Superpave技术在高速公路中的应用

Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ沥青路面设计与应用

介绍了Superpave混合料的详细设计过程和检测数据。通过对设计实例的探讨，以求指导路面设计与施工。

标签：Superpave 配合比 设计 施工 应用

0 引言

Superpave（Superior Performing Asphalt Pavements）即高性能沥青路面，它是美国公路战略研究计划(SHRP)的重要研究成果。由于采用了新的沥青混合料设计方法，其集料级配更趋于嵌挤、密实，高温稳定性好，适于交通量大和抗车辙要求高的公路。在施工确保合适空隙率的前提下，抗水害性能和抗疲劳性能也较好。本文以在江苏南通204国道海安段扩建工程的改性沥青混合料Sup20下面层配比设计为基础，对 Superpave混合料设计方法进行探讨。

1 原材料

所用1#、2#集料为浙江长兴产石灰岩，3#、4#集料为宜兴佳乐产石灰岩，沥青为泰州中海产70＃道路石油沥青，矿粉为溧阳中亚产，进行集料性质试验和沥青的密度试验。

2 设计集料结构的选择

2.1 集料筛分及配合比设计 依据Superpave设计方法，在选择设计集料结构时，首先调试选出粗、中、细三个级配，根据集料的性质算出三个级配的初始用油量。然后用初始用油量成型试件，根据试验计算出三个级配的沥青混合料在空隙率为4%时的沥青用量及相应体积性质、矿料间隙率（VMA）、饱和度（VFA）、矿粉与有效沥青之比（F/A）等。级配曲线见图1。

2.2 试验级配的评价 根据各个级配的估算沥青用量和以往经验，用4.2%的沥青用量成型试件，普通沥青混合料的拌和及成型温度由粘温曲线确定，采用旋转压实仪成型试件，设定旋转压实仪的单位压力为0.6MPa。根据交通量数据选择压实次数N最初=8次，N设计=100次，N最大=160次。根据Superpave设计标准，在进行估算用油量成型试件时，将旋转压实次数设定在N设计，本次试验为N设计=100次，依据估算沥青用量下各级配旋转压实试验结果可以得出级配1、2满足Superpave设计要求，根据经验选择级配2为设计级配。

高速公路Superpave路面施工中的应用要点

李岩青

【摘 要】对Superpave设计方法与马歇尔设计方法进行了比较,介绍了Superpave混合料的特性和优势,分析了Superpave混合料在拌制、铺摊、碾压等各工序中质量控制的要点,说明了该路面具有的良好路用性能,是解决路面早期损坏特别是车辙病害的有效途径.

【期刊名称】《山西建筑》

【年(卷),期】2019(045)007

【总页数】3页(P158-160)

【关键词】Superpave路面;混合料;碾压

【作 者】李岩青

【作者单位】山西长兴路桥工程有限公司,山西 长治 046000

【正文语种】中 文

【中图分类】U416

目前，在我国高速公路施工中，AC与AK是沥青混合料矿料级配最常用的两种类型，均无法满足重载、超载大交通量条件下路面使用性能的要求，很多高速公路路面使用不到3年就达到15年的设计使用寿命。其中，AC结构路面车辙是最常见的早期损坏，AK结构路面坑槽、裂缝等水损坏是最常见的路面损坏。SMA路面具有显著的抗车辙性能，但成本大，对施工技术要求较高，大规模应用存在一定困难。Superpave路面质量明显比传统马歇尔设计的路面好，是解决路面早期损坏问题的有效途径。

在美国，采用高性能沥青路面(Superpave)占热拌沥青混合料的82%(2001年)，路面整体质量明显优于传统的沥青路面，使得路面路用性能得到显著提高。目前，我国已有近20多个省区应用了高性能沥青路面技术，修筑了7 000多千米的沥青路面，所筑路面的耐久性和安全性得到显著提高，实现了10年甚至更长时间的不大修。

1 概述

在沥青混合料设计中，通常采用试验室设计方法进行并确定。即使完全按实验室提出的混合料设计标准和方法，也不能确保成型后路面优良的路用性能，不出现比较严重的早期损害，如车辙、疲劳、低温开裂、水损害等现象。

Superpave(Superior Performing Asphalt Pavements)是美国公路战略研究项目的重要成果之一。在Superpave体系下，路面性能的改善主要是通过控制车辙、低温开裂和疲劳开裂来实现的。该技术的核心在于：

