Sup-25粗粒式沥青混凝土面层施工技术研究
技 术 报 告
中铁十局集团第二工程有限公司
二○一三年十二月
目 录
第一章 SUP-25沥青混合料设计方法及评价研究 ............................ - 1 - 1.技术方案论证和技术特征 ................................................................ - 1 - 1.1技术方案论证 ............................................................................... - 1 - 1.2技术特征 ....................................................................................... - 1 - 2.应用技术领域和技术原理 ................................................................ - 1 - 3.技术性能指标 .................................................................................... - 2 - 4.设计原则 ............................................................................................ - 2 - 5.配合比设计流程 ................................................................................ - 4 - 6.原材料选用 ........................................................................................ - 4 - 6.1粗集料 ........................................................................................... - 4 - 6.2细集料 ........................................................................................... - 5 - 6.3矿粉 ............................................................................................... - 6 - 6.4沥青 ............................................................................................... - 6 - 7.配合比设计 ........................................................................................ - 7 - 7.1主要试验仪器 ............................................................................... - 7 - 7.2配合比级配选择 ........................................................................... - 7 - 7.3选择设计级配的沥青用量 ......................................................... - 11 - 7.4设计油石比混合料体积性质验证 ............................................. - 12 -
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7.5设计混合料的水敏性和高温性评价 ......................................... - 13 - 7.6设计结果 ..................................................................................... - 14 - 8.生产配合比调试 .............................................................................. - 15 - 9.结论 .................................................................................................. - 16 - 第二章 SUP-25沥青路面施工工艺 ................................................... - 17 - 1.施工方案 .......................................................................................... - 17 - 2.