高速路面中面层应用Superpave技术要点

任 爱 林

(山西省公路局晋中分局，山西 晋中 030600)

高性能沥青路面(Superior Performing Asphalt Pavements，简称：Superpave路面)是美国公路战略研究计划SHRP重要的研究成果之一，该技术的核心在于胶结料性能规范和混合料配合比设计方法，是美国热拌沥青混合料中使用最多的设计和施工工法。与我国使用较多的AC，SMA混合料设计成型方式不一样，在Superpave混合料的级配设计中有一个禁区，级配曲线是不允许通过的。

我国自1995年开始引进Superpave技术，其设计成本较高，在我国应用还属于起步阶段。在我国，目前已有近20多个省区进行了应用，修筑了约7 000多千米的沥青路面，路面质量明显比传统的马歇尔设计的路面好。随着其工程应用越来越广泛，Superpave技术得到了我国公路建设者的高度认可，是解决路面早期损坏问题，特别是车辙病害的有效途径。

1 与AC混合料的对比

AC，即Asphalt Concrete的缩写，中文名：密级配沥青混凝土，路面成型后骨架为悬浮密实型结构，该混凝土中的各档碎石用量连续，逐级填隙。在实验室级配设计中，采用传统的马歇尔击实成型，是我国使用经验丰富，技术成熟，使用最多的一种路面结构混合料。Superpave也采用连续级配，与AC级配类似，混合料也属于悬浮密实型，采用旋转压实和体积设计法。

AC混合料和Superpave混合料相比，在沥青分级、集料应用及设计方法上均不相同。

1.1 沥青分级不同

在AC混合料中，以针入度进行分级，同时列入60 ℃的粘度指标。在该方法下，在不同温度区间的沥青性能难以反映，在混合料高温拌和及压实作业中发生的沥青老化难以确定。

Superpave采用PG分级，将沥青的指标直接与现场混合料的施工性能建立联系，以路面温度(最高、最低温度)作为沥青分级依据，模拟混合料在寿命期间的路用性能控制指标，分别是进行车辙控制的永久变形、低温开裂和疲劳开裂指标。最大限度模拟沥青混合料老化过程，尽量与现场施工条件相符。适用于普通沥青和改性沥青。

1.2 集料技术指标不同

在Superpave混合料中，重视集料的认同特性和料源特性指标。其中,认同特性有集料棱角性、扁平和细长颗粒、粘土含量等，料源特性有坚固性、安定性及有害物质。与我国不同，我国的坚固性就是Superpave的安定性。

1.3 混合料设计方法不同

主要表现在：

1)试件成型方法不同。AC混合料采用击实成型，击实功、击实次数与交通无关，不能模拟压路机和行车的搓揉碾压作用，混合料级配容易改变，降低路面性能。在Superpave混合料设计方法中，混合料设计采用旋转压实成型,施工现场的碾压状况可得到最大限度的模拟，铺摊后的路面压实度与实验室数据接近。

2)矿料级配选择不同。在AC混合料中，级配范围为各筛孔通过率上限和下限，通过测试和计算各项体积指标确定级配。规范对各AC，SMA，ATB混合料提出了体积指标要求和马歇尔稳定度要求，范围较大。在Superpave混合料中，级配范围设置控制点和限制区，代替了马歇尔设计法中的级配范围。控制区进行了集料级配须通过的主要范围的控制，依据最大尺寸大小而变化。在限制区控制上，认为通过限制区级配的混合料压实困难，容易在碾压作业中出现推移，成型后的路面抗变形能力较差。通过测试和计算压实体积指标确定级配。

3)最佳油石比确定。AC混合料的空隙率仅是确定沥青用量的一个参数，且存在一个范围。在Superpave混合料设计中，混合料压实使用各种不同的沥青量来进行测试，确定的设计沥青用量是采用设计的压实次数下空隙率为4%的沥青用量。

在混合料设计中，两者均要进行混合料性能验证试验，进行高温稳定性、车辙动稳定度、低温抗裂性、小梁弯曲试验、水敏感性试验等，确定混合料性能。

2 配合比设计

采用Superpave混合料设计方法时，先按石料性质进行碎石级配组成设计，再确定油石比。

在进行热拌沥青混凝土配合比时，遵照目标配合比、生产配合比、试验段验证的阶段顺序进行。

在进行目标配合比时，按照Superpave混合料级配设计要求，按照粗中细进行三个级配的初选后，分别进行各类型级配沥青用量的计算，成型试件使用旋转压实仪进行制备，确定出各级配采用的沥青用量。

在混合料配合比中，在进行集料的试验时，拌制的成品混合料质量受集料针片状含量、粘附性等级、细集料粉尘含量等因素的影响较大，应对采用的集料指标参数进行严格管理。

在进行矿粉试验中，应对筛分、含水量及亲水系数进行重点控制。

用马歇尔试验检验，并进行浸水马歇尔试验残留稳定度检验。

中面层沥青混合料的试件密度试验时，统一用表干法的毛体积密度。

在进行混合料试铺段铺筑时，采用混合料生产配合比进行旋转压实试验。在进行检验标准配合比下的矿料合成级配时，与目标配合比级配值相比，要求0.075 mm,2.36 mm,4.75 mm及最大粒径颗粒的筛孔通过率应与其接近，驼峰不得在0.3 mm～0.6 mm处出现。

