SBS改性沥青Superpave20路面施工工法

1、SBS改性沥青Superpave20路面施工工法公路运输业的发展，热拌沥青混合料在重交通路面上的应用不断增加，但其使用效果却并不尽如人意。由于交通量的剧增，轮胎气压和轴载的增加，更严格的环境要求，以及新材料层出不穷，许多完全满足现行规范的沥青路面仍发生了车辙和剥落，低温开裂等早期破坏，也就是说现行规范不能完全控制沥青路面的某些早期损坏。Superpave是一个全新的、内容广泛的沥青混合料设计和分析体系，也是美国公路战略研究计划（SHRP）的一个成果，是开发基于性能的沥青胶结料规范和研究改进混合料设计方法。Superpave体系的特性是在于试验是在更能体现路面实际服务状况的温度和老化条件下进行的

2、。为切实提高高速公路沥青路面施工质量，推广superpave新技术在浙江省内应用，省交通厅要求，在浙北某高速公路首次采用Superpave配合比设计方法设计的沥青混合料路面，经过试铺和不断总结提高，施工过程顺利，铺筑好的沥青路面，经交通厅质监局组织的严格检测，各项指标都好于普通改性沥青混凝土路面，满足规范要求。一、工法特点1.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。2.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。3.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。4.

3、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。二、适用范围同普通沥青混合料设计方法，适用于新建和改建公路的路面各结构层次。三、SBS改性沥青Superpave201 设计原理。Superpave混合料设计系统根据工程所在地的气候和设计交通量，把材料选择与混合料设计都集中在方法中，该方法要求在设计沥青路面时，充分考虑在服务期内温度对路面的影响，要求沥青路面在最高设计温度时能满足高温性能的要求，不产生过量的车辙；在路面最低设计温度时，能满足低温性能的要求，避免或减少低温开裂；在常温范围内控制疲劳开裂。对于沥青胶结料，采用旋转薄膜烘箱试验来模拟沥青混合料在拌

4、和站与摊铺过程中的老化；采用压力老化容器模拟沥青在路面使用过程中的老化。对于集料，在进行沥青混合料集料级配设计时，采用控制点与限制区的概念来限定、优选试验级配设计。对于沥青混合料试件采用旋转压实仪制备。在试件压实过程中，记录旋转压实次数与试件高度的关系，从而对沥青混合料的体积特性进行评价。2原材料（1）沥青：根据路面服务的气候条件选择胶结料等级。不同胶结料的区别在于，必须满足各自规定的最高和最低路面温度时的规范值，同时根据交通荷载、交通速度调整胶结料等级。（2）集料：根据集料的两大特性选择集料。集料两大特性包括材料的认同特性和料源特性。认同特性包括粗集料的棱角性、细集料的棱角性、扁平细长颗粒含

5、量、和粘土含量四个部分。料源特性包括集料的坚固性、安定性、有害物质。这些特性都是由材料的料源确定的。2 配合比设计（1）根据选定的原材料进行各项密度、筛分、棱角性、针片状、磨耗等原材指标试验。（2）根据级配控制点、限制区控制要求，试配三条粗、中、细级配。原则上三条曲线都应在控制点之内，限制区之外。一般级配曲线都是在限制区下方。Superpave允许但不建议级配通过限制区上方。（3）试拌合成级配确定之后，根据比例计算集料混合料的合成毛体积密度和合成表观密度。（4）下一步是通过旋转压实仪压实试样和确定每种试拌合成级配的体积特性，进行试拌合成级配的评估。每种级配至少旋转压实两个试样。 用于旋转压实的

6、试拌混合料沥青用量可以用相似材料的经验为基础作估计。如果没有经验，可以通过估计合成级配的有效相对密度和采用下面的计算方法对每个试拌合成级配进行尝试胶结料含量的确定。 合成级配的有效相对密度按下式估算：Gse=Gsb+C*(Gsa-GsbC-一般取值0.8，可以根据设计者的判断调整，吸水性材料可以要求接近0.6或0.5的值。Gse-合成有效相对密度Gsa-合成表观相对密度Gsb-合成毛体积相对密度吸收进集料中的沥青胶结料按下式估计：Vba=Ps*(1-Va/(Pb/Gb+Ps/Gse*(1/Gsb-1/GseVba-吸收的胶结料的体积，cm3/cm3(混合料Pb-胶结料含量(假定0.04 Ps-

