龍建路橋股份有限公司  黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司

王大桅  周  華  苗海龍  田玉龍  楊士杰

1 前言

我國寒冷地區面積廣泛，較大溫差所產生的溫度應力是瀝青混凝土路面產生裂縫的主要原因。瀝青混凝土路面由于溫縮而產生的低溫開裂以及瀝青在使用期限里發生老化產生的疲勞開裂現象在寒區較為普遍，加之降水的影響，雨水由瀝青混凝土路面上的裂縫滲入瀝青混凝土里面而產生的凍漲現象在寒區特別嚴重，對瀝青混凝土路面損害極大。Superpave瀝青混合料的設計理念是通過瀝青混合料配合比設計使集料形成集料間的嵌擠形態，從而使集料間獲得較大的內摩阻力，加強瀝青混凝土路面的穩定性。在使用的瀝青材料上，Superpave瀝青混和料采用瀝青膠結料的PG分級方法，選擇適合當地氣候施工環境的瀝青材料，能夠減少產生瀝青混凝土路面低溫開裂、疲勞開裂、車轍現象的發生。

龍建路橋股份有限公司會同浙江省交通科學研究院及哈爾濱工業大學聯合對Superpave瀝青混合料在寒冷地區的應用進行研究，確定了寒冷地區Superpave瀝青混合料施工工法。

本工法經科技查新處于國內領先水平。本工法獲得龍建路橋股份有限公司２００７年度技術革新一等獎。

2 工法特點

 本工法具有克服寒冷地區瀝青混凝土路面?，F的低溫開裂、疲勞開裂、車轍等病害現象的產生，能夠延長瀝青混凝土路面的使用壽命，減少瀝青混凝土路面的早期損害。

3 適用范圍

適用于寒冷地區高等級公路、城市干道、橋梁隧道、各等級公路、機場跑道等瀝青混凝土路面。

4 工藝原理

4.1  Superpave瀝青混和料的工藝原理

是以集料間的密集型的嵌擠結構來加強瀝青混凝土的抗剪強度，增強抵抗永久變形的能力。使瀝青混凝土具有足夠的抗拉強度，能夠抵抗施加的拉應力。在克服高溫車轍、低溫開裂、疲勞開裂上，充分考慮在使用期限內溫度對路面的影響。對于此我們把瀝青膠結料進行PG分級。在PG分級體系中，用路面最高設計溫度下的動態剪切模量表征瀝青的高溫性能，用最低路面設計溫度下的勁度和勁度隨變形的變化速率表征瀝青的低溫性能，用旋轉薄膜烘箱試驗和壓力老化罐試驗分別表征瀝青的短期老化和長期老化性能，在疲勞溫度下的動態剪切模量表征瀝青的抗疲勞性能。所以瀝青PG分級試驗具有明確的力學概念，各項指標與各項路用性能直接相關，動態剪切流變儀運用粘彈力學理論檢測瀝青高溫抗車轍性能及抗疲勞性能，彎曲梁流變儀運用小梁低溫蠕變來評價瀝青的低溫抗裂性能，通過旋轉薄膜老化來模擬施工短期老化，通過壓力老化試驗來評價瀝青的長期耐久性能。所以Superpave的瀝青PG分級更具有科學性。

4.2         Superpave瀝青混合料設計原理

Superpave瀝青混合料是采用旋轉壓實儀對瀝青混合料體積指標進行測定。旋轉壓實儀能夠模仿壓路機對瀝青混合料的壓實情況，它的體積指標測定能夠真實的反應瀝青混合料空隙率。Superpave瀝青混合料規定在達到設計旋轉壓實次數下空隙率為4%，它的礦料間隙率、瀝青飽和度、粉膠比還要滿足技術要求，并且初始壓實度和最終壓實度要符合Superpave瀝青混合料通過旋轉壓實儀所達到規定壓實度的要求。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1工藝流程

