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Superpave混合料设计与施工技术,苏交科道路养护中心 曾 辉副主任工程师 2014年5月,Superpave技术简介,Superpave施工技术,Superpave混合料设计,汇报提纲,Superpave技术简介为什么要做,早期沥青路面损害问题突出 通车12年道路使用性能大幅下降，沪宁高速公路（1996年）、锡澄高速公路（1999年）等 经济损失、恶劣社会效益 当时背景下路面技术需求 结合我国特点，解决沥青路面的核心技术难题，成为整个交通行业必须解决的问题,坑塘,车辙,推移,Superpave技术简介为什么要做,问题的难点 混合料设计方法 主要采用马歇尔设计方法，难以模拟路面施工现场 设计混合料出的混合料难以满足重载、多雨的使用环境，易发生损坏 路面材料 规范中材料的技术指标体系与路用性能相关性不够 即使满足了技术规范，仍然可能导致路面病害 路面施工技术 施工设备与施工工艺不能适应高速公路重载的运营条件 缺乏有效的质量控制技术标准,Superpave技术简介为什么要做,主要解决内容 在国内，我院作为研究单位始终关注国内外路面研究状况 美国SHRP在1987-1993年花费五年时间，花费5000万美元，提出了Superpave技术体系，该技术体系在原材料技术标准，混合料设计方法和性能分析提出了革新的观点，解决了早期损坏，尤其是车辙病害和水损害 1995年开始，我院在引进Superpave技术体系的基础上，结合国情，开展同步技术研究和再创新，开始了15年技术引进、吸收、再创新的艰辛过程,Superpave技术简介为什么要做,15年，18项科研课题,1995-2000,2000-2005,2005至今,技术引进（2项）,沪宁高速公路江苏段沥青与沥青混合料路用性能试验与评估 沥青混合料设计方法引进和开发研究,提高沥青混凝土路面抗水损害能力的研究 江苏省高速公路上面层石料适用性研究 高性能沥青路面Superpave施工技术的研究 ,应用推广（8项）,深化创新（8项）,旋转压实仪在SMA配合比设计中的应用研究 江苏省高速公路沥青路面施工技术规范编制 Superpave混合料设计方法和指标的优化研究 ,科研经费：120万,科研经费：380万,科研经费：490万,Superpave技术简介为什么要做,除江苏省，另有17个省份规模应用，7635km 以广东开阳高速公路为例，通车10年来相邻标段多采用罩面改造，高性能路面性能依然良好。,广东省开阳高速公路车辙调查结果,Superpave技术简介为什么要做,江苏省11年的长期观测，中下面层采用Superpave抗车辙能力要好于AC型结构,基本无水损害。,Superpave技术简介为什么要做,社会效益 早期通车的高性能沥青路面，重载高温下运营近十年，路况依然良好 有效解决了沥青路面早期损坏问题 经济效益 根据青海、河南、广东、浙江等地区的用户报告，高性能沥青路面每年节约每公里节约养护费用10万以上 7636公里高性能沥青路面的应用每年可节约养护资金7.5亿以上,Superpave技术简介为什么要做,养护费用情况 2001年之前通车平均每年养护费用6.49万元/每车道公里 2001年之后通车平均每年养护费用1.14万元/每车道公里,Superpave技术简介是什么？,SHRP:美国公路战略研究计划 Strategic Highway Research Program,5 年,1亿5千万美元，美国LTPP项目 沥青胶结料 集料及混合料 路面性能 . 目的：开发一种将材料特性与路面性能联系在一起的体系。,Superpave技术简介是什么？,目标：回答路面性能的如何和为什么会这样 How and Why,为使用者开发以更经济的方式来管理路面的产品,Superpave技术简介是什么？,FHWA-LTPP （1992年至今）,SHRP-LTPP （19871992年）,研究历程,GPS方案和项目全部确定，并实施观测 完成60%左右SPS修建工作 开展了路面材料特性、性能监测、信息管理系统、交通数据采集和分析研究工作,继续GPS、SPS及季节性检测项目（SMP）观测 充实完善数据库 开展规模更大的数据分析 不定期公布经LTPP IMS检验的数据资源,Superpave技术简介是什么？,Superior Performing Asphalt Pavements 高性能沥青路面,Superpave,Superpave技术简介是什么？,Superpave混合料在设计过程中充分考虑到了气候环境条件和交通量的影响，试件成型采用旋转压实的方法模拟路面的实际施工过程。 