Super pave技术在江六高速公路中的应用开题报告

1. 研究目的与意义

通过对Superpave技术的了解、研究，使材料选择、混合料配合比、施工等方面进一步得到提高，以已达到Superpave技术的最佳效果，从而更大的提高其经济效益、社会效益。Superpave技术的研究对提高工程质量及该类型路面推广应用同样具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

Superpave技术在江六高速公路中的应用

文献综述

摘要：本文主要介绍了Superpave技术从开始的探索、研究，到逐渐被各个国家认可，争相研究、应用的发展历程，以及Superpave混合料对材料、配合比的要求、施工中的部分细节等在高速公路上的应用问题，通过对以上内容的了解、分析，让我们看你到了Superpave技术所具有的巨大潜力和部分区域有待进一步研究提高的现实迹象，表明了Superpave技术在将来的很长一段时间里被各国研究人员进一步研究、推广以及应用的时代趋向。

关键词：Superpave技术；沥青混合料；高速公路；应用

1前言

Superpave是SuperiorPerformingAsphaltPavement的缩写形式，中文意思是高性能沥青路面，它是1987年美国公路研究计划（SHRP）的重大研究成果。Superpave沥青混合料设计法是一种全新的沥青混合料设计法，包含了沥青结合料规范，沥青混合料体积设计方法，计算机软件及相关的使用设备、试验方法和标准等。自从1993年美国公路研究计划5年研究完成以来，已经有几亿吨用Superpave设计体系设计的混合料铺筑在数万个路面项目中，并在接下来的诸多项目中均有所应用，且成果喜人，相信Superpave定会成为该领域的新秀，已完成它的时代使命，为人类社会的进步添上它浓重而神圣的一笔。

2Superpave技术在高速公路中的应用

2.1Superpave技术的发展历程

上世纪80年代，美国为了使公路更安全、耐久，启动了美国公路战略研究计划（SHRP），国家投资1.5亿美元开展沥青、路面性能、混凝土与结构、公路运输四个领域的研究，值得重视的是，仅沥青一项就耗资约5000万美元，目标就是为21世纪准备更好的公路技术[1]。1992年SHRP计划结束后，在美国联邦公路局（FHWA）的大力推广下，美国大部分州已开始修建Superpave路面，1996年新建Superpave工程项目93个，1997年316个，2000年达3900个。2000年一年生产沥青混合料13400万吨，占沥青混合料总量的62％；2001年采用Superpave技术施工的沥青混合料占总量的82％；自此之后，Superpave技术的发展推广更加快速，且规模宏大。

Superpave技术在美国迅速发展的同时，1993年，贾渝同志向国内引进并大范围内推广Superpave技术，虽然我国对Superpave技术的研究时间远晚于美国，但是推广应用该技术与美国则可以说是同步的。1995年我国江苏省交通科学研究院从美国引进了设备与方法,邀请了多位专家来院指导,完成了使用Superpave技术对沪宁高速公路江苏段沥青和沥青混合料路用性能评估的项目,得出了一系列有价值的结论,引起了国内同行的注意。1996年，江苏省交通厅立项批准江苏交通科学研究院开展沥青材料和性能的研究，利用Superpave技术评估沥青混合料。在全体工作人员的共同努力下，前后共有30多批，60余位沥青路面协会著名专家、学者来我国进行Superpave技术的访问交流，这使Superpave技术在我国的转化、应用、推广大大加速。经过研究、推广工作人员的努力，全国已有近20多个省区共数万公里的公路应用了Superpav技术。2000年,估计3900多个项目铺筑了大约13400万tSuperpave混合料,这表示大约62%的各州政府发包的热拌混合料,绝大多数项目和以前的项目一样几乎没有或很少遇到困难,到2001年底用Superpave方法设计施工的沥青混合料总量将达到整个HMA的82%,[2]Superpave混合料设计方法已从推广阶段走向常规实践的阶段,Superpave技术的广泛应用，全面提高了我国高速公路耐久性、经济性、安全性等，且提高了路面全寿命周期成本。言论需要事实的证明，事实证明，我们的研究成果不仅造福于人民，而且也得到了国际友人的认可，江苏交通科学研究院成功申办首次在亚洲举办的ISAP国际重载沥青路面研讨会（InternationalISAPSymposiumonHeavyDutyAsphaltPavements），这次大会将于2012年5月在南京举行[3]。

2.2Superpave沥青混合料设计及施工

2.2.1Superpave沥青混合料的材料

（1）沥青

Superpave技术的沥青胶结料规范是完全不同于针人度或粘度指标体系的全新的指标体系,它采用高温下的动态剪切流变试验、中温下的动态剪切流变试验和低温下的弯曲流变试验和直接拉伸试验来表示沥青胶结料的温度特性和疲劳特性,用旋转薄膜烘箱和压力老化试验来分别表示沥青的短期老化和长期老化特性,用粘度来表示沥青的可施工性,用闪点来表示沥青的安全性,由此组成了一个以沥青劲度为基本单位、完整的体系和分级标准。

