集料棱角（%）4640%扁平颗粒（%）11.550%坚固性（%）13.23545%安定性（%）2.01220%注：*美国集料料标准中粗集集料扁平颗粒粒定义是粗集集料最小厚度度方向和最大大长度方向的的尺寸之比为为5：1，而而我国现行规范定义是是粗集料最小小厚度方向和和最大长度方方向的尺寸之之比为3：11。2、设计集料结结构的选择确定试验的级配配superpaave集料的的级配控制，主主要采用控制制点和限制区区来初选级配配。控制点范范围内的级配配使各种粒径径的集料比例例合适，避免免施工中的离离析现象。限

10、限制区防止了了级配中细集集料靠近最大大理论密度线线。级配接近近理论密度线线往往会使矿矿料间隙率（VVMA）偏小小，沥青用量量偏少，这种种级配对沥青青用量很敏感感。当沥青用用量微小变化化后，混合料料的抗塑性很很差，很容易易产生可塑性性。我们发现现通过禁区的的级配混合料料在施工过程程容易产生推推移现象，不不易压实，且且在路面使用用过程中抵抗抗变形能力较较差。B033标中、下面面层目标配合合比设计级配配曲线见图11。表4为开开阳高速公路路B03标在在中、下面层层配合比设计计时采用估算算的最佳沥青青用量来分析析选用级配的的体积性质。表4混合料体积积性质表混合料特性下面层设计结果中面层设计结果Super

11、paave要求VA(%)444.0VMA(%)13.113.412VFA(%)70.972.06575DP(%)1.301.350.61.22*%GmmN=887.287.089%GmmN=16097.996.098注：*表示当级级配通过禁区区下方，粉胶胶比可增加到到0.811.6。评价试验级配并并选择最适合合的设计级配配superpaave沥青混混合料设计首首先根据交通通量的大小选选择混合料的的压实次数，再再对已初选的的三种级配依依据旋转压实实结果和空隙隙率为4%时时所需的沥青青用量及相应应沥青混合料料其他性质例例如粒料间隙隙（VMA）、饱饱和度（VFFA）、粉胶胶比等各种评评价指标与标标准

12、相比较，来来确定符合要要求的最佳级级配曲线。这这种方法级配配选择范围比比较宽。三种种级配完全是是通过试验来来选择（图11、图2和表表4），选择择了图中的中中值曲线。3、设计级配的的沥青用量选选择superpaave规定沥沥青混合料在在设计旋转压压实次数时空空隙率为4%时对应的沥沥青用量为最最佳沥青用量量。但空隙率率4%时旋转转压实的混合合料同时必须须满足VMAA、VFA粉粉胶比等评价价要求指标。且且目标配合比比设计的空隙隙率为4%时时，在路面压压实度大于997%时，能能够保证路面面的实际空隙隙率小于7%。因此确定定设计空隙率率为4%是合合理的。最佳沥青用量的的确定方法为为用估算的沥沥青用量0.

13、5%、1%取四种种不同用油量量，在压实次次数达到设计计要求条件下下的各种体积积性质来确定定空隙率4%时的最佳沥沥青用量。表表5、表6为为开阳高速公公路B03标标在中、下面面层最佳级配配选定的条件件下，最佳沥沥青用量的选选择结果。表5 四种沥青青用量混合料料体积性质沥青用量在设计压实次数数时DP%GmmN=8%GmmN=100VA(%)VNA(%)VFA(%)下面层3.65.413.760.51.4985.994.64.13.913.170.31.2987.196.14.63.113.476.81.1485.795.45.12.914.780.31.0285.494.9中面层3.95.013.7

14、63.41.5086.695.04.43.413.474.61.3187.096.64.92.213.583.61.1688.197.85.41.413.889.81.0488.898.6根据沥青用量和和空隙率的关关系曲线，通通过图表插值值法得到空隙隙率为4%的的情况下，中中下面层设计计沥青用量分分别为4.3%、4.2%，并得到该该沥青用量下下的体积指标标如表6所示。表6设计沥青用用量沥青混合合料体积性质质沥青用量（%）VA(%)VNA(%)VFA(%)DP%GmmN=8%GmmN=1004.2(下面层层)4.013.270.91.3087.296.04.3(中面层层)4.013.472.01

15、.3587.096.04、最大压实次次数验证表7为设计沥青青用量确定后后，采用最大大压实次数成成型试件，进进一步的验证证沥青混合料料体积性质能能否满足suuperpaave设计标标准的要求。从从结果来看完完全满足设计计要求。表7 最大压实实次数下沥青青混凝土合料料体积性质沥青用量（%）在设计压实次数数时%GmmN=8%GmmN=160VA(%)VNA(%)VFA(%)DP4.2(下面层层)3.813.872.41.2887.297.94.3(中面层层)3.413.174.01.3487.697.75、高温稳定性性和水稳定性性检验表8、表9为对对已设计好的的沥青混合料料配合比，按按照规范进行行车

16、辙试验和和浸水马歇尔尔试验，试验验结果必须满满足规范要求求。表8车辙试验结结果汇总表混合料类型沥青用量(%)动稳定度（次/mm）123平均要求Sup254.21800163219691800800Sup204.315001286105012791200表9浸水马歇尔尔稳定度试验验结果混合料类型沥青用量(%)添加剂用量马歇尔稳定度(KN)浸水马歇尔稳定定度(KN)残留稳定度（%）要求（%）Sup254.2加2%水泥11.1610.2291.675Sup204.3加2%水泥12.5912.4799.0756、马歇尔试验验结果验证表10为了对施施工过程进行行有效控制，同同时提供适合合我国规范的的标准

17、（除饱饱和度指标外外）。表10 SSup25和和Sup200马歇尔试验验技术指标试验项目下面层试验结果中面层试验结果部颁规范要求击实次数（次）757575稳定度(KN)10.112.67.5流值(0.1mmm)24.933.52040空隙率(%)5.65.136沥青饱和度(%)64.766.57085残留稳定度(%)101.799.075superpaave沥青混混合料试验及及路面施工控控制superppave沥青青路面的生产产配合比尽可可能接近目标标配合比的设设计，才能确确保目标配合合比的设计指指标准确性。在在实际应用中中控制关键筛筛孔0.0775mm、22.36mmm、4.755mm的通过

18、过量。在抽提提试验中以生生产配合比级级配为准。同同时控制油石石比的误差范范围。在施工工现场试验用用旋转压实和和马歇尔击实实两种方法来来控制，确保保路面的工程程质量。Superpaave沥青混混合料拌和过过程中，由于于粗集料多，细细集料少，温温度降低较快快，所以它的的拌合温度比比常规AC-I混合料温温度要提高110-15，而且supperpavve混合料必必须控制高温温碾压才不会会产生推移现现象，所以要要确保施工机机械吨位和台台数必须满足足施工要求。由由于supeerpavee粗骨料较多多，在复压过过程中必须采采用大吨位胶胶轮压路机跟跟踪错揉碾压压才能满足压压实度的要求求。Supeerpavee级配的混合合料，当温度度在93-115时含有一个个敏感区，即即混合料在该该温度