哈大高速公路Superpave瀝青路面的設(shè)計(jì)與施工

1、    哈大高速公路superpave瀝青路面的設(shè)計(jì)與施工    敖鵬成0202197405101618摘要：本文介紹了哈大高速公路superpave瀝青路面材料選擇、目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、施工過程控制等內(nèi)容，同時(shí)對superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀尚未普及的情況下，如何根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施工質(zhì)量控制進(jìn)行了探索。關(guān)鍵詞：superpave；瀝青混合料；設(shè)計(jì)方法；施工控制引言：哈大公路一期工程（哈爾濱至大慶方向右幅）通車已達(dá)十六年，其中肇東至大慶段（k52+900k132+723）已通車十七年；二期工程（哈爾濱至大慶方向左幅）通車達(dá)十一年，僅進(jìn)行過常規(guī)養(yǎng)護(hù)，一直未作大修

2、改造。道路現(xiàn)狀每況日下，病害面積連年遞增，公路的服務(wù)水平和高速公路的使用功能明顯的逐年降低。因此綏滿公路哈爾濱至大慶段必須進(jìn)行大修改造。1.哈大高速公路材料選擇1.1 瀝青膠結(jié)料選擇superpave瀝青混合料材料的選擇包括瀝青膠結(jié)料的選擇和集料的選擇，哈大高速公路瀝青路面下面層采用重交瀝青ah-90號，中、上面層采用sbs改性瀝青，基質(zhì)瀝青采用ah-90號，改性瀝青采用superpave技術(shù)中pg分級指標(biāo)，根據(jù)ltpp公式經(jīng)計(jì)算得到膠結(jié)料等級為pg64-28，考慮到哈大高速公路重載車輛較多，對膠結(jié)料等級進(jìn)行標(biāo)號提升，最后確定膠結(jié)料等級為pg70-28。1.2集料的選擇哈大高速公路路面采用玄武

3、巖反擊破碎石，哈大高速公路中細(xì)集料不采用天然砂，全部采用機(jī)制砂，礦粉采用石灰?guī)r磨制礦粉，雖然集料與瀝青膠結(jié)料的粘附性達(dá)到了4級以上，但為進(jìn)一步提高瀝青混合料的抗水損壞能力，采用30%的消石灰代替礦粉。集料的規(guī)格和分檔不僅影響瀝青混合料的性能，同時(shí)對礦料級配的配制和優(yōu)化有很大的影響，為此，對石料規(guī)格與級配范圍給出了明確的規(guī)定，由于我國的集料標(biāo)準(zhǔn)較superpave技術(shù)的規(guī)定嚴(yán)格，因此，哈大高速公路的集料技術(shù)指標(biāo)要求按我國規(guī)范執(zhí)行。1.3 體積指標(biāo)檢驗(yàn)為了防止瀝青混合料在極限情況下的過度碾壓而造成瀝青路面混合料的塑性變形，因此還必須對于設(shè)計(jì)的瀝青混合料在最大壓實(shí)功能下的壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)。對于確定的試

4、驗(yàn)級配在最佳瀝青含量拌制瀝青混合料，在最大旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試件，測定其體積指標(biāo)。a. 高溫穩(wěn)定性檢測為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)級配下的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，按照規(guī)范“公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”（jtj052-2000）進(jìn)行了車轍試驗(yàn)，車轍結(jié)果為：ac-16動穩(wěn)定度>6000次/mm，ac-20動穩(wěn)定度>6000次/mm，試驗(yàn)結(jié)果符合本項(xiàng)目規(guī)定改性瀝青混合料大于3500次/mm的要求。b. 水穩(wěn)定性檢測為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)級配下的瀝青混合料的水穩(wěn)定性，按照規(guī)范“公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”（jtj052-2000）進(jìn)行了浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為：ac-16殘留穩(wěn)定度91.5%，凍融

5、劈裂強(qiáng)度比為82%，ac-20殘留穩(wěn)定度90.2%，凍融劈裂強(qiáng)度比為87.5%，試驗(yàn)結(jié)果符合本項(xiàng)目規(guī)定改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度大于85%、凍融劈裂強(qiáng)度比的大于80%要求。c. 低溫抗裂性檢測為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)級配下的瀝青混合料的低溫抗裂性，按照規(guī)范“公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”（jtj052-2000）進(jìn)行了低溫彎曲試驗(yàn)，瀝青混合料的破壞應(yīng)為2950?，試驗(yàn)結(jié)果符合本項(xiàng)目規(guī)定改性瀝青混合料大于2800?的要求。2.生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及施工2.1 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)生產(chǎn)中采用傳統(tǒng)的馬歇爾方法及美國superpave技術(shù)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)進(jìn)行控制。對間歇式拌和站，按目標(biāo)配合比確定的比例進(jìn)行冷料供給，在二次篩分后進(jìn)入各