高寒地区沥青路面Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ的应用　康成生　（甘肃路桥建设集团有限公司）　摘要：从Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ路面原材料控制、配合比设计、施工控制等各方面　进行介绍，对路面质量检测结果进行分析，为在今后的施工中推广应用提供　依据。　关键词：高寒沥青路面Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ应用　近几年我省的沥青路面病害加剧，主要原因是原有的路面结构　层不能满足日益增长大吨位车辆及严重超载车辆载重，常见的病害　有车辙、裂缝、拥包等。永古路面四标路面结构层经过相关部门进行　了优化设计：上面层为细粒式改性沥青马蹄脂碎石ＳＭＡ一１３、中面　层高性能改性沥青碎石ｓｕｐｅｒｐａｖｅ一２０、下面层为密级配沥青碎石　ＡＴＢ一３０。使高性能改性沥青碎石ｓｕｐｅｒｐａｖｅ路面结构进入了甘肃　的公路建设中，并且同时在多条高速公路上应用。本人参阅了大量国　内外Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ的设计、施工、质量控制的方面文献，浅谈ｓｕｐｅｒ—　ｐａｖｅ路面结构在乌鞘岭高寒地区的施工。　乌鞘岭自然区划为区（祁连～昆仑山区）乌鞘岭以南地区属大陆　高原季风气候和温带大陆性气候半干旱气候过渡带，主要特点降雨　量大、气温低、目照短、昼夜温差显著，年平均气温１Ｏ℃，　七月平均　气温１２．４℃，年最低气温一３４．４℃，山麓南面为多年冻土层地区，海　拔为２６００—３０Ｏ０ｍ。　１　Ｓｕｐｅ　ａｖｅ原材料的控制　１．１集料和矿粉　对集料、矿粉的管理直接影响到路面工程的质量和工程进度。乌　鞘岭地区石料大多为泥岩、炭质板页岩，节理发育破碎，不能用于铺　筑路面。经多次试验确定永登屯沟湾的玄武岩，按施工技术规范及有　关施工指导意见的要求，对碎石进行整形处理。对每批次进场的集料　进行试验检测，控制好每种集料的单级配，保证施工配合比的稳定。　其指标见表１。　表１　粗集料的主要实测技术指标　从以上指标可以看出永登屯沟湾开采的玄武岩石质坚硬，棱角　性好。各种集料干燥洁净，级配稳定，扁平、细长颗粒含量低。　矿粉就近选择水泥厂所用优质石灰岩生产的原料，优点有原料　质量稳定、０．０７５ｍｍ筛孔的通过率可达９０％以上。其技术指标见　表２。　表２细集料的主要实测技术指标　表３改性沥青的主要实测技术指标　１８７　１．２沥青　沥青是路面材料中最关键的，其质量直接关系到路面面层的施　工质量和路面运营效果。设计为：沥青下面层ＡＨ一９０重交沥青：中、　上面层为掺５％线型ＳＢＳ改性沥青：基质沥青为韩国ＳＫ一９０沥青。　具体指标见表３。　２混合料设计　依据水洗法筛分结果进行试配，调整出三种级配：一种为中等合　成（不靠近控制区与限制区），一种为粗级配合成（接近公称最大筛　孔、２．３６ｍｍ筛孔、０．０７５ｍｍ筛孔最小标准的级配），一种为细级配　合成（接近公称最大筛孔最大标准和限制区的级配），见表４。　表４中面层（Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ一２０）矿料组成　集料组成　２７　１９　１６　１３　９．５　４．８　２．３６　１．１８　０，６　Ｏ．３　０．２　Ｏ．１　１１—２２ｒａｍ　１Ｏ０　９６　７７　３９　３．６　Ｏ．７　０．７　０．７　０．７　Ｏ．７　０．６　Ｏ．６　６—１１ｍｍ　１ＯＯ　１ＯＯ　１００　１００　７０　０．７　０．４　０．４　０．４　０．４　０．４　０．２　Ｏ一６ｍｍ　１Ｏ０　１００　１００　１ＯＯ　９７　９１　６４．６　５１　２７．４　１９．７　１３　３．５　矿粉　１０Ｏ　１００　１００　１ＯＯ　１００　１００　１００　１ＯＯ　１００　１Ｏ０　９９　８９　细级配　１ｏｏ　９９　９３　８２　６１　３５　２６．７　２２．２　１４．４　１１．８　９．４　５．９　（３Ｏ：３２：３３：５）　中级配　１００　９９　９２　７９　５７　３３　２４．７　２Ｏ．７　１３．６　１１．３　９　５．８　（３５：３Ｏ：３Ｏ：５）　粗级配　１０ｏ　９８　９１　７６　５３　３１　２３．５　１９．７　１３．１　１Ｏ．９　８．８　５．７　（４０：２７：２８：５）　控制点上限　１ＯＯ　１Ｏ０—　９０　…一４９　…一　…一　８　控制点下限　１ＯＯ　９Ｏ　…一　…一　２３　…一　…一　２　限制范围　…一…一…一３４．６　２８．３　２０．７　１３．７…一　３４６—２２３—１６７—１３７　按照４．８％油石比对３种级配进行试拌，拌合温度控制在　１７５℃，在１５５℃烘箱中老化２ｈ，再进行旋转压实到设计次数（１ＯＯ　次），记录好试件高数据，测定各混合料的最大理论密度、压实试件的　毛体积密度、空隙率、矿料间隙率等体积指标，并计算为达到４％空　隙率的预估沥青用量及预估沥青用量下的ＶＭＡ、ＶＦＡ、粉胶比、Ｎ初　始下的压实度（见表５），分析得出细、中级配都可接受，鉴于　ｓｕｐｅｒｐａｖｅ混合料的特性（中间料较多，嵌挤效果更佳）选择细级配　为设计集料结构。　表５　类型试验油石比估计油石比空隙率ＶＭＡ　ＶＦＡ粉胶比Ｎ础压实度　２．１沥青用量的确定　按预估沥青用量及预估沥青用量±０．５％、＋１．Ｏ％四种沥青用量　成型，采用４．４％、４．９％、５．４％、５．９％四个油石比，测定每个试件在　设计旋转次数（１００）下的体积指标，见表６。　目标空隙率４．０％对应油石比为４．８％，其各项指标均符合标准　规范，故确定最佳油石比为４．８％，沥青用量４．６％。　表６　２＿２最大压实数下验证及水敏感性评估　