施工方法 .......................................................................................... - 17 - 2.1施工准备 ..................................................................................... - 17 - 2.2沥青混合料的拌和 ..................................................................... - 19 - 2.3沥青混合料的运输 ..................................................................... - 20 - 2.4混合料的摊铺 ............................................................................. - 21 - 2.5混合料的碾压 ............................................................................. - 23 - 2.6施工缝的处理 ............................................................................. - 24 - 2.7现场质量检测 ............................................................................. - 25 - 3. SUP-25与AC-25的高温性能比较 ................................................ - 26 - 4.结论 .................................................................................................. - 27 -
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第一章 Sup-25沥青混合料设计方法及评价研究
1.技术方案论证和技术特征
1.1技术方案论证
1）应用骨架密实结构理论、采用旋转压实仪成型试件,提出配合比体积设计方法，通过计算机模拟合成技术，调整混合料配合比的级配，进行验证、外委检测，以求配合比最优化；
2）采用新型的先进试验、检测仪器，建立原材料检控系统以及对摊铺路面进行全方位跟踪检控系统，确保工艺合理、路用性能最佳。
3）采用方案比选法，通过试验路段铺筑检验，确立最佳的施工工艺，编制工艺实施细则。 1.2技术特征
1）集料级配限制区界限和控制点界限，配合比体积设计方法。 2）模拟沥青路面在预测运营时的温度和老化条件进行沥青测试，针对项目的重要程度，采用不断增加试验严酷程度和分析的严密性，为路面项目提供优越的混合料，使路面结构受力、变形更为协调，减少路面损害。
3）要求对沥青混合料高温稳定性和抗水损害性能的验证，从而提高Superpave抗高温性能与抗水害能力。这也正是Superpave与通常沥青混合料的不同之处。
4）减少车辙、抵御重型车辆较大轮压、减少沥青用量,提高经济性。
5）Superpave沥青规范中提别强调了沥青的路用性能，配合比设计时，全面考虑了高温、低温、疲劳和老化。在沥青等级选择时还将交通量和车辆行驶速度等综合进行了考虑。因此，它对于特定工程的沥青选择需要“量身定做”。
2.应用技术领域和技术原理
利用美国公路战略计划（SHRP）的重要研究成果，开发了一套全新的试验设备和方法,并建立了沥青结合料和混合料规范的新体
系;从根本上改变了现行试验方法和规范的纯经验性质,从而避免了由此带来的局限性。
Superpave沥青结合料和沥青混合料规范的新体系,是力图将室内试验方法与指标同沥青路面的野外现场性能建立起直接的联系,通过控制高温车辙、低温开裂和疲劳开裂来达到全面改进路面性能的目的,有助于解决我国沥青路面早期损坏问题。
具体做法是采用“沥青胶结料性能规范（PG规范）。不仅注意到原样沥青的性能，更重视短期和长期老化后的性能”。严格规定了集料的共同性和料源特性，利用体积分析方法，结合骨架密实结构理论、采用旋转压实仪成型试件，马歇尔方法验证，0.45次方曲线图等手段实现Sup-25混合料的配合比设计。
3.技术性能指标
1）编写出Sup-25粗粒式沥青混凝土面层配合比设计及工艺研究成果资料。
2）确定设计空隙率、提出Sup-25混合料试件成型方法、最佳油石比的选定。
3）Sup-25混合料的路用性能：包括高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗渗水性和抗疲劳性。
4）在以上研究的基础上，进一步通过理论分析、室内外试验，并结合实体工程铺筑试验路，对施工技术、质量控制指标等进行全面、系统的研究，形成一套完整的大浏高速公路Sup-25施工技术。
4.设计原则
Superpave沥青级配结构是骨架密实型，必须采用旋转压实仪成型试件。因传统的马歇尔沥青成型试验采用落锤冲击成型，相对与目前大吨位压路机而言，压实作用不够，单纯增加落锤次数并不能提高压实效果，而且还可能使石料产生击碎现象。同时，当矿料粒径较大时，与标准马歇尔试验仪的模筒直径101.6mm不相适应。而采用旋转压实仪具有以下优越性：