6、熱料倉的材料中取樣，并進(jìn)行篩分，確定各熱料倉的材料比例，使合成的級配盡可能與目標(biāo)配合比一致，并取目標(biāo)配合比的最佳瀝青用量、最佳瀝青用量的±0.3%三個(gè)瀝青用量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量，確定最佳用量后，進(jìn)行有關(guān)路用性能的檢測。2.2 施工哈大高速公路瀝青混合料拌和站全部采用3000型以上間歇式拌和站，在施工前對拌和站的計(jì)量系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、冷料進(jìn)料速度進(jìn)行了標(biāo)定；拌和時(shí)間規(guī)定純拌和時(shí)間不得低于25s，攤鋪采用2臺同型號的攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，superpave瀝青混合料壓實(shí)采用雙剛輪及膠輪進(jìn)行組合壓實(shí)，施工過程中采用膠輪進(jìn)行初壓，取得了良好的效果。由于superpave瀝青

7、混合料存在溫度敏感區(qū)，一般為90115之間，因此一般建議在此溫度前結(jié)束碾壓。3.施工質(zhì)量控制措施3.1 配比控制在同樣級配范圍內(nèi)，具體級配走向和位置不同，混合料的性能會有較大的差別，在拌和樓施工控制過程中，加強(qiáng)對級配的控制，使其必須盡量接近目標(biāo)級配，這主要是通過對于關(guān)鍵篩孔的控制來實(shí)現(xiàn)的。由于4.75mm和2.36mm這二檔集料過少，將影響面層表面的均勻性，過多則難以壓實(shí)；而通過 0.075mm的主要是礦粉，礦粉過多則使瀝青混合料中有效瀝青含量減少，表現(xiàn)為混合料外觀發(fā)暗、無光澤，壓實(shí)后表面不均，細(xì)料過多，而且影響瀝青混合料的其他技術(shù)指標(biāo)，所以在經(jīng)過認(rèn)真論證后對于哈大公路施工現(xiàn)場配合比控制要求4

8、.75mm以上粒徑的通過量與設(shè)計(jì)值的容許偏差為±4%，4.75mm粒徑的通過量與設(shè)計(jì)值的容許偏差為±3%。2.36mm及其以下于設(shè)計(jì)值的偏差為±3%，0.075mm的通過量的容許偏差為±2%。瀝青用量控制要求容許偏差不大于±0.2%。3.2 廢棄回收粉塵盡管在開工初期選擇原材料階段已經(jīng)進(jìn)行了優(yōu)選，仍不能排除泥土雜物混雜在集料當(dāng)中，尤其是石屑等細(xì)集料。將回收粉塵當(dāng)作礦粉加入混合料中，必將影響礦料顆粒之間的粘結(jié)強(qiáng)度，并最終影響到混合料的使用壽命。因此在施工中嚴(yán)禁使用回收粉塵。3.3 溫度控制瀝青路面施工的關(guān)鍵在于對各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度控制，在施工過程中采

9、取了多種行之有效的措施，保證瀝青混合料溫度滿足要求，運(yùn)料車全部采用棉毯覆蓋，車箱四周采用厚帆布包裹，嚴(yán)格控制集料加熱溫度，當(dāng)集料含水量較大時(shí)，采取降低產(chǎn)量的方法保證其加熱溫度，采用瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車。3.4 壓實(shí)控制碾壓遵循“高頻、低幅、緊跟、慢壓”的原則進(jìn)行，由于限制區(qū)、控制點(diǎn)對于級配走向的約束，superpave級配與同規(guī)格的常規(guī)ac-i型混合料相比，混合料整體上更粗一些，比傳統(tǒng)的ac型混合料難壓實(shí)，因此必須在較高的溫度下緊跟攤鋪機(jī)碾壓，同時(shí)采取高頻率、低振幅、壓路機(jī)速度保持適中。研究發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)瀝青路面的現(xiàn)場空隙率小于7%時(shí)，路面才能作到基本不透水。為了防止水損害的出現(xiàn)，工程中壓實(shí)度控制采

10、用了“雙控”的措施，即路面壓實(shí)度要求達(dá)到馬歇爾密度的98%以上，同時(shí)要求壓實(shí)度達(dá)到旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件標(biāo)準(zhǔn)密度的97%以上。但這并不是說壓實(shí)度越大越好，從抗永久變形方面考慮，還必須要求路面混合料存在一定的空隙率，一般是大于3%。綜合考慮，控制現(xiàn)場路面壓實(shí)后的原位空隙率處于37%之間。結(jié)語：哈大高速下行線已經(jīng)建成通車，路面使用狀態(tài)良好。superpave技術(shù)作為shrp的最新研究成果，在工程交通、氣候環(huán)境資料充分調(diào)查、分析的基礎(chǔ)上，從原材料控制入手，通過對級配走向的限制和關(guān)鍵性能的檢測來保證最終路面質(zhì)量的優(yōu)良，同傳統(tǒng)的馬歇爾設(shè)計(jì)法相比更加符合路面的實(shí)際情況，是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。但也必須看到，這種新技術(shù)本身也處在不斷完善的過程中，在短時(shí)間內(nèi)還不能徹底代替?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，因此建議進(jìn)一步深入探索兩種