浅谈Superpave在高速公路沥青路面养护中的应用技术

浅析Superpave在高速公路沥青路面养护施工中的应用技术

作者肖泽玉

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摘要：

本文从沥青混凝土路面Spuerpvae技术的国内外研究应用情况入手，针对养护工程中应用Superpave技术施工时容易出现的问题做详细阐述，并针对养护工程规模相对较小，现场作业面狭窄等特点，在施工工艺、质量控制等方面提出了自己见解和看法，对养护工程施工有着一定的指导作用。

关键词：Superpave 高速公路沥青路面养护

1 概述

沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，具有表面平整、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等众多优点，获得了越来越广泛的应用。20世纪50年代以来，各国修建沥青路面的数量迅猛增加，所占比重很大，它同时也是我国高速公路的主要路面型式。但是，我国高速公路的迅速发展的同时也带来一些问题，很多先期建成通车的高速公路沥青路面都出现了相当严重的早期破坏，直接影响了车辆的运行，对高速公路的运营带来了一定的影响，增大了养护管理资金的投入。

目前，国外及我国部分地区将Superpave技术广泛应用于高速公路沥青路面的养护施工中，取得了较好的效果。Superpave技术作为20世纪90年代世界道路工程界的一项突出成就，一经出现，便引起了世界各地同行的广泛关注，并争相研究和应用，对世界各国道路建设、养护产生了重要的影响。

2 SuPerpave技术国内外研究应用情况

2.1国外研究应用情况

1) 高性能沥青路面（superpave）是美国公路战略研究计划（SHRP）最重要的研究成果之一，其作为SHRP研究成果的专有名称，它包含了沥青标准和集料标准、矿料级配曲线的组成规定和混合料的体积设计方法三大内容，提出了控制点和限制区的概念。高性能沥青路面的先进性在于它开发了一套全新的实验设备和方法，从根本上改变了现行试验方法和规范的纯经验性质，从而避免了由此带来的局限性，高性能沥青路面沥青结合料与混合料规范的新体系将试验方法与指标同沥青路面的路用性能建立起直接关系，通过控制高温车辙、低温开裂和疲劳开裂，来达到全面改进路面性能的目的，形成了一个基于路用性能基础上的沥青－沥青混合料设计新体系。

目前，美国几乎全国都应用了superpave技术，该技术己逐步成为美国热拌沥青路面(HMA)标准的常规实践，是一项成熟的技术，并还在不断的精炼和完善中。

2)加拿大早在1987年就在加拿大运输协会(TAC)的赞助下建立了加拿大SHRP项目,目前，大多数省己经采纳了Superpave技术，欧洲多数国家也都相继采用了此项新技术。

2.2 Superpave在我国的推广和应用

自重庆公路科学研究所于1995年6月编译出版SHRP沥青研究项目的专题情报资料以及江苏省交通科学研究院于1995年引进Superpave全套仪器和设备以来，目前，我国SuPerpave技术的引进和应用已初具规模,一些单位结合工程应用或专门列题对Superpvae技术进行了专题研究，如：江苏、重庆、山东等地展开研究相对较早。随着研究的深入，Superpave技术在工程中的应用也逐步在推广，山东、湖北、江苏、黑龙江等地在建设工程和养护工程中都采用了此项技术，均收到了良好的效果。据不完全统计，全国从1999年开始至2009年，累计使用Superpave混合料共5000万吨以上，铺筑量呈迅速增长的趋势。

工程应用实践表明，SPuerpvae路面具有良好的均匀性，有效的减少了路面离析现象，同时，Superpvae路面具有优良的抗车辙性能、抗低温开裂性能、抗水损害性能。Superpvae技术提高了我国的沥青路面质量，在现行的沥青路面施工规范中也已经吸取了SPuerpave技术许多观点。