7、集料的百分数(假定0.96Gb-沥青胶结料的相对密度(假定1.02，或实测Va-空隙体积（假定0.04 cm3/cm3混合料）有效胶结料Vbe体积可以通过下式确定：Vbe=0.081-0.02931*ln(SnSn-集料合成级配的公称最大筛孔尺寸（英寸）最后，初始试拌沥青胶结料(Pbi的含量可以通过下式计算：Pbi=Gb*(Vbe+Vba/(Gb*( Vbe+Vba+Ws*100%Pbi-胶结料的百分数Ws-集料的质量，g。Ws= Ps*(1-Va/( Pb/Gb+Ps/Gse根据上式，试拌沥青用量确定后，采用拌和机拌制混合料，每种级配至少需拌四盘混合料，用于旋转压实成型和最大理论密度试验。试

8、样要在规定的温度下拌和，然后以松散混合料的形式置于烘箱中的平底盘里，放入设为压实温度的烘箱中进行两小时的短期老化，最后取出试样，压实成型试件或允许松散状态冷却进行理论密度试验。进行压实前对旋转压实的试模也放入烘箱中加热。将旋转压实仪的旋转次数设定在设计旋转次数。在混合料两小时老化后马上进行试样成型，试模底下和上面也需垫滤纸，在旋转压实过程中需记录在初始压实次数时和设计压实次数时的高度。达到设计旋转次数后旋转压实仪自动停止，然后卸下顶盖，脱摸。成型试件要求高度需达到115mm±5mm。试样冷却后进行表干法密度检测即可。对另两盘混合料冷却分散后进行最大理论密度试验，理论密度试验宜采用进口

9、仪器检测。对试拌合成级配的试验结果进行评价。根据试验结果计算每种级配的空隙率、矿料间隙率等。Superpave混合料体积设计的主要前提就是，每次试拌的沥青胶结料的量要准确，这样才能精确达到在设计旋转次数下，压实度为96%或者空隙率为4%。很显然对于三种级配的试拌就不会有这样的结果。由于试样在设计旋转次数下表示出不同的空隙率，其他体积和压实特性就不能完全比较。因此需用另外一个公式确定为达到4%空隙率的预估胶结料含量、初始压实度、间隙率等其他一些性能指标。然后通过评价选定一个合适的级配。预估公式如下：P预估=Pbi-0.4*(4-Va P预估-预估胶结料的百分数Pbi-初始（试拌）胶结料百分数Va

10、-在设计旋转次数下的空隙率VMA预估=VMA初始+C*（4.0-Va）VMA初始-对应试拌沥青胶结料量的VMA。C-恒定（或0.1或0.2）如果Va大于4.0%，C=0.2。如果Va小于4.0%，C=0.1。VFA预估=100%*（VMA预估-4.0）/VMA预估对于在初始压实次数时的压实度%Gmm预估N初始=%Gmm试验N初始-（4.0-Va）%Gmm试验N初始-试拌初始压实度粉胶比D.P.=P0.075/Pbe预估Pbe预估-有效沥青胶结料含量（以混合料质量的百分数表示）Pbe预估=（Ps*Gb）*(Gse-Gsb/(Gse*Gsb+ Pb预估（5）在级配选定之后，接下来进行最佳沥青用量的

11、确定。根据选定级配和预估沥青用量，预估沥青用量±0.3、预估沥青用量±0.5，及+1%。分别进行旋转压实试验和理论密度试验，试验方法如上，根据试验结果绘制沥青用量与各项指标的关系曲线图。根据设计空隙率4%对应的沥青用量即为最佳沥青用量。从各关系曲线上查的最佳沥青用量对应的各项指标即可。（6）最佳沥青用量的验证在级配曲线及最佳沥青用量确定之后，接下来进行最大旋转次数压实度的验证，是否符合设计要求。如我们标的设计要求（见表1）Superpave20技术指标表1混合料类型压实度 (%N初始N设计N最大Sup20899698在符合要求后，接下来根据需要委托进行各项性能指标如：动稳定

12、度、残留稳定度、冻融劈裂试验。 （7）最后根据规范要求进行马歇尔击实试验验证级配和沥青用量。由于旋转压实的压实功大于马歇尔击实，因此在旋转压实空隙率为4%时，对应的马歇尔击实空隙率将大于旋转压实空隙率0.81.2%,即4.85.2%。对于马歇尔指标要求及Superpave指标要求（设计要求）如下表2，表3：表2 Superpave20技术指标混合料类型压实度 (%VMA（%）VFA（%）F/AAASHTO T283(%N初始N设计N最大Sup208996981365750.61.280注：当级配在禁区下方通过时，粉胶比可取值0.81.6。表3 Superpave20混合料马歇尔技术指标沥青混合