①旋转压实仪在压实过程中，通过设定的旋转角度、旋转次数，
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在液压静荷载的作用下，使试件达到均匀揉搓挤实，能模拟实际碾压工况。使室内压实度检测指标与现场控制压实度相匹配。
②旋转压实仪的力值，压头位移旋转次数和旋转角度等数据都能显示在显示屏上，且可以通过USP接口导出或打印。数据采集非常便利。
③旋转压实方式可以测试沥青混合料的可压实性，以识别其是否稳定，从而避免沥青路面在未到达碾压稳定状况前开始负荷交通，造成变形严重，形成早期病害。
④在不同沥青用量的条件下，旋转压实方法较马歇尔击实要稳定一些。也就是说，沥青含量的变化对旋转压实的影响较少一些，而对马歇尔击实的影响较明显。这是由于旋转压实对混合料产生揉搓碾压作用，在试验的工程中，有利于集料之间的搓动，从而使集料有重新排列的过程。旋转压实的机械作用和沥青都是集料不断密实的原因。而马歇尔击实的过程中，当沥青含量不足时，石料的搓动会很少，不利于产生集料的重新排列，只有当沥青含量增加时，集料的相对移动才可能发生。所以沥青含量对马歇尔击实试件的影响比旋转压实仪的影响要大。
Superpave混合料在沥青材料选择上，充分考虑了沥青的路用性能：不仅需要验证沥青的高温、低温、疲劳和老化指标，还综合考虑了交通量及行车速度。因此，对于特定的工程项目而言，Superpave混合料沥青的选择需要“量体裁衣”，决不可套用。
因此，我们不难看出Superpave级配比常规的AC级配的设计方面更科学，更能模拟实际碾压的效果。
在配合比设计过程中，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行沥青用量的选择。在吸收国外先进设计方法的基础上，结合国内研究成果进行设计。本课题以我公司承建的大围山至浏阳
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高速公路24标试验室设计的Sup-25沥青混合料为实例对Superpave沥青混合料设计方法进行探讨。
5.配合比设计流程
Sup-25设计流程按图1步骤进行。
固定集料级配、变化沥青用量、成型试件合 格分析试验数据、确定最佳沥青用量合 格温度稳定性、水稳定性验证合 格确定设计配合比试拌 验证确定生产配合比 旋转压实成型试件合 格选择设计级配选择粗中细三组级配不合选择初始沥青用量格不合格集料、矿料材料试验沥青材料选择不合格图1 Sup-25配比设计流程图
6.原材料选用
由于沥青混合料的技术性质在很大程度上取决于集料间的组成，各种不同的级配可形成不同的空隙率而产生的不同路用性能指标。兼之在湖南省没有大面积施工的实践经验，所以在原材料及配合比的设计上要认真执行规范上的各种要求。 6.1粗集料
集料规格划分的越细，越能更好地调整级配，同时拌和站冷料
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仓的比例也容易控制，但受料仓数量一般限制为4～5挡。本项目粗集料厂家采用筛孔规格为：1#筛28～30mm、2#筛22mm、3#筛15mm、4#筛6～7mm、5#筛3～4mm五种规格，现场按(1#料31.5～19mm)、2#料(19～13.2mm)、3#料(13.2～4.75mm)、4#料(4.75～2.36mm)4档备料，产地均为浏阳市狮岩碎石厂生产的石灰岩碎石，与沥青的粘附性为5级。粗集料的各项试验指标见表1。
表1 粗集料的技术指标
指 标 石料压碎值 洛杉矶磨耗值 坚固性 针片状 小于0.075颗料含量 软石含量 与沥青的粘附力 要 求 不大于 不大于 不大于 不大于 不大于 不大于 大于等于 单 位 % % % % % % 级 技术要求 24 28 12 15 1.0 3.0 4 实测指标 23.4 19.0 3.0 9.7、8.2、12.3 0.4、0.2、0.2、0.3 1.3 5 由于Sup-25沥青采用旋转压实仪成型试件，实际施工碾压时通常采用大功率的双钢轮压路机，所以在选择粗级料时，要求采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，严格控制细长扁平颗粒的含量。建议采用反击式破碎机轧制碎石，这样在施工中才不致与有过多的骨料压碎，使沥青路面
表面产生花白现象。 料仓 6.2细集料
细集料要求坚硬、洁净、干燥、无风花、无杂质并有适当级配的细集料，同时满足JTGF42～2005规范要求。本项目所用细集料选用浏阳市狮岩碎石厂生产的石屑。具体各项指标见表2。
考虑到细集料在生产过程中容易混杂风化石、泥土造成软弱颗
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粒含量、含泥量增大，从而影响细集料与沥青的粘附性,我部在材料进场前会同监理一同考查了料场，同时在进场过程中派驻专人在料场控制石屑的母材质量，监督生产过程，确保进场石屑质量，以有效降低沥青用量。这样本项目在进场以后就很好的控制了细集料的质量。
表2 石屑的技术指标
试验项目 规范指标 实测指标 砂当量 (%) ≥60 67 棱角性 （s） ≥30 48.0 表观密度 （g/cm³） ≥2.5 2.693 毛体积密度 （g/cm³） / 2.600 6.3矿粉
