高性能瀝青路面SUPERPAVE在美國的應(yīng)用

1、高性能瀝青路面SUPERPAVE在美國的應(yīng)用     摘要：我國在建高速公路已開始推廣美國高性能（SUPERPAVE）瀝青路面，蘇嘉杭高速公路率先在全線瀝青路面三層結(jié)構(gòu)上使用這一技術(shù)。這種路面結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)較短，國外、國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)缺乏。本文參考了SUPERPAVE在美國施工中的一些難點(diǎn)、焦點(diǎn)問題，并結(jié)合蘇嘉杭高速公路SUPERPAVE路面的實(shí)踐，對(duì)一些問題進(jìn)行了分析。  1前言 SUPERPAVE是美國耗資1.5億美元的戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃（SHRP）的重大組成部分之一，耗資約5000萬美元。1992年SHRP計(jì)劃結(jié)束后，在美國聯(lián)邦

2、公路局（FHWA）的大力推廣下，美國大部分州已開始修建SUPERPAVE路面，1996年新建SUPERPAVE工程項(xiàng)目93個(gè)，1997年316個(gè)，2000年達(dá)3900個(gè)。論文論文參考網(wǎng)2000年一年生產(chǎn)瀝青混合料13400萬噸，占瀝青混合料總量的62；2001年采用SUPERPAVE方法施工的瀝青混合料占總量的82。 在SUPERPAVE的推廣過程中，相關(guān)的爭論一直很多。為此美國聯(lián)邦公路局（FHWA）聯(lián)合美國國家瀝青路面協(xié)會(huì)（NAPA），組織專家組編寫了SUPERPAVE施工技術(shù)指南，在NAPASR180報(bào)告中發(fā)表。隨后NAPA聯(lián)合SAPA（美國各州瀝青路面協(xié)會(huì)）針對(duì)原材料、混合料設(shè)計(jì)、拌和、

3、攤鋪、碾壓、質(zhì)量控制六個(gè)方面組織了一次全國調(diào)查，而這也正是我們國內(nèi)推廣SUPERPAVE常常遇到的、爭議較多的問題，本文就這幾方面分別進(jìn)行論述。 2原材料 2.1瀝青 美國大部分混合料生產(chǎn)商認(rèn)為瀝青的PG等級(jí)可控制在公路局規(guī)范范圍之內(nèi)。有40的SUPER-PAVE混合料使用了改性瀝青，這一比例要高于傳統(tǒng)的馬歇爾混合料設(shè)計(jì)法。這主是基于"保險(xiǎn)"的考慮，承包商們都希望隨著SUPERPAVE的推廣，使用改性瀝青的比例能夠逐漸降下來。所用的SUPERPAVE混合料相對(duì)于馬歇爾混合料來說，25的承包商使用瀝青含量較多，增幅達(dá)0.51。而40使用瀝青含量較少，減少量一般小于0.5。另外

4、35所用SUPERPAVE混合料的瀝青含量與馬歇爾混合料基本相同。 有40的SUPERPAVE混合料中使用了抗剝落劑，其中使用液體抗剝落劑和石灰處理的各占一半。 2.2集料 在美國，95的承包商反映傳統(tǒng)的石料可以滿足SUPERPAVE要求，但要求水洗、保持潔凈，還要使用較多的機(jī)制砂。而且用傳統(tǒng)軋石設(shè)備完全可以生產(chǎn)出合格的SUPERPAVE的集料。但80的承包商認(rèn)為SUPERPAVE配合比級(jí)配比馬歇爾配合比級(jí)配粗，且有80的設(shè)計(jì)級(jí)配曲線位于限制區(qū)下方；60的承包商感覺SUPERPAVE混合料級(jí)配曲線很容易滿足限制區(qū)的要求，這就表明還有40存在著一些問題，主要是不能滿足VMA的要求。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混合

5、料設(shè)計(jì)沿限制區(qū)上側(cè)通過時(shí)更易滿足VMA的要求，這種混合料和易性較好，容易施工；70的SUPERPAVE級(jí)配曲線不允許穿過限制區(qū)，而另外30允許穿過限制區(qū)，但要求混合料必須滿足一些附加性能試驗(yàn)要求，如車轍試驗(yàn)等；80的SUPERPAVE混合料沒有使用回收瀝青混合料（RAP），但一般的觀點(diǎn)是隨著SUPERPAVE混合料設(shè)計(jì)、施工水平的提高，混合料生產(chǎn)可以逐漸使用RAP。 3混合料的設(shè)計(jì) 表1為美國SUPERPAVE各種結(jié)構(gòu)形式所用的比例。由此可見，在美國使用最多的混合料是SUPER-PAVE12.5和SUPERPAVE19。60的SUPERPAVE混合料均用于表面層處治或罩面，這和美國現(xiàn)在路面施工