在我省哈大高速公路的大修工程中，我们采用的就是此项技术。

2.3Superpave在我省哈大高速公路大修工程中的应用

哈大高速公路是国道主干线——绥满公路的重要组成部分，是连接哈市与大庆市的交通主动脉，是哈大齐工业走廊经济区域的交通主动脉。由于已至大修年限，自2008年6月进行了全面大修，8月完成了大庆至哈尔滨方向133公里单幅大修任务，2009年7月主体工程全部竣工。哈大高速公路大修工程是黑龙江省公路建设3年决战的首批开工项目，在工程中应用了多项国际先进、国内领先的新技术、新设备、新材料、新工艺，其中，首次在我省寒区高速公路大修工程中广泛应用Superpave技术比较典型，通过监测和技术分析，应用效果优异。通过Superpave技术的应用，我们积累了一些经验，谨供参考。

3 Superpave沥青路面施工中关键环节质量控制

3.1施工机械设备

施工机械在开工前应做好保养、调试和试机，保证在施工期间一般不会发生影响施工质量和进度的故障。工地实验室应配备性能良好、精度符合规定的质量检测仪器，并配备足够的易损部件。

3.2原材料

3.2.1沥青胶结料

沥青拌和楼配有一座50T立式沥青储存罐，沥青罐采用导热油间接加热、矿棉保温、温度自动控制。由于工程连续作业时，沥青罐储存的沥青难以保证生产需要，后又增加一座5T0立式沥青储存罐。对于改性沥青胶结料，由于其在长期储存会发生不同程度的离析，应避免长期储存，改性沥青储存期不要超过1个月。

沥青质量应符合现行施工技术规范聚合物改性沥青技术要求，同时其SHRP等级不低于PG70-22。工地实验室对沥青胶结料针入度、延度、软化点进行检验，并留样备检，检测按照规范要求进行。

3.2.2集料

3.2.2.1粗集料

(1)应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、无杂质、近立方体颗粒的石灰岩等碱性石料。

(2)应选用反击式破碎机轧制的碎石，有二个破碎面颗粒比例不少于80%，严格控制细长扁平颗粒含量，确保粗集料的质量。

(3)集料质量应从源头抓起，派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不得装车、装船。

3.2.2.2细集料

采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的米砂，禁止采用石场的下脚料。

3.2.2.3填料

宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁。拌和机回收的粉料全部弃掉，以确保沥青面层的质量。

3.3Superpave沥青路面施工

3.3.1施工温度

严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。集料温度应比沥青温度高10~15℃，热混合料成品在贮料仓储存后，其温度下降不应超过10℃。沥青路面现场施工温度还应根据铺筑层厚度、气温、风速及下卧层表面温度确定。

3.3.2混合料拌和

间歇式拌和楼拌和生产沥青混合料的主要技术环节包括:集料的供给、集料的烘干和加热、集料的二次筛分、沥青与集料的计量和拌和等。

3.3.3集料的供给

间歇式拌和楼通常设有4~5个冷料仓，分别储放不同类别的冷料，各冷料仓的供料比例应根据配合比设计结果确定。Superpave沥青混合料与常规沥青混合料相比，主要区别是，通常AC 型沥青混合料粗料、细料用量较大，中间粒径用量较少，而高性能沥青沥青混合料用料比较均衡，

各冷料仓的用料比例比较接近，一方面减少了料场为满足级配组成要求而进行二次破碎，降低了成本，同时拌和楼冷料进料比例比较均衡，更有利于计量控制。

3.3.4集料的烘干和加热

冷料经输送皮带后进行滚筒加热，滚筒一般采用柴油加热，柴油经过雾化后燃烧加热集料。大规模生产之前应检查拌和楼滚筒柴油雾化装置是否满足要求，如滚筒雾化装置存在问题，会导致柴油燃烧不充分，粘附在细集料表面，影响沥青混合料的质量。检测方法很简单，只需将热料仓集料浸泡在水中，观察是否有油花，如无油花就表明雾化装置正常。柴油污染对沥青混合料危害是巨大的，这项工作在大规模生产过程必须经常注意。