13、料类型空隙率（%）稳定度（KN）流值(0.1mmVFA（%）VMA（%）残留稳定度(%冻融劈裂强度比(%Sup2046820506070138580四、施工工艺要点1.下承层检查。在下面层经监理工程师检验合格后方可进行粘层的施工。清扫下面层上的杂物，在施工段落两端设置标志牌，禁止非施工车辆和行人通行。2.洒布粘层油。粘层油采用全电脑自动控制的沥青洒布车喷洒。该车配置计算机控制系统、雷达测速系统和自动加热系统，喷洒均匀，可精确控制洒布量，并能根据施工需要调节洒布宽度。施工前，根据要求的喷洒量设定程序并输入电脑，然后检查洒布车油泵系统，加热使每一个喷头均能自由喷洒。根据现场情况调节喷头高度及喷洒角

14、度，根据路面宽度设置每幅喷洒宽度。调节完成后，沥青洒布车按事先画出的标线前进，接缝要顺直，纵向搭接宽度1015cm，喷洒不留空白。粘层油的喷洒量为0.30.6L/m2。粘层油洒布要求一次喷洒均匀。3.沥青混凝土拌和。沥青拌和楼采用生产能力大于300t/h的间歇式沥青砼拌和楼，集料用装载机送入拌和楼的冷料仓内，矿粉装入矿粉储存罐内。按照生产配合比，采用电脑自动加入各种集料的数量，沥青加热温度控制在160165，集料加热温度控制在190220，混合料出料温度控制170185，出料温度超过195则予以废弃，出场时设专人检测混合料外观及出厂温度，不符合要求的混合料不得出厂。拌和时间不少于50s，干拌时

15、间不少于5秒，拌和厂拌和的沥青混合料应均匀一致、无花白料、无结团成块或严重离析现象。4.沥青混合料运输。应根据拌和楼、摊铺机施工能力和混合料运距确定运料车数量，确保运输能力满足施工要求。自卸车装料前要清扫车厢，为防止沥青与车厢板粘结，车厢侧板和底板可涂一薄层乳化沥青，但不得有余液积聚在车厢底部。运输车装料时，采用多次移动车位卸料，并在车厢侧板焊接钢板，以减少粗细料离析，在运输及卸料全过程中覆盖苫布防止温度离析。运输车在途中不得随意停歇，按指定路线进入施工场地。开始摊铺时在施工现场不少于5辆运输车等候，运料车倒车时距摊铺机0.10.3米时应停止，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机

16、推动前进。5.沥青混合料摊铺。沥青混合料到达施工现场后，温度应不低于165。摊铺机在摊铺前，需分二次加热，当熨平板加热到100以上时，方可进行摊铺，单幅路面采用两台ABG423摊铺机进行摊铺，前后相距1020米。摊铺机找平采用两台（每台摊铺机各一台）非接触式平衡梁。摊铺机初起前20米采用 11.5米/分钟速度摊铺，当运行到正常后，速度调整到2.53.0米/分钟左右的正常速度。摊铺机在正常运行当中不得随意调整摊铺速度及振动频率，同时送料器要保持均速送料，送料高度应高于送料器高度的2/3，并保证摊铺机全宽度断面上不发生离析。摊铺机初运行时，要经常检测摊铺高程及摊铺厚度，以及熨平板水平情况，不符要求

17、及时进行调整。摊铺不得中途停顿，做到缓慢、均匀、不间断，摊铺过程中一天收一次料斗，摊铺好的沥青混合料应紧跟碾压。在摊铺过程中，配置一名专职质检员用玻璃温度计负责检测温度，并做好记录。6.碾压(1碾压分初压、复压、终压进行：碾压应投入4台双钢轮振动压路机和3台皮轮压路机。初压采用2台10吨双钢轮振动压路机紧跟在摊铺机后面，一台摊铺机跟一台压路机，开始碾压时温度应不低于150，碾压速度在23KM/h；初压后及时进行复压，复压采用3台26吨胎式压路机和2台10吨双钢轮振动压路机组合碾压，碾压速度控制在34.5KM/h；终压采用1台双钢轮振动压路机，碾压速度控制在36KM/h，碾压终了温度不得低于90

18、。(2碾压工艺为：初压采用双钢轮振动压路机静压半遍，振压半遍；复压先用双钢轮压路机振压三遍，接着轮胎压路机碾压三遍；复压后紧接着进行终压，终压采用双钢轮振动压路机静压两遍，以消除轮迹为准。(3在碾压过程中要注意碾压温度及碾压方法。压路机应从外侧向中心碾压。相邻碾压带应重叠1/3 1/2轮宽，最后碾压路中心部分，压完全幅为一遍。碾压时驱动轮要面向摊铺机，特别要遵循紧跟、慢压、高频、低幅、小水的原则。对压路机无法压实的桥梁、挡墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分等局部地区，应采用小型振动夯夯实。碾压过程中压路机有沥青混合料粘轮现象时，可向碾压轮洒少量水或加洗衣粉的水。轮胎压路机在连续碾压一段时间轮胎