由于矿粉细度大小直接影响到填料的比表面积。大粒径沥青砼的细集料偏小，而各规格骨料之间的粘聚性靠矿粉比表面积增大与沥青形成沥青胶结物质使沥青膜增厚，才能更好的提高沥青砼路面的防水性能。所以我们在矿粉方面严格控制了它的细度指标。采用在浏阳市东南建材厂经过磨细的石灰岩矿粉。拌和站回收的粉尘一律经过加水排放，不作为矿料的一部分回收使用。矿粉的质量指标见表3。
表3 矿粉质量指标
试验项目 表观密度（g/cm³） 表观相对密度 塑性指数 ＜0.6mm（%） 粒度范围 ＜0.15mm（%） ＜0.075mm（%） 亲水系数 试验结果 2.669 2.674 3.2 100 97.2 82.8 0.75 技术要求 ≥2.5 / ≤4 100 90～100 75～100 ＜1 备注 6.4沥青
在Sup-25下面层沥青全部采用中海油（泰州）50#基质石油沥
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青，沥青的各项指标见附表4。
表4 沥青技术指标要求
试验项目 针入度（25℃，100g，5s）（0.1mm） 针入度指数PI（15℃，25℃，30℃） 延度（5cm/mim，5℃）（cm） 软化点（TR＆B）（℃） 动力粘度（60℃）（Pa.S） 溶解度(%) 闪点（℃） 蜡含量(%) 质量变化（%） 旋转薄膜加热试验 残留针入度（25℃）（%） 残留延度（5℃）（cm） 实测指标 51 0.66 ＞100 54.5 399.3 99.59 294 1.8 ～0.008 64.7 16 规范要求 40～60 ～1.5～+1.0 ≥80 ≥50 ≥220 ≥99.5 ≥260 ≤2.2 ≤±0.8 ≥63 ≥10 备注 7.配合比设计
7.1主要试验仪器
在配合比设计及后期施工控制中采用旋转压实仪成型试件（如右图所示），采用马歇尔试验方法进行检验，需要的主要仪器有旋转压实仪器、马歇尔电动击实仪、马歇尔稳定度仪、混合料拌和机、点子天平、沥青薄膜烘箱、低温冰箱、洛杉矶磨耗仪、针入度仪、软化点仪、延度仪、理论密度仪、车辙
仪、恒温水浴等。 旋转压实试验 7.2配合比级配选择
1）集料级配选择
在各项原材料选定后，依据Superpave设计的一般方法，其沥青混合料级配应满足表5和表6要求的情况下，首先调试、选出粗、
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中、细三个级配。根据集料的性能指标，计算出三个级配的初始沥青用量。然后用初始沥青用量成型试件，根据试验结果，计算出这三个级配的沥青混合料在空隙率为4%时所需的沥青用量及相应的沥青混合料其他体积性质，矿料间隙率（VMA）、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等。其级配试验结果如表7至表9所示。
表5 Sup25设计集料级配限制区界限
筛孔尺寸（mm） 0.3 限制区范围（通过率%） 最小 最大 11.4 11.4 13.6 17.6 18.1 24.1 26.8 30.8 39.5 39.5 0.6 1.18 2.36 4.75 表6 Sup25设计集料级配控制点界限
筛孔尺寸（mm） 25 控制点范围（通过率%） 最小 最大 90 100 90 / 19 45 1 7 19 2.36 0.075 表7 确定试验级配组成
矿料 1# 2# 3# 4# 5# 矿粉 细级配 17 18 24 13 25 3 中级配 20 19 23 13 22.5 2.5 粗级配 22 20 23 11 22 2 表8 试验混合物级配明细表
通过率（%） 筛孔尺寸 细级配 31.5 26.5 100 98.3 中级配 100 98 粗级配 100 97.8 - 8 -
通过率（%） 筛孔尺寸 细级配 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 82.8 73.5 65.4 54.9 40.9 26.7 17.4 13.2 7.3 5.4 4.5 中级配 79.9 70 61.1 51.3 37.9 24 15.5 11.7 6.4 4.7 4.0 粗级配 78 67.5 58.6 48.3 35 22.9 14.7 11 5.8 4.2 3.5 Sup20级配1级配2级配3限制区控制点100908070 60图2 初选三种级配曲线 表9 估算沥青用量汇总表 试验级配 细级配 中级配 rsa 2.708 2.709 rsb 2.667 2.669 rse 2.699 402.700 50Vba 0.010 0.010 Vbe 0.08 0.08 Ws 2.274 2.275 Pbi(%) 3.885 3.879 30 20- 9 - 10
试验级配 粗级配 rsa 2.709 rsb 2.670 rse 2.701 Vba 0.010 Vbe 0.08 Ws 2.276 Pbi(%) 3.868 表中：rsa—级配集料表观相对密度；
rsb—级配集料毛体积相对密度； rse—级配集料有效相对密度； Vba—集料吸收的沥青胶结料体积； Vbe—有效沥青胶结料的体积； Ws—每立方厘m混合料中集料质量； Pbi—估算沥青用量。 2）试验级配的评价
根据各个级配的估算沥青用量，选用3.9%的沥青用量，采用旋转压实仪成型试件，根据本项目预测交通量水平，选择压实次数N最初=8次，N设计=100次，N最大=160次，将旋转压实次数设定在N设计，即本次试验为100次，估算沥青用量下各级配旋转压实试验结果汇总如表10：
表10 三种试验级配旋转压实试验结果