集料级配更趋于嵌挤、密实，高温稳定性好，适于交通量大和抗车辙要求高的公路。 在施工确保合适空隙率的前提下，抗水害性能和抗疲劳性能也较好。 Superpave与传统的AK型和AC型沥青混合料相比，施工难易程度和工程造价基本相当，也被称为“穷人的SMA”。,Superpave混合料特点,Superpave技术简介是什么？,江苏省目前路面典型结构形式,高速公路,干线公路,Superpave技术简介,Superpave施工技术,Superpave混合料设计,汇报提纲,1、混合料设计方法的发展 2、沥青胶结料性能规范 3、Superpave集料规范 4、沥青混合料设计 5、沥青混合料路用性能评价,Superpave混合料设计,1、混合料设计方法的发展,维姆法,该方法应用较少，仅在美国少数几个州存在 技术指标与路用性能符合较好 试验方法、设备较复杂,马歇尔法,在20世纪30年代末由美国密西西比州公路局 Bruce Marshall发明 试验方法、试验设备较简单，是目前我国应用范围最广的混合料设计方法，规范中的设计方法,1、混合料设计方法的发展,不能精确地判别不同交通量对沥青混合料技术指标的要求； 与路面结构设计不挂钩； 不能预防路面早期破坏； 不适用于大粒径沥青混合料； 不适用某些聚合物改性沥青； 试件成型方法不能模拟行车压实； 不适用于开级配沥青混合料； 沥青混合料没有老化过程，与现场条件不符。,马歇尔设计方法的缺点,1、混合料设计方法的发展,是一种改进的基于性能的体系 沥青胶结料规范 一系列集料试验规范 沥青混合料设计和分析体系 分析软件 代表了美国热拌沥青混合料的国家水平,Superpave设计方法,1、混合料设计方法的发展,Superpave对比马歇尔设计方法的优势 能根据交通量情况进行设计调整 技术指标与路面性能的相关性较好 成型方法与路面实际情况更相符,Superpave设计方法,1、混合料设计方法的发展,Superpave设计方法,1995年江苏省交通科研院率先引进高性能沥青路面的全套仪器和设备，并积极致力于Superpave技术的引进、研究与推广。 至2004年底，我国拥有高性能胶结料试验设备约50套，旋转压实仪约70台。 至2007年底，我国拥有高性能胶结料试验设备约50套，旋转压实仪约250台以上。 目前， Superpave技术在我国已经进入了大规模的工程应用阶段。,2、沥青胶结料性能规范,针入度等级 性能等级 根据期望的环境 和温度分级,粘度等级,沥青分级,2、沥青胶结料性能规范,现行规范的局限性固定温度进行试验 25针入度：表征疲劳温度下的粘稠性 15的延度/沥青含腊量：表征沥青的低温性能 软化点：表征沥青的高温性能 薄膜烘箱试验（15软化点温度）：模拟拌合过程中沥青的抗老化性能,？,1、低温达到3040，高温达到6070 2、有限的温度区间并不能表征沥青在整个使用温度区间 内的性能,2、沥青胶结料性能规范,Superpave 胶结料选择标准是一致的，试验条件是不同的 不管建设项目在什么地方，都期望得到同样良好的沥青性能，而达到此良好性能的温度条件则是不同的。,2、沥青胶结料性能规范,64为“高温等级”，意思是胶结料在高达64温度时仍具有足够的物理和流变特性，相应于胶结料所期望的服务气候的路面高温。 -22为“低温等级”，意指胶结料在路面温度降至至少-22时仍具有足够的物理特性。,2、沥青胶结料性能规范,Superpave胶结料规范的精髓在于，通过模拟胶结料寿命期三个重要阶段进行沥青胶结料试验 第一阶段采用原样沥青进行试验，以模拟沥青胶结料的运输、储存和装卸阶段 第二阶段采用旋转薄膜烘箱老化后的试样进行试验，以模拟在沥青混合料拌和、摊铺过程中的沥青老化过程 第三阶段采用压力老化箱老化后的试样进行试验，以模拟沥青路面层混合料中胶结料的长期老化,2、沥青胶结料性能规范,2、沥青胶结料性能规范,模拟拌和与摊铺过程中的老化 测量质量变化-表示硬化的潜在能力 85 分钟 325F (163C) 优点 曝露新鲜沥青 沥青保持分散 表面不结皮 时间短,风扇,气管,旋转架,旋 转 薄 膜 烘 箱 （RTFOT）,2、沥青胶结料性能规范,拌和温度时的施工和易性 更适合于改性沥青 135C小于3 Pa.s (Superpave 规范规定） 设计混合料时确定等粘温度,旋转粘度仪（RV）,2、沥青胶结料性能规范,振荡剪切应力作用在一薄沥青层上 测量复数剪切模量 G* 和相位角 G* 是胶结料对重复剪切变形总的阻力 在控制应力条件下以10弧度/秒频率试验,时间,剪应力, ,A,A,B,C,A,动态剪切流变仪（DSR）,2、沥青胶结料性能规范,弯曲梁流变仪（BBR）,(t),时间对数, s,斜率= m-值,加载时间的对数, s,蠕变劲度的对数, S(t),BBR 使用时间-温度转换因子 在60 秒和在 T=Tl+10 是相当 于温度 Tl 在 2 小时的试验结果,标准 S(60) 0.300,2、沥青胶结料性能规范,安全性 初始沥青胶结料的闪点最小230。 