Superpave-20沥青混合料在城市

高架道路工程中的应用

三航江苏分公司杨晓博侯金涛

【摘要］Superpave由于釆用了新的沥青混合料设计方法，其集料级配更趋于嵌挤、密实，混合料高温稳 定性好，抗车辙能力强,同时抗疲劳性能力也较好。本文以青年路东延项目为例，对其地面道路沥青下面层原材 料的选择、配合比设计、信息化监控以及施工等方面进行了阐述。

［关键词］Superpave设计施工应用

1前言盐城市快速路网三期工程青年路东延项

目地面道路系统全长9.475 km,辅道下面层

釆用8 cm厚SUP-20,上面层采用4 cm厚 SMA- 13o Superpave 沥青混合料(Superpave Performing Asphalt Pavements)是一种间 断级配，属于密实骨架结构。骨料嵌挤有利于

抗车辙，均匀有利于减少离析。Superpave 的应用可降低沥青混合料抗剪强度不足引起

的永久变形，以及低温下沥青路面收缩且拉 应力超过抗拉强度时所产生的低温开裂。

2 Superpave沥青混合料特点Superpave试验室级配设计时与AC^SMA

的设计成型方式不同(图1), Superpave沥青 混合料是采用Superpave旋转压实仪(SGC) 成型混合料试件，并进行相关的体积分析，旋

转压实仪试件压实成型更接近现场的压实过

程。

Superpave矿料级配组成设计已不拘泥

(a) SMA试件(骨架密实) (b) AC试件(悬浮密实) (c) Superpave试件(骨架密实)

图1 SMA > AC > Superpave三种形式取芯试件截面

接近级配范围中值，对原规范的级配适当调

粗，增加中间颗粒数量级配曲线呈“S”型，见 图2,路面更均匀，离析较少，高温稳定性提

高。图2中，控制点为级配曲线必须通过的 几个特定的尺寸范围，禁区为最大密度线附

iS0.3~2.36 mm范围不希望级配通过的区域。

该设计方法有3个特点：(1) 集料的级配组成，提出了控制点和 禁区的建议；