细级配 压实次数 N初始（mm） N设计（mm） 干质量（g） 水中重（g） 表干质量（g） 毛体积相对密度（g/cm3） 初始压实度（%） 设计次数压实度（%） 最大理论相对密度（g/cm3） 1# 125.7 110.4 4682.3 2781.2 4696.3 2.445 2# 125.5 110.5 4676.8 2775.3 4689.7 2.443 1# 126.8 111.2 4645.7 2747.6 4656.3 2.434 中级配 2# 127.0 111.3 4670.8 2772.3 4693.6 2.431 1# 127.6 111.9 4674.9 2771.9 4702.1 2.422 粗级配 2# 127.8 112.0 4688.7 2785.2 4719.5 2.424 84.95 96.60 2.530 84.17 96.01 2.533 83.79 95.58 2.535 - 10 -
表11 三种级配估算沥青用量试验结果评价表
级配 细 中 粗 Sup标准 空隙率（%） 3.4 4.0 4.4 4.0 VMA（%） 11.9 12.4 12.8 ≥12.0 VFA(%) 71.4 67.7 65.6 65～75 F/A 1.2 1.0 0.9 0.6～1.2* N初始 85.0 84.2 83.8 ≤89.0 注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。 由上述评价可看出中、粗级配均能满足Superpave设计要求，对比两个级配，选取中级配作为设计级配。 7.3选择设计级配的沥青用量
根据Superpave设计方法，设计级配确定后，就要确定设计沥青用量Pb，一般选择四种沥青用量，它们分别为Pb、Pb±0.5%、Pb+1%。由级配试验结果评价表选取Pb为3.9%，因此，四个沥青用量分别为：3.4%、3.9%、4.4%、4.9%。在进行确定选择级配沥青用量的试验时，压实次数为N设计，本次N设计=100次。
表12 设计级配四种沥青用量试验结果汇总表
3.4 压实次数 1# N初始（mm） N设计（mm） 干质量（g） 水中重（g） 127.6 113.2 2# 127.4 113.1 1# 126.5 111.4 2# 126.7 111.3 1# 125.2 110.9 2# 125.0 110.8 1# 123.6 110.2 2# 123.7 110.1 3.9 4.4 4.9 4677.4 4669.6 4657.3 4664.8 4672.1 4681.4 4674.7 4662.9 2771.2 2764.4 2754.4 2760.5 2768.9 2776.2 2777.3 2768.1 表干质量（g） 4699.2 4690.8 4669.4 4680.2 4679.8 4689.3 4677.6 4664.4 毛体积相对密3度（g/cm） 初始压实度（%） 设计压实度（%） 最大理论相对3密度（g/cm） 2.426 2.424 2.432 2.430 2.445 2.447 2.460 2.459 84.43 95.14 2.549 84.41 95.97 2.533 86.00 97.06 2.520 87.55 98.28 2.503
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表13 四种沥青用量沥青混合料体积性质
沥青用量（%） 空隙率（%） 3.4 3.9 4.4 4.9 Sup标准 4.9 4.0 2.9 2.0 4.0 VMA（%） 12.2 12.5 12.4 12.4 ≥12.0 VFA(%) 59.8 68.0 76.6 83.9 65～75 F/A 1.2 1.0 0.9 0.8 0.6～1.2* N初始 84.4 84.4 86.0 87.6 ≤89.0 注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。 根据3.4%、3.9%、4.4%、4.9%四个沥青用量的体积性质数据，得到空隙率为4.0%时的设计沥青用量为3.87%。
图3 Sup-25混合料体积指标与沥青用量关系曲线
7.4设计油石比混合料体积性质验证
依据不同沥青用量的试验数据得到设计沥青用量为3.87%，因而
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选用沥青用量3.9%成型试件，验证该沥青用量在最大压实次数N最大=160次时对应的体积性指标，试验结果见表14。
表14 设计沥青用量验证试验结果
沥青用量（%） 3.9 Sup标准 96.0 96% 设计次数 F/A 压实度（%） VMA（%） 12.4 ≥12.0 VFA（%） 67.7 65～75 1.0 0.6～1.2* 84.4 ≤89 97.4 ≤98 初始压实度（%） 最大压实度（%） 注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。 7.5设计混合料的水敏性和高温性评价
衡量水稳定性好坏的指标是残留稳定度，它是模拟路面在雨水过后表面形成高温后经水长期浸泡对沥青路面稳定度和变形量的影响。具体试验要求为水温60℃浸泡48h后得到残留稳定度和变形量。