泵送和操作 初始沥青混合料135的粘度最大为3Pa*s（RV） 永久变形 为减小辙槽，应使初始沥青结合料的G*/sin最小为1.00kPa（DSR）、经旋转薄膜烘箱试验老化的沥青结合料的G*/sin最小为2.2kPa（DSR） 过度老化 旋转薄膜烘箱（或薄膜烘箱）试验后，沥青结合料的质量损失最大为1% 疲劳裂缝 已经过RFTO和PAV老化的沥青结合料的G*sin最大为5000kPa(DSR) 低温裂缝 为减轻裂缝，沥青结合料60s的蠕变劲度最大为300Mpa，m值最小0.300(BBR）；速度为1.0mm/min，直接拉力试验的破坏应变最小为1%(DTT） 储存引起的物理硬化 对经过RFTO和PAV老化结合料进行弯曲试验，至今尚未提出必须达到的标准值,2、沥青胶结料性能规范,PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82,(Rotational Viscosity) RV,90 90 100 100 100 (110) 100 (110) 110 (110),(Flash Point) FP,46 52 58 64 70 76 82,46 52 58 64 70 76 82,(ROLLING THIN FILM OVEN) RTFO Mass Loss 1.00 %,(Direct Tension) DT,(Bending Beam Rheometer) BBR Physical Hardening,28,-34 -40 -46 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -46 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -10 -16 -22 -28 -34,Avg 7-day Max, oC,1-day Min, oC,(PRESSURE AGING VESSEL) PAV,ORIGINAL, 1.00 kPa, 5000 kPa, 2.20 kPa,S 300 MPa,m 0.300,Report Value, 1.00 %,20 Hours, 2.07 MPa,10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31,(Dynamic Shear Rheometer) DSR G* sin ,( Bending Beam Rheometer) BBR “S” Stiffness & “m”- value,-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24,-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24,(Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin ,(Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin , 3 Pa.s 135 oC, 230 oC,CEC,2、沥青胶结料性能规范,如何选择胶结料PG等级,1）根据气候条件选择胶结料等级。 2）根据交通荷载、交通速度调整胶结料等级。,2、沥青胶结料性能规范,胶结料路面温度选择,选择沥青胶结料的设计温度是路面温度，高温设计温度是路表面下20mm处的路面温度，路面低温设计温度是在路表面的最低温度。 Superpave体系允许设计者规定路面高温、路面低温设计温度的可靠度来选择胶结料等级，可靠度是一年中实际温度不超过设计温度的百分率。