Superpave技术中要求的沥青是符合道路石油沥青技术要求（见表-1）[4]。

重交道路石油沥青技术要求表-1

（2）集料

在Superpave规范体系中,将集料的技术特性分为两种类型：认同特性和料源特性。认同特性包括粗集料棱角性、细集料棱角性、扁平与细长颗粒和粘土含量。美国SHRP研究者认为,认同特性是获得高性能沥青混合料最关键的集料特性,是在沥青混合料设计中必须满足的,这些特性与交通量和路面所处位置有关。大交通量和表层混合料要求更严格的特性值。而原料特性则包括坚固性、安全性和有害物质含量,由于集料资源的个性和特殊性,Superpave规范没有规定料源特性的临界值。通常料源特性可由地方政府或主管部门根据当地集料资源的实际情况进行规定。[5]

Superpave混合料设计中，粗、细集料的棱角性，扁平细长颗粒含量和粘土含量，属于全国统一的强制标准，各项具体技术指标见表-2[6]。

集料主要质量技术指标表-2

（3）填料

填料即水泥或矿粉，对矿粉的要求是一定要采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料磨制而成的，且要求矿粉干燥、洁净、疏松，粒径小于0.075mm的占75%以上。亲水系数小于1,含水量不大1%。矿粉的塑性指数用于评价矿粉与沥青混合料的粘附性能,塑性指数不大于4%。不含泥土、杂质和团粒结构。

矿粉对沥青混凝土的作用非常重要。矿粉的碱基与沥青中的酸性物质发生反应,产生胶浆物,把粗细集料粘结在一起，从而提高沥青路面的强度及稳定性。强度和稳定性取决于内磨阻力和粘结力，内磨阻力与矿料的尺寸、表面粗糙度、颗粒均匀性有关，而粘结力却与沥青的粘滞度、矿料的比表面积大小有关。合理的粉油比是决定沥青路面各项性能的关键,可见沥青和矿粉在沥青路面中起着非常重要的作用，在施工过程中,决不能忽视。

2.2.2Superpave沥青混合料的拌合

拌合机筛网的设置直接决定了拌合机的产量，根据Superpave混合料级配的稳定性和生产的经济性，不同筛网设置适用于不同的混合料生产。Superpave混合料粗集料比例较大，为保证仓内平衡和防止溢仓，应处理整理好各冷仓。

拌合时要严格控制材料的质量，材料粒径、材质、级配不能轻易改变。在调施工配合比时一定要控制冷料仓速度，使各种冷料能按设计的比例匀速送给，减小各振动筛上的材料与设计中的差异，防止溢料和串仓。Superpave结构是一种骨架嵌挤密实结构，骨料相对较多，比较难压实，因此需要混合料有较高的压实温度。具体Superpave施工温度控制见表-3[7]。

Superpave施工温度控制表-3

2.2.3Superpave沥青混合料的运输

Superpave混合料的运输时，车厢内应涂上油水混合物，防止混合料粘厢。应选用大于25t的重载型自卸车，车况良好，料斗光滑平整，司机应对摊铺机的工作性能有所了解，避免造成不当，影响摊铺质量。混合料运输车不应间断，应有运输车在摊铺机后等候，不能出现因车辆少而造成的停车等料现象，防止混合料供应不足造成的摊铺质量问题。运输车在运输前应对混合料进行温度测量，到现场后温度低于摊铺温度的混合料不得卸车使用。

2.2.4Superpave沥青混合料的摊铺

在摊铺现场，为了获得平整、均匀、嵌挤、密实，符合坡度要求的路面，一定要注意摊铺过程中的规范化施工。仔细调整摊铺机熨平板角度和坡度以及自动控制系统，对熨平板必须预热,并均匀涂刷油水混合液,以免粘附粒料。连续稳定的摊铺是提高路面平整度的主要措施。摊铺过程中应该采用具有自动找平装置的高性能摊铺机，当一台不能满足摊铺时，采用两台同种型号的摊铺机梯队作业，相间5～8m，以保证摊铺色泽一致，并且保证两机摊铺机的纵缝结合。[8]采用适当的摊铺速度，保证混合料的供应和连续摊铺。对于纵向接缝的处理，第一是保证摊铺出的沥青混合料不离析，摊铺过程中极易出现离析现象，应该采取积极有效的措施，如调整螺旋布料器中大小叶片的安装，尽量减少摊铺机合拢两翼的次数，防止出现刮板输送器露空等；第二是避免使用冷接缝，以提高摊铺质量。