沥青混合料高温稳定性习惯上是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力，常见的主要指标为车辙，因为车辙是沥青下面层作为主要承重层所面临的主要问题。半刚性基层可以认为没有粘性变形，而下面层沥青作为基层的一部分或主要承重层的话，其沥青混合料具有粘弹性的特性，高温时在荷载的作用下，会产生不可恢复的粘性变形，因此在配合比的验证过程中，车辙以作为主要指标之一。
车辙主要模拟车轮荷载在路面上行驶而形成车辙的工程试验方法。室内小型往复式车辙试验，由于设备简单，试验方便，原理直观，虽然它并不能给出材料的许多力学方面的参数，也不能预计车辙变形的发展，但很容易被人理解和接受，所以在实际操作中基本上均采用本方法。试件尺寸由于沥青稳定碎石的粒径较大，而通常使用的车辙试件尺寸为300mm×300mm×50mm, 不反映真实情况。所以在本项目试验时，把厚度增加成下面层设计厚度，变成300 mm×300 mm×80 mm，温度为60℃，轮压0.7mpa,采用单层整全碾压，预压5个往返，正式碾压20个往返。
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按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对本次Sup25配合比进行的水敏性和高温性检验结果汇总如表15所示。
表15 Sup25水敏性和高温性检验
试验项目 稳定度（KN） 残留稳定度（%） 动稳定度（次/mm） 12.98 91.0 10.67 96.6 试验数据 12.26 98.3 11.74 94.7 12.10 87.5 12.68 91.3 Sup标准 ≥8.0 ≥85 ≥3500 4682 5238 4983 从上表可以看出，本次Superpave设计的沥青混合料的浸水残留稳定度和动稳定度都满足设计标准的要求。 7.6设计结果
通过以上试验和分析，中级配为设计级配，配合比为1#：2#：3#：4#：5#：矿粉=20：19：23：13：22.5：2.5。其对应的体积指标见表16所示。
表16 混合料体积指标
混合料特性 孔隙率VV% 矿料间隙率VMA（%） 有效沥青饱和度VFA（%） 粉胶比F/A 初始次数压实度N初始 最大压实度N最大 设计结果 4.0 12.4 67.7 1.0 84.4 97.4 Superpave标准 4.0 ≥12.0 65～75 0.6～1.2* ≤89 ≤98 注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6. 由于温度在沥青试件成型中影响很大，它的高低影响沥青试件的空隙率、高度、流值、稳定度等各项指标。控制试件成型中的温度，对试件的准确性有很大的意义。常规沥青混合料的沥青试件成型温度与现场温度相同，而Superpave混合料的沥青试件制作的温度应由沥青粘度曲线确定。在试件成型中缺少粘度条件时，开始击实温度不得低于150℃，试模应按规定预热。热拌沥青混合料各种材料加热温度控制见表17，在成型试件过程一定要严格控制好拌和及
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压实试验温度。
本项目Sup-25下面层沥青混合料的试件密度采用表干法的毛体积密度。沥青混合料理论最大相对密度，每天两次按T0711真空法实测获得，并按每天总量控制算得平均油石比用计算法进行校核，当两者差值少于0.005时取两者数值较大者作为标准值，当差值超过0.005时，分析原因，论证后取值。沥青混合料试件体积指标按JTG F40B.5.10规定计算。试件的配料、拌和均应单个进行，以确保试件结果的一致性。
表17 热拌沥青混合料温度控制
项目 加热温度 沥青标号 沥青加热温度 50# 160～170℃ 集料温度 170～185℃ 矿粉 无需加热 拌和温度 165℃ 压实温度 155℃ 通过上述数据得出，选用中级配、沥青用量为3.9%的沥青混合料经过旋转压实的体积指标满足Superpave标准的要求，经过马歇尔验证，其空隙率、VMA、VFA、稳定度、残留稳定度等指标均满足规范和设计文件的要求，因而本次目标配合比设计可作为生产配合比设计依据。
8.生产配合比调试
目标配合比确定以后，接下来就是在沥青拌合站进行生产配合比的调试，同时也是对拌和站进行调试。本项目沥青拌和站是河南南阳生产的亚龙牌4000型沥青拌和站（如右图所示），配有5个热料仓。拌和站选择震动筛筛孔尺寸见表18。其中有两个热料仓可做过渡仓，这样可以将集料的规格分的更
细，更好的控制整个混合料的级配。 沥青拌合站 在调试拌和站的过程中，级配均符合规范要求的级配，并接近目标配合比所确定的级配曲线。由于级配比较稳定，每此抽提的油石比也比较稳定。
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表18 沥青拌和站震动筛孔尺寸（mm）
热料仓名称 亚龙4000型 1#仓 4mm 2#仓 7mm 3#仓 19mm 4#仓 22mm 5#仓 35mm 9.结论
（1）该技术首次应用混合料体积比作为配合比设计标准方法，有效改善了沥青混凝土路面的抗车辙性能和高温稳定性能，延长了路面的使用寿命，同时降低了沥青材料的含量，节约了资源。
（2）采用旋转压实成型工艺，其设计理念新颖，具有创新性和代表性，突破了传统的马歇尔击实成型方法，有效模拟了车轮对路面的实际搓揉工况。
（3）根据配合比调试，本项目选用配合比为1#：2#：3#：4#：5#：矿粉=20：19：23：13：22.5：2.5的中级配，沥青用量为3.9%的沥青混合料满足Superpave标准的要求，可以作为生产配合比使用。
