高速公路Superpave路面施工中的应用要点

李 岩 青

(山西长兴路桥工程有限公司，山西 长治 046000)

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：

1)规范沥青胶结料性能(PG规范)，不仅注意到原样沥青的性能，更重视路面使用若干年后的性能；

2)Superpave混合料设计方法。

在PG分级里，沥青性能用高、低温两个指标来表征。根据施工现场气温确定当地的最高和最低温度。在混合料设计中，仅考虑最高和最低温度是不够的，还应考虑极限温度在当地持续的时间。在具体选择时，应综合考虑“度×天数”实际情况来选择胶结料的PG等级。

我国传统的路面设计是建立在半刚性基础上的沥青路面设计方法，采用Superpave路面是解决我国高速公路车辙问题的一个重要途径。

2 混合料设计要点

在我国高速公路中，应用机械自动击实仪进行沥青混合料设计最多，在该法下的标准密度容易出现偏低的状况，碾压完毕的路面容易形成偏大的空隙率，投入使用后容易出现早期破坏或水损坏现象。在Superpave路面设计中，混合料设计采用全新的设计方法，试件制备采用旋转压实仪进行，对沥青混合料的揉搓效果更接近现场实际碾压状况，保证路面有理想的性能。

与传统意义上的马歇尔混合料设计方法相比，Superpave混合料设计方法有很多优点：

1)粗集料含量增加。在马歇尔法混合料中，粗集料含量为50%～60%。Superpave混合料的粗集料用量为60%～70%，且4.75 mm～9.5 mm用量增加，分布较均匀，使得抗车辙能力增加。设计的集料级配线应在控制点范围内，不得进入限制区。

2)能适应更大的集料粒径。我国使用的马歇尔击实仪，只能适应最大公称粒径为19 mm的混合料。当进行马歇尔试验时，使用25 mm混合料时，大于19 mm的要用13.2～19.0集料替代，马歇尔试件的体积性质并不能真实反映路面情况。Superpave是用了150 mm直径试件解决了适应最大公称粒径25 mm，甚至最大公称粒径37.5 mm的集料问题。

3)增加了2 h短期老化时间。试件拌和后立即测定的体积性质与2 h短期老化后的体积性质是完全不一样的。

4)Superpave增加了粉胶比控制指标。马歇尔设计方法没有这个指标。在Superpave技术要求中，粉胶比十分重要，是控制混合料质量的关键之一。在其规范中，要求细级配混合料为0.6～1.2，粗级配为0.8～1.6，在其范围之内，较大的值混合料径度也大，但是超过了这个最大值，粉多，沥青胶结料少，混合料就粘性差，稳定性降低。小于粉胶比下限，则沥青量偏多，粉太少，这种混合料的稳定性也不足。

3 施工工序要点

Superpave属于热拌沥青混合料的一种，施工质量控制采用传统的混合料生产控制即可。对Superpave路面来说，需特别注意的是要保证很好的级配，压实相对较难，成型后的路面抗车辙能力较高。

在某高速公路施工中，沥青路面上面层厚度4 cm，采用Superpave-13结构。

在进行施工前，对施工机具(如拌和楼、摊铺机、压路机等)进行全面检查、调整，对计量装置须进行调校。在进行Superpave路面混合料铺摊时，要求中面层表面温度不低于15 ℃。