,2、沥青胶结料性能规范,高温设计温度确定,1） SHRP高温设计温度模型 T20mm =（Tair-0.00618Lat2+0.2289Lat+42.2）0.9545 17.78 式中： T20mm 路表面下20mm处的温度， Tair 空气温度，单位 Lat 纬度,2）LTPP带有概率的高温温度模型 T(pav) =54.32 + 0.78T(air) - 0.0025Lat2 15.14 log10(H + 25) + Z(9 + 0.61air2 )1/2 式中： T（PAV） 路表面以下的路面高温温度， T(air) 空气温度， Lat 项目工地纬度，度 H 路表面下的深度，mm air 温度最高的7天平均温度的标准差， Z 根据标准正态分布表，Z=2.055，98%可靠度,2、沥青胶结料性能规范,高温设计温度确定,3）基于温度频率分布的PG高温等级 PGrel=PGd+ZPGd0.000034(Lat-20)2RD2 式中： PGrel选定可靠度水平下的PG等级， PGd 50%可靠度的PG等级， Lat 纬度， RD 目标车辙深度,取15mm。 当可靠度为98%时Z取2.055,2、沥青胶结料性能规范,低温设计温度确定,1) SHRP低温模型 SHRP研究者提出的路面低温温度认为路面低温稳定就是低温空气温度。 Td=Tair + 0.051d 0.000063d2 式中：Td =某一深度（mm）路面低温， T air=低的空气温度， d =路面深度，mm 2）加拿大修正公式 Tmin=0.859Tair+1.7 Tmin =低温路面设计温度 Tair =低的空气温度,2、沥青胶结料性能规范,低温设计温度确定,3）LTPP建议 Tpav = 1.56 + 0.72Tair 0.004Lat2 + 6.26log10(H + 25) Z(4.4+ 0.52air2 )1/2 式中： Tpav=路面下的低的路面温度， Tair=低的空气温度， Lat=项目工地纬度，度 H=路面下深度，mm air=平均的空气低温的标准差， Z=根据标准正态分布表，Z=2.055，可靠度98%,2、沥青胶结料性能规范,根据交通情况调整PG等级,对于设计荷载下低速度的道路，高温等级需要高一级，对于停滞的交通荷载、高温等级应提高两级。 对于重交通情况，也需根据交通量对高温等级进行调整。 根据交通量和速度调整高温等级称为“grade-bumping”(跳级)。,2、沥青胶结料性能规范,根据交通情况调整PG等级“跳级”规则,1. 静止交通平均交通速度70km/h。 4. 增加高温等级（一个等级等级6），不调整低温等级。 5. 考虑增加一个高温等级。 6. 设计的ESALs是20年设计车道预期的当量累计单轴荷载作用次数，而不管实际寿命是多少年。,3、Superpave集料规范,认同特性 路面专家认同集料的一些特定性质对性能优良的HMA相当重要，称为集料的认同特性，包括：粗集料棱角性、细集料的棱角性、扁平与细长颗粒含量以及粘土含量 料源特性 SHRP研究者认为集料其他的特性也很重要，这些特性由料源所决定，称为料源特性，包括：坚固性、安定性和有害物质,3、Superpave集料规范认同特性,粗集料棱角性 可以确定集料内部具较高的摩擦力以及很好的抗车辙能力。定义为大于4.75mm集料中具有一个或更多的破碎面的集料百分率。 细集料棱角性 确保细集料具有很好的内部摩擦力及抗车辙能力，定义为小于2.36mm集料未压实空隙率。 扁平与细长颗粒 指粗集料中最大与最小比大于5的集料的百分比。在施工过程中和以后的交通运营阶段，这种集料易于压碎。 粘土含量（砂当量） 粘土含量是集料小于4.75mm的部分中粘土含量百分率,0% 无破碎 100% ，2个或多个破碎面,Superpave集料认同特性要求,3、Superpave集料规范认同特性,3、Superpave集料规范料源特性,坚固性 指在洛杉矶磨耗试验中集料混合料损失百分率。反映在运输、施工和使用中粗集料抵抗磨耗和机械破坏的能力。 安定性 指集料混合物在硫酸钠或硫酸镁溶液中浸泡损失的百分率。反映集料在路用服务过程中的抵抗风化的能力，它可以用粗集料或细集料进行试验。 有害物质 定义为污染物（泥块、页岩、木块、云母、煤）等的质量百分率，可以采用粗集料和细集料来进行分析。,4、沥青混合料设计级配设计,控制点,最大密度线,限制区,4、沥青混合料设计级配设计,控制点 控制点设在最大公称尺寸、中间尺寸（ 4.75mm或2.36mm ）以及最小尺寸（0.075mm）处，控制点值依据公称最大尺寸大小而变化。 限制区 通常建议级配不要在这个区域内通过。通过限制区下部区域的级配常称作“驼峰级配”。早期的研究表明，驼峰级配会引起混合料变软，导致混合料抗永久变形能力下降。 随着研究的深入，严格控制原材料的质量，尤其是细集料只要满足了细集料棱角性指标的要求，就不会出现驼峰级配造成的危害，级配也就没必要要求避开限制区； 但由于一些地区沥青混合料中仍在使用部分天然砂，建议级配尽量能避开限制区，实在没有方法避开，只要集料指标、混合料体积性质指标满足要求，也是可行的。