3 施工要点

在路面结构层中，中面层承受应力最大，AC20混合料容易发生车辙。采用Superpave20热拌密级配沥青混凝土混合料，可显著提升路面的承载性能，延长路面使用寿命。

在某高速公路沥青路面施工中，为确保路用性能和耐久性，中面层采用6 cm厚度的Superpave20结构，要求其动稳定度超过3 000 次/mm，小梁低温抗裂试验的弯曲破坏应变不小于2 000 με。

3.1 原材料质量

沥青胶结料对路面工程施工质量、通车后的路用性能及运行效果等方面影响重大。

在工程的施工现场，应备足施工的原材料，并争取将沥青胶结料的用料类型进行统一，防止出现用料混乱的情况。胶结料采用SBS改性沥青。

粗集料采用石灰岩碎石，使用反击式破碎机进行轧制加工，要求颗粒粒径不小于2.36 mm。细集料不能采用山场下脚料。为确保集料间形成良好的嵌挤，应做好集料中细长扁平颗粒含量的控制。

集料堆放场地须具有完善的排水设施，场地平整坚实，并具有防雨棚及加盖等防雨防潮措施，避免集料发生二次污染。

由于矿粉易受潮结团，应注意存储矿粉的质量及存量。对于袋装矿粉堆放时，尽量选择室内堆放，采取有效的防雨防潮措施，以防止矿粉受潮。须合理预留存量，按施工组织进度安排，合理评估矿粉储量。拌制沥青混合料不得使用回收的粉料。

3.2 混合料拌和

Superpave混合料拌制与普通沥青混合料拌制基本相同。为确保成型后的路面质量，在拌和作业中须做好各环节的温度控制，主要有集料和沥青加热温度、拌和温度、出料温度等。

采用高性能的间歇式拌和机进行混合料生产，要求具有高精度计量装置和打印装置，以实现混合料生产的全自动控制和随时校核。在进行每次拌和时，实现自动控制精确上料，实现料仓及沥青数量等指标的存储打印，做好集料、沥青及混合料温度等指标的记录，专人对其结果和设计值进行比对，确定差额值在允许的误差范围内，否则，应停止拌和，待查明原因进行处治后继续进行。

进行粗级配Superpave混合料拌制时，应保持粗集料干燥，以缩短拌和过程的时间。当拌和的集料密度较大、质地较硬又存在较多棱角时，应重视拌和过程中集料对拌和机的磨损情况，以保持机械良好的工作性能。

应合理选择振动筛筛孔。为避免或减少离析现象的出现，增加沥青混合料的均匀性，须定期进行传感器标定，对漏粉问题及排除超粒径料等问题实现很好的管理与控制。

须进行集料含水量控制。当集料的含水量较高时，会使得拌和机生产效率降低，混合料质量下降，应重视加强对含水量变化较大的细集料(最高达10%以上)的控制。集料含水量检测每天上午、下午各进行一次，按结果微调配合比。要求按设计值-0.1%～+0.2%的范围进行拌和作业中的油石比误差控制。

拌制好的混合料即拌即用，储存时间不得超过24 h。在拌制好的混合料存储时，存储罐中的混合料温度下降不得超过10 ℃。使用存储的混合料时，须进行质量检测，要求不得出现沥青老化、滴漏及粗细集料颗粒离析等问题，否则，应予以弃用。

3.3 混合料摊铺

为确保路面平整度，须做到稳定连续摊铺。摊铺机前进速度应与拌和机产量、碾压速度等相匹配，确保缓慢、均匀、不间断摊铺，争取做到每天收工停机一次，杜绝停铺用餐。

摊铺后的混合料未压实前，人工进行找补发现的局部离析。大面积缺陷部位混合料须予以铲除，再使用铺摊机进行重铺。

在摊铺作业中遭遇下雨时，须立即停止施工，碾压成型段混合料予以清除，废弃遭受到雨淋的混合料。

3.4 混合料碾压

碾压质量是确保面层施工质量的关键之一，须根据施工现场实际情况进行压路机组合方式及碾压各参数合理确定。

为保证压实度和平整度，在初压阶段，应严禁轮胎压路机的使用，压路机应紧跟摊铺机尽量确保在混合料较高温度下进行碾压。

设置初压、复压、终压段落标示。专人进行摊铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度的检查，确保不漏压也不超压。

在石料易于压碎的情况下，钢轮压路机可以不开振进行碾压。

碾压完毕后，进行压实度检测。压实度采用双控指标，在马歇尔标准密度下的压实度应达到98%，在最大理论密度下的压实度指标为93%～97%，空隙率处于3%～7%的范围。