1)原材料。原材料质量应从源头抓起，须对进场材料按批进行抽检和分类堆放，以保证材料质量。

沥青采用优质SBS改性沥青，这是控制和确保沥青混合料性能的核心。

粗集料选用反击式破碎机轧制的碎石，采用玄武岩或辉绿岩最好，75%以上比例的碎石颗粒具有两个破碎面。不同粒径的应堆放在硬化的堆放场，防止被其他颗粒材料污染。

细集料采用石灰岩粉碎的机制砂，使用天然砂时，其含量不大于集料总量的15%。

Superpave沥青混合料宜采用石灰石加工的矿粉，严禁使用拌和机回收的粉尘，设置防雨顶棚储存。

Superpave沥青混合料上面层使用掺加抗剥落剂。

2)混合料拌制。混合料级配应与设计级配一致，将级配误差控制在一定范围内。合理确定沥青用量，将添加误差控制在允许范围以内。

采用拌和场集中拌制混合料。采用间歇式拌和机进行混合料生产，应配备有计量装置和温控装置，以及自动打印功能。应采取有效的除尘措施，防止矿粉飞散导致的环境污染。

在混合料生产时，要求每缸混合料拌和时间控制在35 s～50 s，其中干拌时间不少于5 s。要求生产完毕的成品混合料须拌和均匀，无花白料、无结团块或离析现象。

为确保混合料性能，要求混合料生产尽量做到随拌随铺，严格禁止储存过夜现象。

温度控制。在混合料生产过程中，沥青加热温度按170 ℃±5 ℃的范围进行控制，将矿料加热温度按180 ℃±5 ℃的范围进行控制，成品混合料的出料温度按175 ℃±5 ℃的范围进行控制。当混合料温度超过190 ℃时，则应当予以废弃。

3)混合料运输。采用大吨位自卸车运输。为防止沥青与车厢板粘结，可涂一薄层隔离剂。涂刷的隔离剂严禁使用柴油和水混合物。

为保证运至施工现场的混合料具有较高的铺摊温度，采取加盖棉被或苫布等保温措施覆盖运料车厢。

专人对运至施工现场的混合料进行温度检测。低于要求的铺摊温度时，严禁运料车进入施工现场。

4)混合料摊铺。在铺摊前，应彻底进行中面层表面的清扫，确保干净无杂物，且压实度等指标达标后，进行粘层沥青的均匀喷洒。

按不低于150 ℃进行混合料铺摊温度控制。采用摊铺机进行连续不间断的作业，应合理确定铺摊机行进速度，确保混合料生产、运输、铺摊机碾压能力相匹配。应综合考虑混合料级配、碾压机具等因素，合理确定混合料松铺系数。

纵向接缝采用热接缝，横向工缝采用平接缝。

5)混合料碾压。Superpave混合料采用较多棱角和较粗的集料，且胶结料劲度较高，其压实是影响路面性能至关重要的因素。为确保路面压实效果，应在较高的混合料温度下尽量缩短碾压时间。

在摊铺Superpave路面时，压路机应紧随摊铺机，确保“趁热”压实，尤其在低温施工更要抢火侯。在碾压过程中，碾压速度应控制在5 km/h以内。

路面压实作业可分为初压、复压和终压三个阶段，须合理确定压路机组合方式和碾压各阶段遍数。在初压阶段，要求钢轮压路机(要求规格为10 t或10 t以上)紧跟摊铺机进行作业，初压结束时的混合料表面温度应不低于115 ℃。在复压阶段，用轮胎压路机(要求规格为16 t～25 t)进行碾压，须紧接在初压完成后进行，要求复压结束时的混合料表面温度不得低于95 ℃。使用较宽的钢轮压路机终压收光，消除轮迹印，终压结束后的混合料表面温度不得低于90 ℃。

在碾压过程中，应严格进行碾压温度和碾压工序控制，严禁低温下反复碾压导致的集料颗粒压碎现象。

成型后的路面表面颗粒分布应均匀密实。通过钻芯取样进行了质量检测，路面骨架密实结构形成，空隙率为5%，具有显著的抗车辙性能。

4 结语

Superpave混合料采用旋转压实成型的设计方法，具有的揉搓效果能最大限度模拟施工现场实际情况。与常规混合料相比，Superpave混合料的路用性能显著，特别是重载交通条件下的路用性能优势更加明显，且具有良好的可操作性。在Superpave混合料施工中，无需增加任何设备，施工工艺与普通沥青混合料类似。不同之处在于Superpave混合料的压实比满足大多数常规沥青混合料困难，要更大的压实功。

Superpave技术在我国很多省市得到应用，正逐步推广应用，效果良好。经验表明，重视加强施工现场质量控制，提高完善施工管理水平，能有效确保Superpave路面的路用性能，有利于指导同类型路面施工。