,4、沥青混合料设计级配设计,100,0,.075 .3 2.36 12.5 19.0,设计集料结构,通过百分率,筛孔尺寸（mm），0.45次方图,4、沥青混合料设计体积设计,几个概念矿料间隙率（VMA）,集料视密度,集料毛体积密度,沥青浸入的空隙,表面孔隙,集料有效密度,4、沥青混合料设计体积设计,矿料间隙率VMA包括空气空隙和有效沥青用量所填充的空隙，表示为总体积的百分率。,VMA = 矿质集料的空隙占毛体积的百分率， Gsb = 总的集料毛体积相对密度（g/cm3） Gmb = 压实混合料毛体积相对密度 Ps = 集料用量占混合料总质量百分率,04版施工规范中已经根据Superpave的设计思想进行了调整，对于设计空隙率为4的VMA标准已经采用了Superpave的设计标准，表明对VMA指标已经有了进一步的认识。,4、沥青混合料设计体积设计,影响VMA的因素很多，其中最重要的的因素是集料特性，如级配、表面纹理和形状 混合料设计中，如果设计VMA值接近最小值，在生产过程中可能会由于集料表面特性变化而导致VMA指标不满足要求，因此，混合料设计时VMA值不应小于最小值加0.5,集料最大公称尺寸 Min. VMA（） 9.5 mm 15 12.5 mm 14 19 mm 13 25 mm 12 37.5 mm 11,4、沥青混合料设计体积设计,几个概念空隙率（VV）,Superpave沥青混合料采用统一设计空隙率4，根据不同交通量采用不同的压实功以达到设计空隙率的要求，是比较科学和合理的 路面设计空隙率为4%，是工程界大量实践共识。4空隙率混合料不易老化，路面耐久，又可防止高温时沥青膨胀而形成推挤或车辙,4、沥青混合料设计体积设计,几个概念沥青用量（VFA）,交通量(millions of ESALs） VFA（） =30 65 - 75,4、沥青混合料设计体积设计,体积设计优势,旋转压实机更接近现场的压实过程 增加了混合料短期老化 加大了试件尺寸（150mm直径） 评价混合料的压实特性,4、沥青混合料设计设计步骤,体积设计步骤及流程,Superpave混合料体积设计步骤 1）原材料选择 2）设计集料结构选择 3）设计沥青胶结料含量选择 4）最大压实次数验证 5）混合料性能验证,4、沥青混合料设计设计步骤,沥青胶结料试验与选择 集料试验与选择 外掺剂试验与选择,1）原材料选择,2）设计集料结构选择,4、沥青混合料设计设计步骤,设计次数100次旋转压实，与路面实际的压实功比较匹配。 设计次数125次旋转压实设计的混合料，室内压实功要明显大于路面的压实功，路面现场碾压非常困难。 针对我国目前的路面现场压实机械，建议Superpave沥青路面旋转压实设计次数不要超过100次。,4、沥青混合料设计设计步骤,旋转压实仪 轴向和剪切作用 150 mm 直径试模 集料公称尺寸可达 37.5 mm 压实过程中测量高度 可以对压实过程进行评价,1.25o,活塞压力 600 kPa,30 rpm,4、沥青混合料设计设计步骤,设计级配确定后，采用设计级配4% 空隙率时估算沥青用量0.5，+1.0四种沥青用量进行设计压实次数下的旋转压实试验 根据试验结果绘制沥青用量与矿料间隙率（VMA）、饱和度（VFA）、矿粉与有效沥青之比（F/A）的关系曲线，然后采用内插法得到设计压实次数时空隙率为4% 的沥青用量作为设计沥青用量,3）设计沥青胶结料含量选择,4、沥青混合料设计设计步骤,4）最大压实次数验证,设计级配和设计沥青用量确定后，采用设计级配和设计沥青用量成型试件，验证在压实次数设定在N最大时对应的体积性质指标，验证指标包括： 矿料间隙率（VMA）、 设计压实次数时饱和度（VFA） 矿粉与有效沥青之比（F/A） 初始旋转次数的压实度%Gmm at in 最大旋转次数的压实度%Gmm at max,4、沥青混合料设计设计步骤,4）最大压实次数验证,%Gmm 在 N初始 89% 压实太快的混合料可能会是软弱混合料，在交通荷载作用下可能会不稳定 %Gmm在 N最大 98% 现场密度应该永远不会超过实验室N最大时的孔隙率，否则混合料在现场可能会被交通荷载过渡压密，导致很小的孔隙率，从而易产生车辙,4、沥青混合料设计设计步骤,粉胶比,有效沥青是在集料表面的沥青(没有被集料吸收的沥青),如果级配通过限制区的下方，可以考虑将粉胶比增加到0.8-1.6,5、沥青混合料路用性能评价,高温性能试验：车辙试验、高温蠕变试验 水敏感性试验：浸水马歇尔试验、AASHTTO T283试验、冻融劈裂试验 低温性能试验：低温小梁试验,5、沥青混合料路用性能评价,6.57.5%空隙率；饱水率6075% -18 ,16h；60 ,24h,准备6个试件 95 mm 高 3900 克 6.5- 7.5% 空隙率 代表使用中预计空隙率 测定3个试件 条件剩余3个试件 水溶 (60oC, 24 hr.) 