19、已发热后可停止向轮胎洒水。压路机不得在未成型、未冷却的路段上转向、调头或停车等候。7.接缝处理(1横缝。每天摊铺结束处或施工中被迫停工时间较长处都应设置横接缝。用3米直尺在碾压好的端头处检查平整度，选取离平整度尺的点，画上直线切割，将废料弃掉，并清理干净接缝处。接缝处摊铺沥青混合料时，在接缝端面涂刷一道粘层油。将熨平板放到已压实好的路面上，在路面和熨平板之间垫一块厚度与压实系数相同的钢板。预热熨平板，使其温度同混合料的温度，第一车混合料的温度以摊铺温度上限为好。为了保证横接缝处的平顺，摊铺后即用三米直尺检查平整度，去高补低，用双驱双振（不振动）压路机沿路横向碾压或斜向碾压，碾压时压路机的滚筒大

20、部分在已铺好的路面上，仅有10-15厘米的宽度压到新摊铺的混合料上，再逐渐移动跨过横向接缝，然后改为纵向碾压，直至达到规定的密实度为止。碾压初期应对接缝处及其附近加强检查，力求消除各类常见的质量缺陷。（2）纵缝。纵向热接缝发生在两台平行作业的摊铺机的连接处。摊铺时摊铺机采用梯队作业，尽量控制好前后两台摊铺机之间的距离。接缝处熨平板应重叠5-10cm，使接缝两侧平齐，碾压时应做到全幅一起碾压保证接缝的均匀一致性。前一摊铺带必须先碾压时，在靠近后一摊铺带的一侧边部应留出20 cm左右暂不碾压，作为后一摊铺带的标高控制基准，最后作跨缝碾压以消除缝迹。沥青路面施工应尽量避免出现纵向冷接缝，如遇到特殊原

21、因必须设置时，一般采用切割法设缝，当再次铺筑时，用强力鼓风机吹干净接缝处，并涂抹粘层油。纵向接缝的碾压方式与横接缝类同。8.沥青砼路面施工应注意的问题（1）专人清扫各种型式的找平拖件运行轨道，不允许存在任何散料。（2）局部高差过大的路段要提前修整，防止沥青面层过厚或过薄，影响平整度。（3）检查摊铺厚度的变化，实际摊铺5米后就要检查。如厚度异常，则旋转控制器手柄。不要一次调得过多、过快，以免铺筑面产生突然的凹凸，路面平整度反而不好。调整时要在20米范围内调到要求的数值。（4）经常核对熨平板构成作业角的误差。检查熨平板水准气泡和横坡控制器的显示是否一致，并进行调整。（5）检查横坡控制器，在20米长

22、的铺筑范围内用水准仪测量，并计算其横坡，做必要的调整。（6）及时检查平整度，检查已铺路面是否有凹凸现象，若有此情况应检查纵向控制器是否感应度过高，而频繁围绕零区搜索小误差，使大臂液压缸产生了振动。检查液压缸内液压油流量是否不足，压力下降。另外电瓶的电力不足或混合料质量不好也会发生此情况。（7）对已铺筑完毕的路段要采取保护措施，防止污染。9.交通管制。待下面层摊铺完成并自然冷却，且混合料表面温度低于50后，方可开放交通。五、机具设备（见表4）表4 主要机具设备表序号名称规格单位数量备注1234568沥青混凝土拌和楼沥青混和料摊铺机轮胎压路机双钢轮压路机载重自卸车装载机沥青洒布车300T/h150

23、0m/h25T10T15T50，60台台台台辆台辆13342021带热储仓和自动计量装置六、劳动组织（见表5）表5 劳动组织序号作业组主要作业内容人数技术员技工普工1拌和楼拌和楼操作、上料2432试验组材料、混合料试验及其他3243运输组混合料运输204放样测量现场放样测量2145下封层组做封层1346摊铺组现场摊铺混合料12107碾压组碾压155七、质量控制施工中严格按照交通部部颁标准公路沥青路面施工技术规范、施工招标文件以及总监办颁发的技术文件执行。1.原材料质量控制（1）要注意粗细集料和填料的质量，从源头抓起，对不合格的矿料，不准运进拌和厂。（2）堆放各种矿料的地坪必须硬化，并具有良好的