集料在滚筒中加热温度控制是关键，沥青混合料的拌和温度主要取决于集料的温度，若集料加热温度过高，拌和过程中会导致沥青老化氧化，影响混合料的质量，若集料加热温度不足，集料可能还会含有一定的水分，不易粘附沥青，造成的混合料质量下降。因此，集料加热温度控制直接影响了Superpave沥青混合料的质量。拌合楼必须采取有效的措施保证集料加热温度稳定和正常。

3.3.5集料的二次筛分

集料经滚筒加热烘干后，进入热料提升机被输送到拌和楼顶部，进行二次筛分，分成不同规格的粒级，存放在热料仓中。一般情况下，间歇式拌和楼设有4-5个热料仓，其中细料仓体积最大，大约占40~5%0总热料仓体积，其它几个热料仓体积相当。为了便于施工质量控制要选择适合的热料仓筛网尺寸，尽量保证各热料仓集料粒径与各冷料仓粒径对应，有利于将拌和楼冷热料用量调整均衡。

3.3.6拌和

(l)拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度，并定期对拌和楼的计量和测温进行校核;没有材料用量和温度自动记录装置的拌和机不得使用。

(2)在生产过程中，检查拌和楼控制室各项参数的设定值、控制屏的显示值，核对计算机采集和打印记录的数据与显示值是否一致，是否与实验室提供的生产配合比设计一致。

(3)拌和时间由试拌确定。必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，并以沥青混合料拌和均匀为度。拌和时间通过试拌确定，沥青混合料拌和包括干拌和湿拌两部分，拌和次序为先添加集料和矿粉，干拌10S，然后喷沥青，湿拌30S，整个拌和周期52S左右。

沥青混合料拌和主要目的是确保混合料均匀一致、无花白料，不宜一味延长搅拌时间。拌和时间过长，集料的沥青薄膜长时间曝露在高温空气中，造成沥青氧化和老化，降低沥青混合料的耐久性。

3.3.7混合料运输

(1)运料车装载沥青混合料时，为减少沥青混合料级配离析，应尽量缩短出料口至车厢的下料距离，且运料车不应停放在一个位置上等料。拌和机向运料车放料时，应按照“前、后、中”的原则分堆装料。

(2)装好的沥青混合料应立即用蓬布覆盖，以便保温、防雨、防污染。混合料到场后，由专人检查到场温度，料温有波动时及时反馈，及时调整，及时处理。

运料车卸料时，由于沥青混合料的滚动，极易造成沥青混合料的级配离析，为了减少运料车卸料过程中的级配离析，应尽可能一次性卸料。在实际操作中，由于运料车装料较多，无法做到一次性卸料，此时应注意运料车之间的衔接，前一辆运料车卸完后，后一车要及时跟上，减少粗料在摊铺机料斗中集中，尽量减小沥青混合料的骨料离析。

3.3.8混合料摊铺

高速公路沥青路面铣刨摊铺工程一般均为单车道作业，中面层摊铺宽度在3.4~3.6左右，同时为保证道路正常通行，往往采用半幅内单车道施工，另一车道正常通行的交通管制模式，施工作业面狭窄，机械难以展开，摊铺和压实需要结合养护特点予以调整。

（1）Superpave沥青混合料是中骨架嵌挤型级配类型，其松铺系数根据经验确定，在1.15-1.3之间。摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱、横坡，检测松铺厚度是否符合规定，以便随时进行调整。摊前熨平板应预热至规定温度。摊铺机熨平板必须拼接紧密，不许存有缝隙，防止卡

入粒料将铺面拉出条痕。

（2）采用液压自动伸缩摊铺机进行摊铺，摊铺必须均匀、缓慢、连续不断地进行。连续稳定地摊铺，是提高路面平整度最主要措施。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度，按2~4m/min予以调整选择，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。不应任意以快速摊铺几分钟，然后再停下来等下一车料，切忌停铺用餐，争取做到每个作业段收工停机一次。