冻融周期 将试样 (25oC) 恒温以确定 (条件) 湿试件抗拉强度,5、沥青混合料路用性能评价,生产配合比验证,目标配合比粗加工 优选矿料级配、确定最佳沥青用量 供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度 生产配合比精加工 选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡 通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量 生产配合比验证 确定生产用的标准配合比,5、沥青混合料路用性能评价,生产配合比验证,很重视目标配合比 但从料堆取样缺乏代表性，设计结果不能代表真正拌和机拌和的实际级配 直接做生产配合比，目标配合比设计没有意义 无法严格控制各料仓中不同材料的比例，因为不同冷料仓的料可能进同一个热料仓 目标配合比设计是控制冷料仓的依据 不重视试拌试铺阶段，认为主要是检验施工工艺 实际上只有通过拌和、摊铺、碾压，仔细观察才能判断配合比设计的合理性,三阶段是一个完整的整体，通过设计找到一个平衡点,5、沥青混合料路用性能评价,生产配合比验证,要点 级配 体积性质的一致性 沥青用量 与目标配合比的差异 棱角性的变化 集料除尘 新鲜矿粉替代回收粉尘 采用工地材料 结果用于QC/QA,5、沥青混合料路用性能评价,Superpave技术简介,Superpave施工技术,Superpave混合料设计,汇报提纲,沥青路面施工过程中，对于技术的正确理解是一个非常重要的前提条件，包括业主、监理、承包商都有必要对关键的质量控制重点及核心内容有共同的、正确的认识。 沥青路面的质量责任不完全是承包商的，由于业主的不合理的要求、片面的技术理解造成的质量问题比比皆是。 合理的工期安排、科学全面的质量控制标准等是业主的责任。 作为业主单位有时需要比承包商更深刻的了解关键技术。,Superpave施工技术,沥青路面施工过程中，施工质量的控制是实现设计意图的最重要的环节 “管理在于细节”,Superpave施工技术,Superpave沥青混合料施工,1.施工准备 2.原材料堆放与装运 3.拌和厂生产和控制 4.混合料运输 5.混合料摊铺 6.混合料碾压 7. 接缝 8.防止离析 9.其他注意事项 10.质量控制方法,1、施工准备基层和封层,Superpave沥青路面施工前，基层应平整、表面清洁、无浮土,1、施工准备基层和封层,Superpave沥青路面施工前，基层应平整、表面清洁、无浮土,1、施工准备基层和封层,1、施工准备基层和封层,1、施工准备机械设备,冷料仓,良好的温控系统 准确的称量系统,（1）沥青拌和楼：实际生产量应不低于180t/h，冷料仓的数量不宜少于56个，料仓之间隔板高度不小于50cm，配备计算机及打印设备 ，有良好的温控系统、热贮料仓、配备良好的二级除尘装置,1、施工准备机械设备,（2）摊铺设备：同一作业面须使用同一型号摊铺机,1、施工准备机械设备,（3）碾压设备：对双向4车道路面：12T以上双钢轮压路机3台、 3台25T以上胶轮压路机、1台小型双钢轮压路机,1、施工准备机械设备,（4）运输车：载重量20T以上的自卸汽车，运力足够、良好的保温措施,2、原材料堆放与装运,拌和厂要确保集料堆放场地清洁硬化，排水设施顺畅，防止泥土污染集料。堆放场地应制定有效的措施防止集料混掺，不同料堆之间必须分隔储存，防止集料交叉污染,2、原材料堆放与装运,拌和厂要确保集料堆放场地清洁硬化，排水设施顺畅，防止泥土污染集料。堆放场地应制定有效的措施防止集料混掺，不同料堆之间必须分隔储存，防止集料交叉污染,分小料堆卸料 斜坡式分层堆料 水平分层堆料,2、集料堆放方式,3、拌和厂生产和控制,主要的技术环节包括：集料的供给、集料的烘干和加热、集料的二次筛分、沥青的加热、沥青与集料的计量和拌和。