沥青路面Superpave施工技术培训-2016.3.11

沥青路面Superpave施工技术培训-2016.3.11第一页，共81页。交流内容Superpave技术简介Superpave施工技术Superpave混合料设计第二页，共81页。关于SuperpaveSuperpaveSuperiorPerformingAsphaltPavements高性能沥青路面第三页，共81页。关于Superpave—为什么要做？

早期沥青路面损害问题突出通车1~2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第四页，共81页。关于Superpave—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第五页，共81页。关于Superpave—为什么要做？

主要解决内容美国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、再创新的艰辛过程第六页，共81页。关于Superpave—为什么要做？新疆西藏青海四川云南海南广西澳门香港台湾吉林辽宁内蒙古宁夏甘肃山西陕西重庆湖南贵州福建江西湖北浙江上海江苏安徽河南山东河北天津黑龙江广东江苏2760km广东260km浙江422km内蒙古1159km安徽200km宁夏118km重庆192km河南342km青海428km陕西167km云南180km江西458km山东1708km湖北1415km湖南424km甘肃758km贵州195km四川95km天津37km巴基斯坦167km11692公里第七页，共81页。关于Superpave—为什么要做？

江苏省13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。第八页，共81页。关于Superpave—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、江苏等地区的用户报告，高性能沥青路面每年节约每公里节约养护费用10万以上第九页，共81页。关于Superpave—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AC型沥青混合料相比，施工难易程度和工程造价基本相当。Superpave混合料特点第十页，共81页。关于Superpave—是什么？4~4.5cm改性沥青SMA-136cm改性沥青SUP-208~9.5cm普通沥青SUP-2536cm骨架密实型水泥稳定碎石20cm二灰土或低剂量水泥稳定碎石高速公路4cm改性沥青SUP-138cm普通沥青SUP-2032cm骨架密实型水泥稳定碎石20cm二灰土干线公路江苏省目前路面典型结构形式第十一页，共81页。关于SuperpaveSuperpave技术简介Superpave施工技术Superpave混合料设计第十二页，共81页。Superpave混合料设计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BruceMarshall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，规范中的设计方法第十三页，共81页。Superpave混合料设计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第十四页，共81页。Superpave混合料设计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第十五页，共81页。Superpave混合料设计沥青胶结料

PG64-22PerformanceGrade（性能等级）平均7天最高路面温度最低路面温度分级体系在气候的基础上提出：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。第十六页，共81页。Superpave混合料设计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第十七页，共81页。Superpave混合料设计集料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、安定性和有害物质第十八页，共81页。Superpave混合料设计集料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个或多个破碎面第十九页，共81页。Superpave混合料设计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。

第二十页，共81页。Superpave混合料设计级配设计第二十一页，共81页。Superpave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。第二十二页，共81页。Superpave混合料设计级配设计1000

.075 .3 2.3612.5

19.0设计集料结构通过百分率筛孔尺寸（mm），0.45次方图第二十三页，共81页。Superpave混合料设计矿料间隙率（VMA）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第二十四页，共81页。Superpave混合料设计矿料间隙率（VMA）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％第二十五页，共81页。Superpave混合料设计沥青饱和度（VFA）在配合比设计过程中，首先应合理的设计一个VMA值，但如果仅考虑VMA值，而不考虑VFA值也是不合理的，为此检查VFA也是十分重要的体积指标，VFA过大，会引起路面的车辙、推移、泛油等；如VFA过小会导致沥青混合料的之间粘结不够，导致混合料的松散。第二十六页，共81页。Superpave混合料设计空隙率(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第二十七页，共81页。Superpave混合料设计粉胶比粉胶比和沥青混合料性能具有很好的相关性，直接影响混合料高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性。粉胶比影响沥青混合料高温稳定性能，低温抗裂性、抗疲劳性能及水稳定性。所有沥青混合料性能试验都表明，存在一个最佳粉胶比范围。Superpave设计标准规定粉胶比的要求范围为：0.6～1.2，对于粗级配混合料可以放宽到0.8～1.6。第二十八页，共81页。Superpave混合料设计目标配合比设计步骤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）混合料性能验证第二十九页，共81页。Superpave混合料设计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第三十页，共81页。Superpave混合料设计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第三十一页，共81页。Superpave技术简介Superpave施工技术Superpave混合料设计第三十二页，共81页。Superpave混合料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”第三十三页，共81页。Superpave混合料施工技术1施工准备2原材料堆放与装运3拌和厂生产与控制4混合料运输5混合料摊铺6混合料碾压7Superpave沥青质量控制8技术应用中的问题及解决建议第三十四页，共81页。Superpave混合料施工技术—施工准备Superpave沥青路面施工前，基层应平整、表面清洁、无浮土第三十五页，共81页。Superpave混合料施工技术—施工准备稀浆封层含有大粒径碎石、结团矿粉或摊铺机刮板未清理干净摊铺机内稀浆量不稳定或封层机牵引车速度不稳定出现厚度不均的波浪矿料级配不合理、油石比小、清扫不干净造成松散脱皮水量过大，出现泛浆第三十六页，共81页。Superpave混合料施工技术—施工准备冷料仓（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良好的温控系统准确的称量系统第三十七页，共81页。Superpave混合料施工技术—施工准备（2）摊铺设备：同一作业面尽量使用同一型号摊铺机第三十八页，共81页。Superpave混合料施工技术—施工准备（4）运输车：载重量20T以上的自卸汽车，运力足够、良好的保温措施运输车保温第三十九页，共81页。Superpave混合料施工技术—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，防止集料交叉污染第四十页，共81页。Superpave混合料施工技术—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，防止集料交叉污染第四十一页，共81页。Superpave混合料施工技术—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。第四十二页，共81页。Superpave混合料施工技术—拌和厂生产和控制