5.2  Superpave瀝青材料的PG分級應符合PG所在氣候分區的要求，瀝青材料PG分級可按以下步驟進行：

5.2.1 收集工程項目所在地30年的氣象資料，收集的資料內容有：

5.2.1.1 施工當年以前30年的年降雨量。

5.2.1.2 年極值最高、最低氣溫。

5.2.1.3 每一年連續7天的平均最高氣溫。

5.2.2 根據收集的氣象資料，計算出全年平均7天最高路面設計溫度和最低路面設計溫度。

5.2.3根據計算出的最高路面設計溫度和最低路面設計溫度，結合交通情況，經分析論證調整，確定出適宜的瀝青膠結料PG設計等級。

5.2.4  PG分級檢測試驗指標：

5.2.4.1 原狀態瀝青：做閃點，粘度，動態剪切試驗。

5.2.4.2 旋轉薄膜烘箱殘留瀝青損失，動態剪切試驗。

5.2.4.3 壓力老化試驗殘留瀝青：做動態剪切，蠕變勁度，直接拉伸試驗。

上述試驗溫度按最高路面設計溫度和最低路面設計溫度確定。根據試驗結果，評定瀝青是否符合PG等級的要求。再依據瀝青的粘溫曲線確定符合當地施工環境的瀝青材料。

5.3  Superpave瀝青混合料配合比設計

5.3.1 目標配合比設計

根據工程實際使用材料和Superpave瀝青混合料配合比設計要求，經過篩分試驗確定滿足Superpave瀝青混合料級配要求的集料摻配比例， Superpave瀝青混合料在目標配合比設計上，對集料的篩分結果是在0.45次方級配圖上進行配合比的組成設計。Superpave瀝青混合料設計的級配曲線必須在控制點內并避開限制區。并要控制0.3mm-0.6mm集料的用料不宜過多，避免出現駝峰級配曲線。因為駝峰級配會使瀝青混凝土較軟。試驗室通過對集料的篩分結果，計算出滿足級配要求的各集料摻配比例。確定Superpave瀝青混合料級配組成。并在試驗室內按確定的Superpave瀝青混合料集料摻配比例拌制瀝青混合料。瀝青混合料經過老化2小時后，用旋轉壓實儀成型瀝青混合料試件，計算瀝青混合料的各項體積指標并滿足Superpave瀝青混合料各項技術指標要求。就此再進行馬歇爾試驗及檢驗，并應滿足瀝青混合料馬歇爾試驗技術標準的要求。以此作為目標配合比，供熱拌站伴和樓確定冷料倉的供料比例，進料速度及試拌使用。Superpave瀝青混合料根據道路環境情況、交通量情況一般應進行粗、中、細三條Superpave瀝青混合料集料級配曲線的組成設計，選出適合施工要求和滿足Superpave瀝青混合料技術指標的Superpave瀝青混合料的配合比用予確定生產配合比。

5.3.2生產配合比設計

生產配合比的組成設計是將熱伴站二次篩分后進入熱料倉的材料取出篩分，再次確定各熱料倉的材料比例，單集料的冷料上料比例按照選定的Superpave瀝青混合料目標配合比調整各單集料的冷料上料速度，按照熱拌站的生產能力確定熱拌站25%、50%、75%的生產效率。制定各單集料的冷料上料速度工作曲線，使我們能在任何生產效率下可以與之生產配合比相匹配，保證施工生產時生產配合比的穩定性，達到供料均衡的目的。以目標配合比設計的最佳瀝青用量，-0.3％--+0.3％三個瀝青用量。同樣老化2小時后進行旋轉壓實儀成型瀝青混合料試件，測定瀝青混合料的各項體積指標。滿足Superpave瀝青混合料的空隙率為4%及各項體積指標后，然后進行馬歇爾穩定度試驗。馬歇爾穩定度的技術指標要滿足表5.3.2的要求。通過以上的分析驗證確定生產配合比。

密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗技術標準               表5.3.2

5.3.3 生產配合比驗證

按照生產配合比設計確定的比例進行試拌、試鋪，并抽取試驗段混合料按要求進行各種試驗和施工質量檢驗，驗證生產配合比設計確定的各種指標是否符合規定。同時觀察芯樣空隙率大小、試驗路的滲水情況，和評價壓路機碾壓的難易程度，由此確定生產配合比。

確定施工級配容許波動范圍，制定施工用的級配控制范圍，用于瀝青混合料的生產質量檢查控制。

5.4  Superpave瀝青混合料配合比設計方法

5.4.1 Superpave瀝青混合料配合比設計要求級配曲線在控制點范圍內通過且不得通過限制區，級配的控制點及限制區依據公稱最大粒徑而有不同的規定?？刂泣c分別設置于公稱最大粒徑篩、中等篩（2.36mm）和最小篩（0.075mm）處。限制區處于沿最大密級配線中等篩和0.3mm篩之間，限制區形成一個級配原則上不能通過的三角帶。

Superpave設計方法的瀝青混合料礦料級配控制點見表5.4-1，限制區見表5.4-2。按表5.4-1、表5.4-2控制點和限制區對目標級配進行檢驗，判斷是否滿足Superpave設計要求。

5.4.2用貝雷法標準檢驗（檢驗集料嵌擠程度）

作貝雷法粗集料的粗料率（CA）比與細集料的細料率（FA）比檢驗。要求CA=0.4—0.8，小于0.4瀝青混合料容易發生離析，大于0.8瀝青混合料容易發生推擠，FA值應小于0.5，否則不能形成多級嵌擠，但是太小也不行，最好控制在0.25—0.5間。貝雷法檢驗篩孔見表5.4.2。

    Superpave設計集料級配控制點界限               表5.4-1