,冷料仓,各冷料仓的供料比例应根据目标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Superpave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，接近料场生产14冷料的自然比例，拌和楼冷料进料比例比较均衡，更有利于计量控制,输送带,不同冷料仓的流量取决输送带马达的转速 冷料供料装置需标定得出集料供料曲线 人工调节仓门可以控制最大和最小流量 施工中不得随意变化冷料供应速度 生产配合比调试时，应进行流量标定,冷料仓,冷料仓数量不少于56个 冷料斗隔板的高度（50cm以上）需满足不同规格料不串料 冷料斗宜设置防雨棚,冷料仓出料口,矩形的出料口（易离析） 梯形的出料口（不易离析）,防止冷料仓离析与混料 不同梯形开口，人工松动 保证料位稳定，加高挡板，勤上料,集料的烘干和加热,大规模生产之前应检查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，影响沥青混合料的质量。 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，集料加热温度控制直接影响了Superpave沥青混合料的质量。,集料的二次筛分,热料仓筛网设置原则 尽量与冷料仓做到一一对应 对混合料级配中的关键筛网进行控制 对于养护工程，还应考虑各层交叉施工的不可避免，尽量做到各层混合料筛网可以共用 Sup-25热料仓筛网：03.5mm，3.56mm，611mm，11 19，1930mm Sup-20热料仓筛网：03.5mm，3.56mm，611mm，11 19，1926mm Sup-13热料仓筛网：03.5mm，3.56mm，611mm，1116mm 最小筛网是3mm、3.5mm或4mm，因拌和楼而异,混合料的拌和,间歇式拌和楼的拌和设备一般都采用双轴式浆叶搅拌机，双轴式浆叶搅拌机存在一个有限的拌和范围，装料过多或过少都会造成搅拌不均匀。,拌和时间,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35s，然后喷沥青，湿拌3035s，整个拌和周期4550s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。拌和时间过长会造成沥青氧化和老化，降低沥青混合料的耐久性。,拌和温度,不同类型沥青混合料拌和温度有所差异，普通沥青混合料拌和与压实温度一般由沥青胶结料的粘温曲线确定，改性沥青混合料的拌和、压实温度一般由沥青供应商根据产品特性提供； 如没有条件确定沥青混合料拌和温度，建议拌和温度 按下表取值：,4、沥青混合料运输,沥青混合料应采用较大吨位的自卸汽车运输，运输车辆的型号最好一致。车辆的数量和总运输能力应该较拌和机生产能力和摊铺速度有所富余。运输车辆应保证车厢清洁、干净； 严禁使用柴油作为隔离剂，隔离剂可选用菜油和洗涤剂混和液（菜油与洗涤液水的比例为1:10），有条件也可购买成品隔离剂。,拌和厂一般在运料车上检测沥青混合料出料温度 运料车应采取保温措施，在车厢顶部加盖油布和棉被，用以保温、防雨、防污染，建议在运料车卸料时，不要将覆盖油布掀开 运料车将沥青混合料运到摊铺地点后，应检查沥青混合料的到场温度；为了保证摊铺连续进行，开始摊铺前到场运料车数量不能少于5辆,4、沥青混合料运输,运料车卸料时应注意，不得碰撞摊铺机。 运料车卸料时，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。 注意运料车之间的衔接。,4、沥青混合料运输,5、沥青混合料摊铺,宜采用两台以上摊铺机成梯队作业，Superpave沥青混合料要采用高温碾压，相邻两台摊铺机距离不能过长，宜控制在515m之间； Superpave沥青混合料松铺系数一般在1.151.3之间。摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱、横坡； 重交通AH-70沥青混合料摊铺温度宜大于140，改性沥青混合料宜大于150，路表温度低于15时，不宜摊铺Superpave混合料。,6、沥青混合料碾压,Superpave沥青混合料属于骨架嵌挤型级配类型，骨架性强、较难压实，需在高温时进行碾压，这是Superpave沥青路面施工与常规沥青混合料施工最大的区别 高性能沥青混合料压实原则是“紧跟、慢压” 一般来讲，高性能沥青路面碾压包括初压、复压、终压三个阶段,6、沥青混合料碾压,初压,初压用10T 或10T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。 压路机应从低处往高处碾压，相邻碾压带应重叠1/31/2轮宽，压完全幅为一遍。 初压一般采用两台双钢轮振动压路机，各碾压一遍。 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。,初压,初压钢轮不能喷水太多，可采取间歇式或加设刮板,复压,Superpave沥青路面复压推荐采用2-3台大吨位轮胎压路机，碾压遍数经试铺段确定，不宜少于46遍。