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摘要：提出了superpave技术在哈磴高速公路施工中的应用，明确了superpave沥青混合料设计特点。
关键词：哈磴高速;superpave; 技术特点
Abstract: This paper presents the application of Superpave technology in Dengkou expressway construction, the design features of Superpave Asphalt mixture.
Key words: Dengkou high speed; Superpave; technical characteristics
中图分类号：TV544+.92
一、引言
现阶段我国高速公路沥青路面病害时有发生，路面早期损坏屡屡发生。路面病害主要表现在沥青路面高温车辙，低温开裂，疲劳开裂和水损害引起的路面破坏，其主要原因是交通量的剧增和车载的增加，使现有的沥青路面已不足以抵抗重载作用。为此除了从设计角度考虑路面结构等方法之外，提高沥青及沥青混合料的路用性能是行之有效的途径。因此采用高性能沥青混合料是提高路面低温稳定性和使用质量的一个重要措施。
哈磴高速公路高性能沥青路面是将superpave技术结合我国现状和内蒙古地区气候特征对沥青及沥青混合料进行设计的。
二、高性能沥青及沥青混合料（superpave）
沥青及改性沥青确定
1、沥青及改性沥青选用依据
沥青材料是分子结构非常复杂的粘弹性材料，在沥青混合料中起着胶结作用，它的性能好坏直接关系到沥青路面的性能，它不仅影响到路面的抗车辙性能，而且对路面低温开裂起到关键作用。
哈磴高速公路是以我国现行规范及superpave沥青结合料规范指标为选择依据。原因是沥青材料是一种粘弹性材料，它是随着温度变化而变化。我国现行规范中规定根据我国地理位置的气候分了各地区采用的沥青标号作为道路建设中使用沥青标号，是以250C针入度划分沥青标号。而针入度表现的是沥青中温性能，600C运动粘度表示了高温粘性，但沥青低温时的弹性状态就不能合理确定。而superpave结合料规范将沥青按PG等级分级，是将地区的平均7天最高路面设计温度和极限最低路面设计温度来划分沥青等级。根据道路等级，交通量确定保证率为95%（平均值）或98%。它采用3种样品：（1）原样沥青（即试验代表运输，储存和装卸）；（2）RTFOT后的残留沥青；（3）RTFOT后又经PAV老化的残留沥青，评价各种路用性能指标，包括高温时抵抗永久变形的能力，低温时抵抗路面低温开裂能力，抗疲劳破坏的能力，抗老化性能，施工安全性等。在确定沥青的PG等级时，要充分考虑气候条件及交通条件（交通量及车速车辆停驻时间），有时需提高一个或两个PG高温等级选择沥青标号；哈磴高速公路在对沥青材料除按JTGF40-2004规范要求的试验方法进行检测外，还采用了动态剪切流变（DSR）试验用来评价沥青粘弹性特性，可考察沥青高温和中温下的粘性、弯曲梁流变试验（BBR）可考察沥青在低温条件下的应变能力；压力老化后的弯曲梁流变试验是模拟沥青经过长时间（20年）使用后的疲劳老化性能；通过以上试验能使沥青性能直接与路面野外性能相连起来进行评价。
2、高性能路面沥青的确定
（1）根据气温选择沥青PG等级
哈磴高速公路由包头市途经乌拉特前旗、五原市、临河市、磴口县五个地区，根据1983-2002年20年本地区气象站提供的气象资料，作为结合料的低温路面设计温度和高温路面设计温度计算资料，利用SHRP法、加拿大SHRP法和LTPP（长性能路面研究）三种方法计算后综合考虑以保证率为98%时，确定低温路面设计温度和高温路面设计温度。
根据计算哈磴高速公路低温路面设计温度是以五原地区-28.60C，高温路面设计温度是以乌拉特前旗地区61.360C，确定高温路面设计温度为PG64等级，低温路面设计等级为PG-28等级。
（2）根据交通量和速度调整PG等级
根据测算SGRP沥青等级确定，综合考虑到高温抗车辙，高温重载等因素，故本工程沥青等级确定为PG76-28。
按照计算本工程底面层应采用PG64-28等级沥青，但由于国内大量生产PG64-28非改性沥青产品有一定困难，又考虑到底面层对车辙影响较小，故本工程底面层最终选用PG58-22等級，经实际检测我国新疆克拉玛依生产的AH-90#沥青能达到PG58-28标准，即本工程底面层确定选用此沥青，本工程中、表面层采用PG76-28 SBS改性沥青，能够满足SHRP沥青等级计算要求。
（二）superpave沥青混合料设计特点
采用旋转压实仪进行配合比设计
（1）采用旋转压实仪成型试件仿真路面碾压，混合料试件逼真地压实到实际路面的密度，更接近现场的压实过程，更接近于实际路面情况。
