基于Superpave設計方法的瀝青路面使用性能研究

于忠慶，劉宏偉

(1.龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090；2.吉林省交通規(guī)劃設計院，吉林 長春 100020)

1 Superpave設計方法在哈大高速瀝青路面上的應用

1.1 項目背景

綏滿高速公路(G10)規(guī)劃中的哈爾濱至大慶段(在文中簡稱哈大高速公路)主要位于“哈齊工業(yè)走廊”和哈牡綏對俄貿易經濟產業(yè)帶的起點和核心工業(yè)區(qū)的位置，連接著中國黑龍江省兩個經濟核心區(qū)和兩大城市黑龍江省哈爾濱與大慶。是省內較早的時期已經開工修建的一條高速公路，舊路原為使用水泥瀝青混凝土的路面。自從中國進入21世紀以來，經濟不斷快速發(fā)展，兩個主要城市的交流頻繁，導致了交通量尤其特別是使用重載軌道交通的車輛數量劇增，公路的通行技術性和安全狀況急速出現下降，在目前使用水泥瀝青混凝土的路面中大部分的路段都發(fā)生了相對比較嚴重的破損，這很大的程度上嚴重降低了公路的安全通行管理能力和公路的服務水平，基于此，哈大高速公路于2008年6月12日開工展開了全面的高速公路大修和改造工程，2009年7月15日通過了竣工驗收，工期為二年。其此次大修的主體設計方案為針對使用水泥瀝青混凝土的路面進行了局部的處理，在進行修補局部處理之后基礎上加鋪了瀝青水泥混凝土面層。哈大高速公路在進行瀝青水泥混合料的設計時為了更好地確保了目前使用瀝青水泥混凝土路面的工程質量將采用superpave和馬歇爾兩種混合料設計的方法相互巧妙地結合。此次改造工程采用Superpave瀝青混凝土設計理論也是哈大高速公路改建工程的創(chuàng)新之處，在設計過程中充分考慮了Superpave設計理論要求。

1.2 瀝青路面原材料選用

(1)瀝青材料要求

Superpave分級技術中要求，瀝青路面工程的材料分級需以當地的惡劣氣候條件為技術基礎進行PG分級，以分級結果為依據來決定如何選擇合適的瀝青材料。哈大高速公路大修瀝青工程中主要選用的瀝青材料是摻加SBS改性劑的改性瀝青，其相應的瀝青材料技術標準請參見瀝青材料表1。

表1 SBS改性瀝青技術標準

(2)Superpave瀝青混合料對粗集料的選擇

粗集料應盡量選擇具有良好棱角性的立方體粗集料，破碎顆粒的次數在立方體兩次以上并盡量接近立方體為優(yōu)。集料的破碎強度、針片狀態(tài)和破碎顆粒的比例、含泥量等均應完全符合規(guī)范生產工藝中的相關要求。

(3)Superpave瀝青混合料對細集料選擇

采用瀝青碎石砂作為主要研磨原料料并進行細砂軋制的研磨機制砂應必須保證其本身具有良好的強度棱角性、堅固性、安定性并且必須完全符合superpave在瀝青細砂混合料等行業(yè)技術標準規(guī)范中對細砂采集料的強度穩(wěn)定性提出要求。

(4)Superpave瀝青混合料對填料要求

選用了經球磨機磨制而成的填料，并且其細度、親水系數等穩(wěn)定性指標均完全符合規(guī)范中對礦粉的穩(wěn)定性要求。

1.3 哈大高速改擴建后瀝青路面配合比及性能指標

(1)瀝青混合料配合比設計

哈大高速公路改建工程中采用的瀝青路面混凝土采用的主要材料類型可以分為兩種AC-16、AC-20瀝青混凝土，結合了superpave和馬歇爾兩種實驗配合比進行實驗設計的方法，以AC-16為實驗研究的對象，按照設計要求對原材料進行實驗配合比的設，最終使原材料得到實驗的配合比見設計表2。

表2 哈大高速公路AC-16瀝青混凝土配合比

(2)瀝青混合料各項性能指標

對哈大高速公路二期改建項目的瀝青水泥混合料的高溫抗裂穩(wěn)定性、低溫抗裂穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、滲水性能按照國家規(guī)范技術要求分別進行了檢測，檢測試驗結果統(tǒng)計見表3。

表3 瀝青混合料各項性能指標表

根據試驗的結果分析得到哈大高速公路的瀝青混合料各項的性能均能完全滿足國家規(guī)范的要求。

2 哈大高速改建后性能變化情況

2.1 哈大高速瀝青路面竣工驗收情況

哈大高速公路改建工程結束后，根據哈大高速公路改建項目技術服務運行狀況和評定檢測標準(JTG 5210～2018)的要求對復線改建項目的各項技術指標的可靠性進行了評定和檢測，其中公路技術服務運行狀況和評定的情況見統(tǒng)計表4。

表4 哈大高速公路公路技術狀況評定表

2.2 哈大高速改建后瀝青路面性能狀況

在哈大高速改建通車后，對瀝青路面各性能指標進行調查，通車后各年性能狀況見表5、圖1，因我國規(guī)范將結構強度指標PSSI單獨評價，所以表中不含PSSI。

表5 哈大高速瀝青路面歷年PQI

圖1 哈大高速改建后歷年瀝青路面性能指標圖

從表5及圖1中可以看出各項指數隨著路面使用時間增加有所降低，但經過幾年的運營各項指標仍然處在較好水平，而且通過簡單的養(yǎng)護維修后性能可以提升到較高的水平，采用Superpave技術的瀝青路面其使用性能在設計年限內衰減速度較為緩慢，瀝青路面使用性能表現良好。

3 結 論

本文以哈大高速公路為研究背景，通過研究分析得到以下結論。

(1)采用Superpave設計方法設計的瀝青混合料各項試驗指標均能滿足馬歇爾設計方法。

(2)瀝青路面性能指數隨路面通車時間的不斷增加，逐年降低，當運營過程中進行養(yǎng)護維修后，其性能指數明顯提高。

(3)采用Superpave技術的瀝青路面其使用性能在設計年限內衰減速度較為緩慢，瀝青路面使用性能表現良好。

隨著先進技術的引進，Superpave技術將會在越來越多的公路中應用，其性能的好壞也會在長期的使用過程中得以驗證，未來還有很多方面值得深入研究。