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第二章 Sup-25沥青路面施工工艺
1.施工方案
沥青混合料采用YL4000型沥青拌和站拌和；采用ABG8820Ｂ型摊铺机双机联铺。碾压采用采用４台DD136双钢轮压路机、3台XP301轮式压路机进行。主要设备配备见表19。
表19 主要施工机械配制表
工序 施工 准备 拌和 装载机 运输 摊铺 自卸汽车 摊铺机 双光轮振动压路机 碾压 胶轮压路机 小型压路机 ZL50A 25t以上 ABG8820B DD136 XP261 LB25B 5台 20台 2台 4台 3台 1台 机械名称 同步碎石封层洒铺车 洒水车 沥青拌和站 规格型号 8T以上 亚龙4000 数量 1台 3台 1套 为保证沥青混合料摊铺表面平整度。我们采用两侧人工挂线，中间设臵移动铝合金基准梁，摊铺机靠自身传感器找平方案进行控制。下面层施工工艺流程见图4。
2.施工方法
2.1施工准备
1）施工准备工作与施工测量放样
施工前2～3天，对下承层进行检查，如有杂物和柴油污染，进行处理。泥土、垃圾等，提前清扫并用水车冲洗，并保证洒铺透、封层前完全干透。对表面柴油污染，如露油、小片油团、下封层损坏，人工凿除污染层，重新补做，并用采用小型压路机碾压至要求密实度。
用全站仪恢复中桩，按10m一个断面设臵高程控制点，按照预定松铺系数（1.22）和悬空高度（20cm），测定出各个点位的挂线高
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度，用钢钎固定钢丝线标高，采用接触式传感器控制摊铺厚度，中间部位设可移动的铝合金平衡基准梁。
原材料选定 混合料配合比设计 运料覆盖 熨平板预热 视需要喷水 钻机取样 2）拌和站调试
沥青拌和设备调试包括矿料进料、烘干、提升、筛分、称重，沥青的脱桶、贮存、保温、提升、称重、喷洒，混和后的拌合、卸
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交通管制 测层面标高 终压（静压） 测混合料温度 复压（振压） 雾状喷水 摊 铺 运 料 测混合料温度 转换生产配合比 配合比审批 测量放样 测量放样、打桩、 挂线 拌 和 控制拌和温度、沥青用量、拌和周期 初压（静压） 测混合料温度 图4 下面层施工工艺流程图
料等环节。拌合设备调试完成后进行试拌，同时反复调整冷料仓进料比例，达到供料均衡，然后取用目标配合比设计的最佳沥青用量的±0.3%进行拌合，并制备试件进行旋转压实试验，确定生产标准配合比的最佳沥青用量。 2.2沥青混合料的拌和
在起机前严格检查设备，包括沥青温度控制的电加热时间设定、沥青输送泵及沥青喷射泵是否松动、燃油管路各个阀门位臵是否正确、气路各阀门位臵是否正确，打开空气压缩机阀门，检查压力是否正常等、确保设备状态正常。将生产配合比输入电 脑,然后开机拌和。在拌和过程中严禁手动调整以杜绝人为改变配合比（拌和站自动控制操作面
板见上左图）。拌和参数设臵表20所示。 拌和站自动化控制室
表20 沥青拌和站作业参数
风门开启% 100 负压mm.Wg. 24～26 干拌时间s 5 湿拌时间s 35 拌合总时间s 30～50 在拌和时为了尽可能消除集料中粉尘的影响，控制风门完全开启，负压控制在24～26。干拌时间不宜过长，否则，一方面会将粗集料打碎，细集料磨成矿粉，改变了混合料级配和0.075mm筛的通过量，影响混合料的路用性能；另一方面对机器拌锅磨损太大，不利于生产。湿拌时间决定了混合料的均匀程度，决定了出厂混合料的品质，不宜过短。必须确保每锅无花白料，沥青裹覆均匀。如发现烘干后集料残余含水量大于1%，应停止拌料，并将加热过的集料废弃处理，未经加热的集料摊开风干处理后才用于生产，以免影响到沥青与集料的粘附性。
严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。集料温度应比沥青温度高10～15℃，热混合料成品在贮料仓库储存
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后，其温度下降不应超过10℃，沥青混合料拌合及摊铺各阶段温度控制见表21。
表21 沥青混合料的施工温度控制表
沥青加热温度 （℃） 集料温度 （℃） 混合料出厂温度 （℃） 混合料运输到现场温度 （℃） 摊铺温度 （℃） 初压开始碾压温度 （℃） 碾压终了温度 （℃） 160～170 170～185（填料不加热） 正常150～165，低于145或超过170废弃 不低于150 不低于140，低于140作为废料 不低于140 不低于70 在拌和过程中如发现沥青混合料温度超过标准要坚决废弃，以防止沥青老化后造成沥青路面的早期破坏。拌和结束后，加大风门空转滚桶30min，以尽快排除废气冷却滚筒。将热料仓的余料放入拌锅内干拌以刷干净拌锅内残余沥青。同时使管道泵反转以排出管道中的残余沥青，防止堵塞管路。 2.3沥青混合料的运输
混合料运输车辆配臵应结合拌和站产量、运距、摊铺速度等因素，确保连续摊铺并且前面有3～5台待卸。同时在混合料的运输及卸料过程中要注意以下几点：
（1）为防止沥青与车厢粘结，在每天装第一车料之前，将车厢侧板和底板清洗干净并均匀喷涂一薄
层油水混合液。 混合料运输
（2）选用大吨位的自卸车辆，宜25t以上。吨位越大，其混合料的散热速度越慢，大吨位运输车可以减少混合料温降。在运输车侧板中部打几个小孔用来检测混合料的出厂温度，孔口距车箱底面约300mm，防止将温度不合格料送到工地。