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，应进行流量标定第四十三页，共81页。Superpave混合料施工技术—拌和厂生产和控制

冷料仓数量不少于5~6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第四十四页，共81页。Superpave混合料施工技术—拌和厂生产和控制

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。集料的烘干和加热第四十五页，共81页。Superpave混合料施工技术—拌和厂生产和控制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Sup-20热料仓筛网：4mm、6mm、11mm、16mm、23mm4mm、6mm、11mm、23mm第四十六页，共81页。Superpave混合料施工技术—拌和厂生产和控制

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。沥青混合料拌合第四十七页，共81页。Superpave混合料施工技术—拌和厂生产和控制

Superpave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3～5s，然后喷沥青，湿拌30～35s，整个拌和周期45～50s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。沥青混合料拌合第四十八页，共81页。Superpave混合料施工技术—拌和厂生产和控制

混合料类型沥青加热温度矿料加热温度出料温度混合料废弃温度70#道路石油沥青1605℃1755℃1605℃190℃沥青混合料拌合温度第四十九页，共81页。Superpave混合料施工技术—混合料运输123第五十页，共81页。Superpave混合料施工技术—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。第五十一页，共81页。Superpave混合料施工技术—混合料运输

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辆第五十二页，共81页。Superpave混合料施工技术—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。第五十三页，共81页。Superpave混合料施工技术—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5～15m之间Superpave沥青混合料松铺系数一般在1.15～1.3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℃，路表温度低于15℃时，不宜摊铺Superpave混合料。第五十四页，共81页。Superpave混合料施工技术—碾压第五十五页，共81页。Superpave混合料施工技术—碾压初始的压实集料移动附加的压实沥青移动表面平整初压终压复压压实：进行沥青路面的碾压时，一般分为初压、复压、终压三个阶段，并应在温度尽量高的情况下完成碾压，达到压实度要求。第五十六页，共81页。Superpave混合料施工技术—碾压①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。②压路机应从低处往高处碾压，相邻碾压带应重叠1/3~1/2轮宽，压完全幅为一遍。③初压一般采用两台双钢轮振动压路机，各碾压一遍。④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。初压第五十七页，共81页。Superpave混合料施工技术—碾压初压初压钢轮不能喷水太多，可采取间歇式或加设刮板第五十八页，共81页。Superpave混合料施工技术—碾压复压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4~6遍。轮胎充气压力不小于0.5MPa，相邻碾压带应重叠1/3~1/2碾压轮宽。要求达到规定的压实度，并无显著轮迹。第五十九页，共81页。Superpave混合料施工技术—碾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℃。终压第六十页，共81页。Superpave混合料施工技术—质量控制工程施工开始前以及施工过程中都应该对照原材料的质量要求进行检查。特别当发生材料来源或规格的变化时，必须对材料来源、材料质量、数量、供应计划、材料场堆放及储存条件等进行检查材料稳定性至关重要原材料质量控制第六十一页，共81页。Superpave混合料施工技术—质量控制沥青混合料质量控制Superpave沥青混合料质量主要主要包括两部分，一是沥青混合料级配组成，二是沥青混合料体积性质指标；沥青混合料质量控制主要目的就是保证沥青混合料油石比、级配以及体积指标均满足要求；其次，沥青混合料质量控制还包括混合料出料温度、摊铺温度以及混合料外观情况。第六十二页，共81页。Superpave混合料施工技术—质量控制Superpave混合料质量控制标准编号检查内容频率要求1出料温度随时检查符合施工时的温度规定2混合料外观随时检查拌和均匀，无花白料3摊铺温度1次/车普通沥青混合料>140℃4碾压温度随时检查符合施工时的温度规定5矿料级配混合料1次/1000吨0.075mm筛孔料的误差2%≤4.75mm筛孔料的误差4%>4.75mm以上筛孔误差5%6油石比与设计值差-0.3%，+0.3%7最大理论密度实测与计算确定(0.015)8空隙率生产配合比时空隙率1%9VMA生产配合比时的VMA1%10VFA生产时不作要求第六十三页，共81页。Superpave混合料施工技术—质量控制现场控制沥青路面现场检测指标很多，如压实度、高程、平整度、厚度、渗水系数等。但压实度和路面渗水系数是决定响沥青路面质量的两个重要指标；目前，建议对压实度采用马氏压实度和理论压实度“双控”，并将路面渗水系数提到很高的位置。第六十四页，共81页。Superpave混合料施工技术—问题及解决方案雨后混合料拌和问题第六十五页，共81页。Superpave混合料施工技术—问题及解决方案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第六十六页，共81页。Superpave混合料施工技术—问题及解决方案离析级配离析温度离析第六十七页，共81页。Superpave混合料施工技术—问题及解决方案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，而出现水损坏现象第六十八页，共81页。Superpave混合料施工技术—问题及解决方案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