轮胎充气压力不小于0.5MPa，相邻碾压带应重叠1/31/2碾压轮宽。要求达到规定的压实度，并无显著轮迹。,复压,胶轮碾压：粘轮处理,严禁掺柴油,油污染现象 横断面上没有任何规则，仅少量集中在胶轮压路机轮迹带上 在施工的横接缝处和加宽段施工路段出现较多 油迹处并没有产生其他次生病害，路面总体状况良好,复压,复压,取芯情况 芯样侧面致密，并没有沥青向上移动的趋势 芯样抽提：油石比和级配均在正常范围内,复压,罪根祸首 柴油？ 植物油？,复压,复压,措施 胶轮不粘轮，尽量少涂刷隔离剂 拖把必须拧干，不能直接上,复压,对轮胎压路机，不必洒水。开始碾压之前必须将轮胎预热，除了开始阶段可能会沾轮要注意清理外，很快轮胎发热了就不会沾轮了。,复压,终压,终压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。Superpave终压温度不宜过低，路面压实成型的终了温度，重交沥青混合料不低于90，改性沥青混合料不低于100。,7、接缝,纵向接缝采用热接缝，即施工时将已铺混合料部分留下1020cm宽暂不辗压，作为后铺部分的高程基准面，然后再跨缝碾压以消除缝迹。,150mm,冷,热,横向施工缝采用平接缝，切缝时间宜在混合料尚未冷却结硬之前进行。原路面必须用切缝机锯齐，形成垂直的接缝面，并用热沥青涂抹，然后用压路机进行横向碾压，辗压时压路机应位于已压实的面层上，错过新铺层15cm，然后每压一遍，向新铺层移动1520cm，直至全部在新铺层上，再改为纵向碾压。如用其他碾压方法，应保证横向接缝平顺，紧密。,7、接缝,8、沥青路面离析,路面某一区域内沥青混合料主要性质的不均匀 沥青含量 集料组成 添加剂含量 路面的空隙率等 引起沥青路面的损害,沥青混合料离析的类型,级配离析 温度离析,级配离析,沥青路面上一些区域粗料集中，另一些区域细集料集中，使得混合料变得不均匀，在级配及沥青用量上与设计不一致，导致路面呈现出较差的结构和纹理特性， 一些区域由于细料集中、孔隙率小，可能出现泛油、车辙；而另一区域又可能由于粗料集中、孔隙率太大，而出现水损坏现象。,温度离析,是指沥青混合料在储存、运输及摊铺中受天气、施工机械影响，由于热量损失而出现温度差异的状况。 由于温度离析，路面会出现压实度不均匀的现象，摊铺面温度较低的区域将导致路面较高的空隙率和较高的粗糙度。这些区域由于透水，将出现松散、坑洼现象。温度离析造成的后果与骨料离析一样严重，都会导致沥青路面的早期损坏，大大缩短沥青路面的使用寿命。,沥青路面常见的离析一般可分为5种形态 卡车末端离析 中线离析 接缝/边缘离析 随机性离析 温度离析,离析表现形态,在刚摊铺完的一幅内出现翼状的离析，翼状的离析区域粗骨料比较集中，与原设计相比，这些离析区域的混合料级配更像开级配，如果离析较为严重，沥青路面短期内将会破坏，路面出现坑洞。 卡车末端离析主要原因是卡车不正确的卸料及摊铺机每次把运料车卸料铺完后才装料。,1）卡车末端离析,2）中线离析,一般是在摊铺的中间粗集料较为集中，这是由于摊铺时摊铺机将混合料由输送带卸到螺旋布料器时，粗集料滚到螺旋布料器的变速箱前面，集中在摊铺机的中间而造成了中线离析。,3）由于温度离析造成的中线离析,4）接缝边缘离析,这种离析通常出现在摊铺宽度的边缘，是由于摊铺机的螺旋布料器的转速不够，从而导致粗集料滚到了摊铺区域的边缘而形成了级配离析。,5）随机性离析,随意性离析的原因比较难发现，一般来说，连续性拌和楼和间歇式拌和楼均会出现随机性离析，其它施工环节也会造成一般性离析。,两幅路面温度离析（最大程度缩短摊铺机距离）,料车上的温度离析（做好覆盖、全方位包裹）,建议的离析的判定标准,预防离析,输送带导致集料离析,粗集料滚到边上,梯形的卸料口（不易离析）,1热料仓挡板,运料车正确装料方式,运料车正确装料方式,平衡装料 从拌和机向运料车上装料时，多次挪动汽车位置，平衡装料，减少离析,不要把每车卸的料都铺完，任何时候摊铺机中的混合料都不应少于其装载量的30%。 尽可能将料一次性卸到摊铺机的料斗。 摊铺机尽量少拢料，注意拢料时机和拢料幅度。可在运料车快要卸料前拢料，同时拢料幅度不宜过大，可选择拢1/31/2。,预防离析,摊铺机料斗的仓门要尽量开大，以保证有足够的料进入螺旋布料器进行摊铺。摊铺过程中螺旋应保持1/22/3的料位。 摊铺应连续。摊铺机要快速启动，摊铺中间尽量不要停下来。 保证螺旋布料器连续匀速旋转，施工中应保证螺旋运转的时间在80%以上。,预防离析,预防离析,如图所示的挡板能防止粗料滚到