2.2.5Superpave沥青混合料路面的碾压

对热拌沥青混合料路面而言，压实对路面的强度和耐久性有很大的影响。良好的路面压实有助于提供足够的承载力来满足交通荷载的需要、抵抗周围环境的变化。Superpave混合料通过使用高要求的材料，达到改善路面长期使用性能的目的，但压实问题也随之而来。用Superpave方法设计的粗级配混合料往往比Marshall方法设计的混合料更难压实，伴随着压实过程出现的一个问题就是tenderzone，即混合料的软弱区。该软弱区的典型特征就是存在于82.2℃-118℃[9]，国内有关文章为93℃-115℃[10]。在沥青面层的碾压过程中只要不发生推移，集料不被压碎即可。在油量适中的前提下，碾压遍数越多密实度会越高，面层的强度也越好，但这仅仅是相对而言，因为还要考虑到碾压温度的逐渐下降以及压路机与摊铺机保持适宜距离等因素，这就涉及到压路机的压实组合及碾压步骤问题，见表-4[11]。

压路机碾压速度km/h表-4

2.2.6Superpave沥青混合料路面的接缝

（1）纵向施工缝

采用两台摊铺机成梯队联合摊铺方式的纵向接缝，应采用斜接缝。在前部已摊铺混合料部分留下10cm-20cm宽暂不碾压作为后高程基准面，并有20cm左右的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消除缝迹。同时注意摊铺前调节每台摊铺机熨平板拼缝间隙，使摊铺时不留缝隙。

（2）横向施工缝

下中面层全部采用平接缝。切缝宜在隔天进行，用3m直尺沿纵向位置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置，用锯缝机割齐后铲除，经清理后涂刷乳化沥青。摊铺后压路机先横向后纵向碾压，碾压时压路机应位于压实的面层上，跨过新铺层15cm，然后每压一遍向新铺层移动15～20cm，直至全部在新铺面层上，再改为纵向碾压。特别注意的是，接缝碾压时必须采用6m直尺检查衡量，以确保平整度要求。[12]

3总结

Superpave是一项较新的技术、体系,经过近二十年的研究、开发，已显示出了其巨大的生命力,但还在不断地微调和细化之中。例如关于禁区的问题,细集料棱角性问题等都待于深化探讨,相信随之经验的积累、研究的深入，这些问题都将迎刃而解。我国正在大规模的修筑高速公路，采用Superpave技术后，虽然高速公路工程造价有所提高,但路面使用寿命有所增长,且维修费用减少,因此，其综合成本还是比较低的,可获得较好的经济效益和社会效益。目前,我国已有上海、天津、山东、湖南、河北、江苏、辽宁及四川等多个省、直辖市、自治区购置了全部或部分的Superpave设备,正对Superpave技术成果加以研究、验证、吸收及应用。Superpave技术尚有待于进一步研究、开发及推广，希望工作人员能在研究、应用中不断的归纳、总结经验，将Superpave技术完善，使我国沥青路面质量可以提高到一个新的水平上来。

参考文献

[1]EppsJA，Ardila-CoulsonM.SummaryofSHRPresearchandeconomicbenefitsofasphaltofficeoftechnologyapplications[J].FedralHighwayAdministration，1997（11）：87-95

[2]贾渝.Superpave混合料设计方法最新进展[J].中外公路，2001（6）：58-61

[3]Superpave成就的快意人生访江苏省交通科学研究院副总工程师贾渝.（http://www.ti.js.cn/detail.asp?NewsID=2858）.中国交通报，2011

[4]马振生，于立泽.高性能沥青路面在双鸭山至佳木斯高速公路上的应用[J].黑龙江交通科技，2009（11）：13-18

[5]陈敬英，许金华.Superpave技术在四川省高速公路上的应用[J].西南公路，2005（2）：14-17

[6]李明，郝键，刘志强.Superpave沥青混合料配合比设计应用[J].交通科技，2009（1）：71-73

[7]刘永红.Superpave技术在沥青路面中的应用[J].建筑设计，2007（4）：130-131

[8]刘林华.Superpave在高速公路的应用[J].沥青技术，2008（9）：110-112

[9]M.ShaneBuchanan.CasestudiesofthetenderzoneincoarsegradedSuperpavemixtuir-es.Draftfinalreport,NCATReportNo.2002-01,NCAT,January2002

[10]沈金安,盖振娥.国际上对美国Superpave的反应及我国的对策[J].石油沥青,2001.(1)：1-7

[11]王银龙，何婧.高性能沥青路面的质量控制分析[J].山西建筑，2011（7）：122-124

[12]高旭明.高性能沥青混合料施工[J].建筑，2010（17）：92-93

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）superpave沥青混合料配合比设计；

（2）superpave沥青混合料的施工；

4. 研究创新点