韓曉洲 孫普 張劍

近年來，公路運輸出現(xiàn)了“重載、大流量和渠化交通”的特點，在吉林省季凍區(qū)復(fù)雜的氣候環(huán)境影響下，路面結(jié)構(gòu)更易出現(xiàn)車轍、裂縫、凍脹、融沉、松散、坑槽、翻漿、冒泥等各種早期破壞。如何在高等級公路建設(shè)快速發(fā)展的大環(huán)境下，鋪筑出既能適應(yīng)該區(qū)氣候特點，又能從技術(shù)上大幅度的改善瀝青路面不良現(xiàn)狀和提高其使用性能與壽命，已成為廣大公路建設(shè)者們不得不面對和思考的一個問題。

1 Superpave技術(shù)概述

Superpave［1］(Superior Performing Asphalt Pavements)，即高性能瀝青路面，是SHRP瀝青研究的成果，其體系包括性能基礎(chǔ)上的瀝青材料特性與設(shè)計環(huán)境條件，通過控制車轍、低溫開裂和疲勞開裂，從而改善瀝青路面性能。Superpave與我國傳統(tǒng)設(shè)計法(馬歇爾設(shè)計法)相比［2，3］，充分考慮了氣候條件對路面的影響，并在級配設(shè)計時較為接近地模擬了路面的實際壓實情況，使設(shè)計出的混合料成型壓實及老化過程更接近實際路面施工過程。

2 工程概況

吉林省于2005年開始修建長琿［4］(長春到琿春)高速公路，以促進沿線主要城市經(jīng)濟的發(fā)展。該高速公路主要以大型貨車、各城市之間的大型客車為主，并隨著交通量增加，長琿高速公路將產(chǎn)生重型載貨車和超載車輛數(shù)量急劇上升的情況，而該路又處于季凍區(qū)，在季凍區(qū)這樣環(huán)境、地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下，道路容易出現(xiàn)開裂、車轍、凍脹等各種破壞，大大降低道路使用壽命。

針對長琿高速公路以上特點，該研究采用Superpave路面結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式為:SMA-16(5 cm)+Superpave19(7 cm)+Superpave25 (12 cm)。試驗路修筑于吉林長琿高速公路黃敦段公鐵立交附近(黃松店到敦化)K169+100～K169+400右幅，全長300 m。

3 試驗路配合比設(shè)計

3.1 Superpave25與Superpave19混合料級配

按照Superpave設(shè)計方法確定的Superpave25與Superpave19混合料級配見表1。

表1 Superpave25與Superpave19混合料級配

3.2 Superpave混合料試驗體積指標(biāo)

采用旋轉(zhuǎn)壓實儀成型試件確定的Superpave25最佳瀝青用量為4.1%，Superpave19為4.6%，并檢驗各項指標(biāo)，試驗結(jié)果見表2。

表2 SGC試件試驗結(jié)果

3.3 水敏感性檢驗

Superpave25，Superpave19混合料的水敏感性檢驗，試件要求空隙率為7%左右，各項指標(biāo)測試結(jié)果見表3，表4。

表3 Superpave25水敏感性試驗結(jié)果

表4 Superpave19水敏感性試驗結(jié)果

4 施工關(guān)鍵技術(shù)控制

1)溫度控制。瀝青混合料施工溫度控制是保證瀝青路面施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一。溫度過高會導(dǎo)致混合料的過度老化，而溫度過低則會使碾壓難以進行，最終導(dǎo)致路面壓實度不足。Superpave25和Superpave19的施工溫度應(yīng)嚴(yán)格控制。

2)碾壓工藝?；旌狭系哪雺簯?yīng)采用階梯碾壓，即在壓實階段，壓路機的碾壓長度在縱向呈階梯形排開，相鄰兩碾壓段縱向接頭重疊應(yīng)在1 m～1.5 m。對于雙鋼輪壓路機，碾壓左右重疊應(yīng)在15 cm以上，膠輪壓路機的重疊為輪寬的1/2。碾壓過程中，應(yīng)該及時在輪胎上涂抹薄層食用油等油類物質(zhì)，否則對于細(xì)料來說，會出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象。具體碾壓形式為:初壓，兩臺輪胎壓路機各碾壓一遍;復(fù)壓，一臺雙鋼輪振動壓路機采用去振回振碾壓方式碾壓一遍，然后兩臺輪胎壓路機各碾壓兩遍，緊接著一臺雙鋼輪振動壓路機采用去振回振碾壓方式碾壓一遍;終壓，一臺雙鋼輪振動壓路機靜壓兩遍，使路面無明顯痕跡。

5 Superpave結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)主要性能對比

5.1 低溫性能對比

長琿高速處于吉林季凍區(qū)，冬季溫度比較低，在低溫條件下，瀝青混合料變形能力降低，變得脆硬易產(chǎn)生低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫等破壞現(xiàn)象，其中低溫收縮裂縫最為普遍。

長琿高速原結(jié)構(gòu)為SMA-16(5 cm)+AC(7 cm)+ATB-25 (12 cm)，本研究根據(jù)各層功能，對中面層做了小梁彎曲試驗，對比Superpave19和AC-20的低溫性能。

Superpave19和AC-20低溫性能雖然都達(dá)到了技術(shù)要求，但是AC-20小梁破壞時所達(dá)到的最大彎拉應(yīng)變明顯較小，小于Superpave19 45%，所以采用Superpave19結(jié)構(gòu)可以提高低溫性能，減少溫縮裂縫。

5.2 高溫性能對比

路面的高溫性能主要體現(xiàn)在車轍方面，本文對試驗路及原ATB-25和AC-20結(jié)構(gòu)的高溫性能做了對比。

Superpave25與Superpave19的動穩(wěn)定度明顯大于ATB-25和AC-20，Superpave25動穩(wěn)定的平均值大于 ATB-25 40%，Superpave19大于AC-20 42%，特別是Superpave19作為主要的抗車轍層，其高溫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于AC-20，可以防止路面的車轍破壞，提高路面使用壽命。

6 結(jié)語

1)在吉林季凍區(qū)，對于重交通路段，首次采用Superpave設(shè)計法進行混合料設(shè)計，使級配設(shè)計更切合實際施工情況，通過鋪筑試驗路驗證，效果良好。

2)試驗路鋪筑中，為了達(dá)到比較好的壓實效果，本文采用了先膠輪，后鋼輪的碾壓方法，碾壓效果良好，同時避免了離析，建議在東北季凍區(qū)推廣應(yīng)用。

3)通過Superpave混合料小梁彎曲和車轍試驗，并與ATB-25，AC-20進行了對比，結(jié)果顯示，本研究設(shè)計的Superpave25和Superpave19高溫性能和低溫性能均優(yōu)于ATB-25和AC-20，并遠(yuǎn)大于規(guī)范要求，因此，在季凍區(qū)重交通條件下鋪筑Superpave結(jié)構(gòu)更具優(yōu)越性。

［1］ 美國瀝青協(xié)會.高性能瀝青路面(Superpave)基礎(chǔ)參考手冊［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］ Kandhal P S，Cooley L A，JR.The Restricted zone in the Superpave Aggregate Gradation Specification，National Center for Asphalt Technology Auburn，AL，Report464，2001.

［3］ Superpave Mix Design，Superpave Series No.2(SP-2)［S］. Kentucky，1996.

［4］ 吉林省高等級公路建設(shè)局，長安大學(xué).季凍區(qū)重交通瀝青路面設(shè)計研究［D］.西安:長安大學(xué)，2009.