（2）试件尺寸加大可适合大粒径集料形成。
（3）增加了混合料短期老化使压实和空隙率计算更符合实际。
（4）实际测量试件高度与旋转次数画出压实曲线，从而能评定混合料压实特性。
（5）在最大压实次数时规定了一个最大压实度，使混合料的抗车辙能力有保证。
（6）在初始压实次数时规定一个最大压实度，避免了不稳定混合料的产生。
2、混合料体积设计的级配选择采取通过控制点和避开限制区来进行，目的是为了限制砂的用量，因级配细砂太多会影响施工压实度对路面永久变形不利，而且易使空隙率过小，使级配对沥青含量过分敏感。
3、对集料选择要求严格
集料在混合料中起到一个整体作用来抵抗变形。因此在选用集料时除了要满足我国现行规范要求外还着重要求集料的棱角性，扁平细长颗粒含量及粘土含量，棱角性表征了集料未压实的空隙率，确保集料内部有较高的内摩擦力及抗车辙能力，扁平细长颗粒在施工中和以后的交通中易于压碎，因此也要严格控制其含量。
4、设计沥青用量
本工程在设计沥青用量时首先将已选用的PG等级作为设计混合料的沥青，并将设计压实次数时的4%空隙率的沥青用量作为设计沥青用量。
5、用最大理论密度作为现场质量控制密度
superpave采用最大理论密度作为现场质量控制，也就是用空隙率作为现场路面控制指标。本工程对压实度提出双控指标，要求压实度达到马歇尔密度98%以上，理论密度＞94%＜97%，使路面空隙率在3%-6%之间，这样不但提高路面抗水损害能力，同时也提高了抗车辙性能。
（三）superpave混合料配合比设计
哈磴高速公路沥青混合料配合比设计是委托天津国腾公路监理咨询有限公司进行配合比设计。
根据20年累计当量荷载次数确定压实等级。经测算，本工程20年累计当量轴次在3-30×106之间，根据标准确定设计旋转压实次数为100次（设计次数），最大旋转压实次数为160次。
（四）结合现行规范评定混合料
我国现行规范采用马歇尔方法评定混合料并控制混合料质量。因此本工程采用superpave设计的混合料级配再用马歇尔方法来评定混合料性能，同时在实际运用中拌和厂地用马歇尔方法来验证混合料性能，以便控制拌和厂混合料生产的稳定性。
三、结束语
哈磴高速公路沥青路面原设计表面层为AC-164cm、中面层为AC-205cm、底面层为AC-257cm，现采用superpave设计技术表面层为superpave16 4cm、中面层为superpave205cm，底面层superpave257cm来代替原结构层。
superpave沥青混合料设计是在我区首次应用，在全国也没有广泛推广，还需进一步的验证。
关键词：哈磴高速;superpave; 技术特点
Abstract: This paper presents the application of Superpave technology in Dengkou expressway construction, the design features of Superpave Asphalt mixture.
Key words: Dengkou high speed; Superpave; technical characteristics
中图分类号：TV544+.92
一、引言
现阶段我国高速公路沥青路面病害时有发生，路面早期损坏屡屡发生。路面病害主要表现在沥青路面高温车辙，低温开裂，疲劳开裂和水损害引起的路面破坏，其主要原因是交通量的剧增和车载的增加，使现有的沥青路面已不足以抵抗重载作用。为此除了从设计角度考虑路面结构等方法之外，提高沥青及沥青混合料的路用性能是行之有效的途径。因此采用高性能沥青混合料是提高路面低温稳定性和使用质量的一个重要措施。
哈磴高速公路高性能沥青路面是将superpave技术结合我国现状和内蒙古地区气候特征对沥青及沥青混合料进行设计的。
二、高性能沥青及沥青混合料（superpave）
沥青及改性沥青确定
1、沥青及改性沥青选用依据
沥青材料是分子结构非常复杂的粘弹性材料，在沥青混合料中起着胶结作用，它的性能好坏直接关系到沥青路面的性能，它不仅影响到路面的抗车辙性能，而且对路面低温开裂起到关键作用。
哈磴高速公路是以我国现行规范及superpave沥青结合料规范指标为选择依据。原因是沥青材料是一种粘弹性材料，它是随着温度变化而变化。我国现行规范中规定根据我国地理位置的气候分了各地区采用的沥青标号作为道路建设中使用沥青标号，是以250C针入度划分沥青标号。而针入度表现的是沥青中温性能，600C运动粘度表示了高温粘性，但沥青低温时的弹性状态就不能合理确定。而superpave结合料规范将沥青按PG等级分级，是将地区的平均7天最高路面设计温度和极限最低路面设计温度来划分沥青等级。根据道路等级，交通量确定保证率为95%（平均值）或98%。