24、排水系统，避免材料被污染；各品种材料间应用墙体隔开，以免相互混杂。（3）细集料及矿粉宜覆盖，细料潮湿将影响喂料数量和拌和机产量。2.人员到位，各主要岗位安排有施工经验和责任心强的专业人员负责，确保工程质量。3.在设备方面，根据需要选择合理配套的施工设备，专人操作。对机械设备进行定期的维护和保养，确保机械设备的完好性。4.合理组织、周密安排确保施工连续进行。5.严格控制温度，主要包括碎石温度、沥青温度、混合料温度、摊铺温度及各阶段的碾压温度，要注意加强运输过程中的保温措施，使各工序温度控制在规范规定范围之内。6.加强拌和楼出料质量检测，严格按试验检测频率进行，做到不合格的混合料不出场。试验室在每

25、天施工前对冷料进行筛分验证级配，特别控制冷料0-2.36mm集料中的0.075mm通过率12%。施工过程中取混合料验证级配、沥青用量、旋转压实空隙率、马歇尔空隙率、及间隙率、饱和度等指标，并及时对试验结果进行统计分析。施工好后的路面进行渗水、取芯验证压实度、空隙率等指标。(1Superpave混合料主要控制指标。 级配控制见表6，表7表6 Superpave20设计集料级配限制区界限筛网尺寸禁区范围0.30.61.182.36最小13.716.722.334.6最大13.720.728.334.6表7 Superpave20设计集料级配控制点界限筛网尺寸禁区范围1912.52.360.075最

26、小90232最大10090498指标控制见表8表8 Superpave20技术指标表混合料类型压实度 (%VMA（%）VFA（%）F/AAASHTO T283(%N初始N设计N最大Sup208996981365750.61.280注：当级配在禁区下方通过时，粉胶比可取值0.81.6，见表9，表10。表9 Superpave20混合料马歇尔技术指标表 沥青混合料类型空隙率（%）稳定度（KN）流值(0.1mmVFA（%）VMA（%）残留稳定度(%冻融劈裂强度比(%Sup2046820506070138580表10 Superpave混合料施工控制项目检查频率质量要求或允许差试验矿料级配，与生产配合

27、比标准级配差（%）0.075mm每台拌和机每天上、下午各1次±2±1.5拌和厂取样，用抽提后的矿料筛分2.36mm±44.75mm±5沥青含量与生产设计的差(%每日每机上、下午各1次-0.1、+0.2拌和厂取样，离心法抽提旋转压实空隙率上下午各一次生产配合比空隙率±1%拌和厂取样，室内成型试验VMA上下午各一次生产配合比VMA±1%马歇尔试验；稳定度(KN不小于每日每机上、下午各1次8拌和厂取样，室内成型试验流值（0.1mm）2050空隙率（%）生产配合比±1压实度（%）每层1次/200m/车道不小于97(旋转压实密度不小于

28、98(马歇尔密度9397(最大理论密度现场钻孔试验(用核子密度仪随时检查渗水系数不大于与压实度相同合格率80%60ml/min改进型渗水仪7.严格控制压实工艺，防止随意性。由于Superpave为骨架型结构，不同于AC的悬浮密实结构。其设计旋转压实空隙率4.0%，对应马歇尔空隙率近5.0%。在外场压实度98.0%的情况下，现场空隙率将达到7.0%。为了保证混合料渗水系数60ml/min合格率大于80%，因此项目部加大了压路机数量的投入（钢轮四台、轮胎三台）加强现场碾压，每台压路机进行加水增重，并遵循“紧跟、慢压、高频、低幅、小水”的原则。确保现场各项指标符合设计要求。8.时刻注意天气变化情况，

29、与当地气象部门保持紧密联系，尽量减少阵雨天气施工，防止混合料受雨淋，影响路面质量，并设置临时性躲雨棚。八、安全措施和环保1.所有工作人员都应戴安全帽及必要的防护用品。2.重点做好夏季的防暑降温工作，发放各类清凉降暑用品。3.特殊工种人员除进行一般安全教育外，还必须进行本工种专业安全技术培训，经考核合格持证后，方可独立操作，并按有关规定做好证书的复审，复训管理工作。4.拌和场内设置明显的告示牌，严禁非工作人员进入施工区，严禁任何人在冷料仓下面穿行，严禁任何人靠近或接触高温设备。5.非相关工作人员不得进入拌和楼控制室，控制室内各类开关和按钮只能由操作人员控制，他人不得乱动。6.待下面层摊铺完成并自然冷却，且混合料表面温度低于50后，方可开放交通。7.在拌和场采取场地硬化，做好沟渠，集中收集排放雨水