（3）用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在特殊情况下，如局部离析，需在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应予铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

（4）摊铺时一般以原路面作为基准面，采用雪橇式或非接触式平衡梁自动找平进行摊铺;当无基准面或原路面变形时，采用钢丝绳引导高程的控制方式进行摊铺。

(5)摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机摊铺。

3.3.9混合料压实

路面压实是SPuerpvae沥青路面施工中的最后一道工序，也是Superpave沥青路面施工中最重要的环节。与常规混合料相比，Superpave沥青混合料属于骨架嵌挤型级配类型，混合料骨架性强、较难压实，可在高温时进行碾压，这是Superpvae沥青路面施工与常规沥青混合料施工最大的区别。

Superpave沥青混合料压实原则是“紧跟、慢压、高温”，就是压路机要求紧跟摊铺机，在沥青混合料温度较高时进行压实，高温碾压比较容易获得较好的压实度，同时高温时沥青混合料施工和易性较好，集料不易压碎。常规沥青混合料高温碾压时，容易出现路面推移现象，而S叩ePrvae沥青混合料骨架嵌挤，高温碾压不会产生推移现象，一旦发现S叩erPave沥青路面碾压时出现推移现象，就要检查混合料的级配组成是否发生波动。因此，高温碾压也是检查SuPePrvae 沥青混合料级配组成的有效手段。

SuPePrvae沥青路面压实机械可采用双钢轮振动压路机、大吨位轮胎压路机。为达到最佳压实效果，应选择合理的压路机组合方式和碾压方案。一般来讲，SPuerPave沥青路面碾压包括初压、复压、终压三个阶段。

下面分别介绍不同阶段碾压的注意点：

(1)初压

①初压用10T或1T0以上双钢轮振动压路机紧随摊铺机碾压，并不得产生推移、发裂现象。

②压路机应从低处往高处碾压，压完全幅为一遍。

③碾压时，应将驱动轮面向摊铺机。碾压路线和方向不应突然改变，以免混合料产生推移。压路机起动、停止必须减速缓慢进行。

(2)复压复压应紧接在初压后进行。

SPuePrvae沥青路面复压推荐采用大吨位轮胎压路机，如25吨或30吨重型轮胎压路机，轮胎充气压力不小于0.5MPa。要求达到规定的压实度，并无显著轮迹。

(3)终压

终压应紧接在复压后进行。其目的是为了消除路面轮迹，宜选用双钢轮压路机采用静压方式进行。

沥青混合料压实施工时，应注意下列事项：

①在摊铺机连续作业时，压路机应以缓慢而均匀的速度碾压，碾压速度应不大于5公里/小时，压路机不得随意停顿。

②碾压过程中，为了防止路面下降太快，应注意控制双钢轮压路机的喷水量，以能起到防止钢轮粘轮为宜。为防止胶轮压路机粘轮，可采用水加洗涤剂的混和液作为隔离剂，但应注意严禁采用柴油隔离剂，隔离剂采用人工涂刷，等轮胎已发热即可停止。

③要对初压、复压、终压段落设置明显标志，便于司机辩认。对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查(在风速较大、气温较低天气施工时尤其应严格检测)，使面层做到既不漏压也不超压。

④压路机不得在未碾压成型并冷却的路段上转向、调头或停车等候。振动压路机在己成型的路面上行驶时，应关闭振动。

4结语

Superpave技术的推广应用，不仅要重视材料选择及室内混合料设计，更要重视路面的施工质量控制，施工质量控直接影响着沥到青路面质量的好坏。Superpvae沥青路面施工工艺与常规热拌混合料相差不大，并不增加额外的施工控制环节，但某些技术环节要求要比常规沥青混合料严格。

参考文献：

[1]沙庆林，沥青面层的技术状况和发展方向公路，2003。

[2]JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范

[3]李福普，沈金安.公路沥青路面施工技术规范实施手册北京:人民交通出版社，2004.

[4]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防北京:人民交通出版社，2001.

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