它采用3种样品：（1）原样沥青（即试验代表运输，储存和装卸）；（2）RTFOT后的残留沥青；（3）RTFOT后又经PAV老化的残留沥青，评价各种路用性能指标，包括高温时抵抗永久变形的能力，低温时抵抗路面低温开裂能力，抗疲劳破坏的能力，抗老化性能，施工安全性等。在确定沥青的PG等级时，要充分考虑气候条件及交通条件（交通量及车速车辆停驻时间），有时需提高一个或两个PG高温等级选择沥青标号；哈磴高速公路在对沥青材料除按JTGF40-2004规范要求的试验方法进行检测外，还采用了动态剪切流变（DSR）试验用来评价沥青粘弹性特性，可考察沥青高温和中温下的粘性、弯曲梁流变试验（BBR）可考察沥青在低温条件下的应变能力；压力老化后的弯曲梁流变试验是模拟沥青经过长时间（20年）使用后的疲劳老化性能；通过以上试验能使沥青性能直接与路面野外性能相连起来进行评价。
2、高性能路面沥青的确定
（1）根据气温选择沥青PG等级
哈磴高速公路由包头市途经乌拉特前旗、五原市、临河市、磴口县五个地区，根据1983-2002年20年本地区气象站提供的气象资料，作为结合料的低温路面设计温度和高温路面设计温度计算资料，利用SHRP法、加拿大SHRP法和LTPP（长性能路面研究）三种方法计算后综合考虑以保证率为98%时，确定低温路面设计温度和高温路面设计温度。
根据计算哈磴高速公路低温路面设计温度是以五原地区-28.60C，高温路面设计温度是以乌拉特前旗地区61.360C，确定高温路面设计温度为PG64等级，低温路面设计等级为PG-28等级。
（2）根据交通量和速度调整PG等级
根据测算SGRP沥青等级确定，综合考虑到高温抗车辙，高温重载等因素，故本工程沥青等级确定为PG76-28。
按照计算本工程底面层应采用PG64-28等级沥青，但由于国内大量生产PG64-28非改性沥青产品有一定困难，又考虑到底面层对车辙影响较小，故本工程底面层最终选用PG58-22等級，经实际检测我国新疆克拉玛依生产的AH-90#沥青能达到PG58-28标准，即本工程底面层确定选用此沥青，本工程中、表面层采用PG76-28 SBS改性沥青，能够满足SHRP沥青等级计算要求。
（二）superpave沥青混合料设计特点
采用旋转压实仪进行配合比设计
（1）采用旋转压实仪成型试件仿真路面碾压，混合料试件逼真地压实到实际路面的密度，更接近现场的压实过程，更接近于实际路面情况。
（2）试件尺寸加大可适合大粒径集料形成。
（3）增加了混合料短期老化使压实和空隙率计算更符合实际。
（4）实际测量试件高度与旋转次数画出压实曲线，从而能评定混合料压实特性。
（5）在最大压实次数时规定了一个最大压实度，使混合料的抗车辙能力有保证。
（6）在初始压实次数时规定一个最大压实度，避免了不稳定混合料的产生。
2、混合料体积设计的级配选择采取通过控制点和避开限制区来进行，目的是为了限制砂的用量，因级配细砂太多会影响施工压实度对路面永久变形不利，而且易使空隙率过小，使级配对沥青含量过分敏感。
3、对集料选择要求严格
集料在混合料中起到一个整体作用来抵抗变形。因此在选用集料时除了要满足我国现行规范要求外还着重要求集料的棱角性，扁平细长颗粒含量及粘土含量，棱角性表征了集料未压实的空隙率，确保集料内部有较高的内摩擦力及抗车辙能力，扁平细长颗粒在施工中和以后的交通中易于压碎，因此也要严格控制其含量。
4、设计沥青用量
本工程在设计沥青用量时首先将已选用的PG等级作为设计混合料的沥青，并将设计压实次数时的4%空隙率的沥青用量作为设计沥青用量。
5、用最大理论密度作为现场质量控制密度
superpave采用最大理论密度作为现场质量控制，也就是用空隙率作为现场路面控制指标。本工程对压实度提出双控指标，要求压实度达到马歇尔密度98%以上，理论密度＞94%＜97%，使路面空隙率在3%-6%之间，这样不但提高路面抗水损害能力，同时也提高了抗车辙性能。
（三）superpave混合料配合比设计
哈磴高速公路沥青混合料配合比设计是委托天津国腾公路监理咨询有限公司进行配合比设计。
根据20年累计当量荷载次数确定压实等级。经测算，本工程20年累计当量轴次在3-30×106之间，根据标准确定设计旋转压实次数为100次（设计次数），最大旋转压实次数为160次。
（四）结合现行规范评定混合料
我国现行规范采用马歇尔方法评定混合料并控制混合料质量。因此本工程采用superpave设计的混合料级配再用马歇尔方法来评定混合料性能，同时在实际运用中拌和厂地用马歇尔方法来验证混合料性能，以便控制拌和厂混合料生产的稳定性。
三、结束语
哈磴高速公路沥青路面原设计表面层为AC-164cm、中面层为AC-205cm、底面层为AC-257cm，现采用superpave设计技术表面层为superpave16 4cm、中面层为superpave205cm，底面层superpave257cm来代替原结构层。
superpave沥青混合料设计是在我区首次应用，在全国也没有广泛推广，还需进一步的验证。