6、以養(yǎng)護(hù)為主有關(guān)。 在美國已建的SUPERPAVE項(xiàng)目中，有70的SU-PERPAVE混合料是由承包商自己設(shè)計(jì)的。幾乎所有的承包商均反映SUPERPAVE旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀（SGC）性能良好，80的瀝青路面工程公司至少擁有一臺(tái)SGC。 SUPERPAVE混合料設(shè)計(jì)要求有4小時(shí)的烘箱加熱過程，但僅有10的承包商做到了這一點(diǎn)，其它加熱時(shí)間從30分鐘到2小時(shí)不盡相同，而50的承包商在生產(chǎn)過程中并未做混合料的老化試驗(yàn)。幾乎一半的承包商認(rèn)為為了使SUPERPAVE滿足混合料體積特性設(shè)計(jì)指標(biāo)頗費(fèi)周折。主要問題是空隙率較低、偏差較大。解決這個(gè)問題可以采取這樣的措施：為了滿足VMA的要求及避開限制區(qū)，級(jí)配曲線在4.75

7、MM以上應(yīng)位于最大密度線的上方，然后穿過最大密度線，從限制區(qū)下方走。 4混合料的拌和 美國70的SUPERPAVE混合料采用間歇式拌和樓拌和，配有布袋式貯存器，每小時(shí)產(chǎn)量介于250350噸，這與生產(chǎn)傳統(tǒng)的馬歇爾混合料相差不大。為了滿足級(jí)配的要求，60的SUPERPAVE混合料增加了冷料倉，一般采用68個(gè)冷料倉。 50的SUPERPAVE混合料溫度較傳統(tǒng)增加了58，這可能是由于使用了改性瀝青或混合料較硬。美國對(duì)于SUPERPAVE混合料的拌時(shí)間沒有作任何的變動(dòng)要求。 生產(chǎn)SUPERPAVE混合料對(duì)瀝青拌和廠并沒有特別的要求。但對(duì)級(jí)配控制、細(xì)料數(shù)量及類型、瀝青的儲(chǔ)存、布袋式儲(chǔ)存器等細(xì)節(jié)要求更嚴(yán)格。

8、 5混合料的運(yùn)輸、攤鋪和碾壓 據(jù)調(diào)查，美國SUPERPAVE混合料的運(yùn)輸、攤鋪與傳統(tǒng)馬歇爾混合料沒有任何差別。85的SUPERPAVE混合料在攤鋪方面沒有出現(xiàn)問題，但實(shí)踐表明良好的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)對(duì)于路面施工質(zhì)量是非常關(guān)鍵的。 SUPERPAVE混合料施工的焦點(diǎn)問題是SUPERPAVE混合料的碾壓。50的SUPERPAVE施工需要額外的壓實(shí)功，而60的SUPERPAVE工程增加了壓實(shí)機(jī)具（最多的增加了3臺(tái)）。在選擇壓路機(jī)類型上與過去沒有差別，但有30的SUPERPAVE工程中已不再使用輪胎壓路機(jī)。所有工程的瀝青碾壓溫度都是由瀝青供應(yīng)商向工程承包商提供的。一些承包商認(rèn)為應(yīng)通過某種試驗(yàn)來確定現(xiàn)場(chǎng)碾壓溫度。

9、 三分之二的SUPERPAVE工程遇到了混合料的軟化現(xiàn)象，這是因?yàn)镾UPERPAVE特有的溫度禁區(qū)所造成的。70的SUPERPAVE工程較難達(dá)到特定的密實(shí)度，原因是粗集料含量增多和層厚增加。SUPERPAVE混合料層厚增加是因?yàn)樵O(shè)計(jì)所用的是最大公稱尺寸，而不是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)使用的集料最大尺寸，相同的層厚與最大顆粒比需要更大的層厚，這一變化造成了集料尺寸和層厚之間的不同關(guān)系。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)層厚度相同時(shí)，混合料越粗，集料尺寸越大，越難獲得良好的密實(shí)度。 盡管有一些困難，但仍有85的SUPERPAVE工程獲得了良好的密實(shí)度，90密實(shí)度變異性和馬歇爾混合料一樣，90的SUPERPAVE工程按照以往的施工方法即可

10、滿足混合料的壓實(shí)。在40的SUPERPAVE工程中混合料的降溫速度要快于馬歇爾混合料。 總的說來，SUPERPAVE混合料的壓實(shí)相對(duì)于馬歇爾混合料要困難些，碾壓的關(guān)鍵在于一些細(xì)節(jié)的處理，正如有的施工人員形容的壓實(shí)過程"不容易，但不是不可?quot;。6SUPERPAVE混合料施工質(zhì)量控制在施工質(zhì)量控制中，所有的SUPERPAVE工程均使用了最大理論密度試驗(yàn)（RICE試驗(yàn)）。75的SUPER-PAVE在生產(chǎn)之前每天要進(jìn)行一至兩次該試驗(yàn)。 對(duì)于瀝青含量的測(cè)定，45的SUPERPAVE工程采用NCAT灼燒試驗(yàn)，30使用核子儀，其余的使用溶劑離心法抽提等方法，85的SUPERPAVE混合料瀝青含量變異性等于或低于馬歇爾設(shè)計(jì)的混合料。 85的SUPERPAVE工程使用體積指標(biāo)優(yōu)先控制，它們的變異性和馬歇爾法設(shè)計(jì)混合料指標(biāo)相仿。 不同的SUPERPAVE工程，密度試驗(yàn)頻率差別很大。30的SUPER