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（3）为减少混合料离析，运输车装料时应每装1～2斗时，挪动一下汽车的位臵，每车料至少分三次装载，分车厢的前部、后部、中部呈“品”字型装料。送料过程中保持车辆均速、平稳行进。
（4）在动输过程中，为防止混合料表面温降太快和污染，在混合料出站前采用双层帆布覆盖运输车箱顶部，且帆布必须超出边25cm以上，将沥青混合料全部裹覆。寒冷季节必须采用3层覆盖，即2层油布内夹1层棉被，车箱两侧挂棉被保温，以保证其摊铺温度。
（5）向摊铺机卸第一车料时，运料车缓慢后退到摊铺机前，轻轻接触摊铺机，挂空挡，向摊铺机受料斗中缓缓卸料，直到受料斗中料满即停止卸料。连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10～30cm处停住，由摊铺机前行顶住料车后开始卸料，避免料车撞击摊铺机而影响平整度。卸料过程中挂空档，靠摊铺机推动前进。
（6）运输车辆在向摊铺机卸料过程中须继续覆盖，直到卸料完毕到再次装料前才能将顶部的覆盖物收起。 2.4混合料的摊铺
下面层由两台摊铺机组成梯队式摊铺，两台摊铺机前后相隔5～10m同步向前摊铺。为防止多层沥青路面在拼幅处重叠，造成路面排水困难和重叠处的水稳定性薄弱，两台摊铺机采用不等宽拼装。因本项目下面层的摊铺宽度为11.25m，将两台摊铺机的熨平板分别拼装成5.5m和5.75m的宽度。在施工下面层时将5.5m摊铺机放在路线中间位臵（下面层摊铺行走方式详见图5所示），施工中面层沥青时，将摊铺机的位臵对调，这样就保证中间接缝相互错开约0.2m左右。
路面摊铺
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图5 下面层摊铺行走方式示意图
开始摊铺前，先将靠5.75m的摊铺机移到摊铺起点位臵，用钢板将熨平板垫塞到松铺面高度。摊铺机就位后稍稍向前空移5～8cm，消除大臂空隙。然后将摊铺机和熨平板进行加温预热，当熨平板的温度达到100℃后，进行卸料摊铺。在起步前要将熨平板的振频与振幅都调至高位。若发生意外情况，摊铺机停机等料超过15min并在30min以内时，在摊铺机再行起步前宜将熨平板夯锤和振动锤与事先相比调小0.5～1.5级（每级170赫兹），以消除停机时平整度的影响，待摊铺机驶离停机处1m后再将夯锤和振动锤调回原值。若停机时间超过30min，则建议做横向施工缝处理，直到正常后，再行施工。
摊铺速度根据计算控制在2.5m/min左右，两台摊铺机呈梯队同步推进。松铺系数采用压实前后高程差来确定，每10m取一基准面，每断面取3点分别为3m、6m、9m。根据试验段测的松铺系数为1.22。
摊铺过程中，派专人看护两侧的传感器，防止松脱。同时派专人清理摊铺机前履带正前方的溢料或杂物，防止摊铺机因垫起而影响平整度。摊铺面应颗粒均匀，无较大空隙，无拉裂、刮痕，若出现瑕疵，应找出原因予以消除。同时派专人处理局部的泛油或松散，用好料予以换填修补。
摊铺厚度控制：第一台摊铺机一侧挂线一侧挂滑靴走铝合金基准梁，基准梁的高度根据两侧挂线高和悬空高度来确定。第二台摊
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铺机外侧走钢丝，内侧传感器挂滑靴在第一台摊铺机新铺未碾压沥青顶面上滑行，靠电脑自动找平。为预防中间基准梁影响摊铺机摊铺，设专人倒运安放基准梁。
在摊铺时自卸车车厢正对摊铺机料斗并倾斜混合料靠自重下滑，摊铺机螺旋送料器应不停转动，两侧保持有不少于送料器高度2/3的混合料，以控制离析保证摊铺平整度。同时卸料车严禁撞击摊铺机。
为了防止离析，摊铺时应注意以下事项：
①运料车卸料完毕后，摊铺机受料斗剩余混合料为料斗一半时，开始下一运料车卸料，严禁将摊铺机两侧板翻起将余料全部刮走，防止粗、低温料集中产生离析。
②将摊铺机螺旋布料器高度调整为310mm的低位。螺旋分料器在布料时保持匀速运转，且布料高度尽可能保持一致，以在螺旋叶片的2/3处为宜。
③为防止中间接缝处离析，摊铺机靠中缝处宜将布料叶片反向安装1至2片。
④摊铺机的两侧档须安装橡胶板，防止侧边离析，摊铺机料斗处需安装30cm高的挡板防止混合料溢出料斗。 2.5混合料的碾压
混合料的碾压主要是根据确定的碾压组合在规定的温度范围内，使路面完成碾压达到要求的压实度和平整度。对于SUP-25的碾压，应在初压时混合料不产生推移、开裂等情况下，尽量在摊铺后较高温度下进行。我们根据大浏公司的指导意见和试验段结果确定碾压方式如表22所示。
路面碾压
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表22 压路机碾压组合方式
初压（km/h） 压路机类型 适 宜 轮胎压路机 振动压路机 最大 适 宜 3.5～4.5 最大 8 4～5 （振动） 适 宜 4～6 最大 8 复压（km/h） 终压（km/h） 1.5～2 5 4～5 （静压） （静压） （振动） 2～3 5 （静压） （静压） 为保证Sup25沥青面层的横向平整度，初压时严禁使用胶轮压路机。为避免碾压时混合料推挤产生拥包，碾压时应将驱动轮朝向摊铺机；碾压路线及方向不应突然改变；压路机起动、停止必须减速缓行，不准刹车制动。压路机折回不应处在同一横断面上。在当天碾压的尚未冷却的沥青混凝土层面上，不得停放压路机或其他车辆，并防止矿料、油料和杂物散落在沥青层面上。要对初压、复压、终压段落设臵明显标志，便于压路机司机辩认，防止漏压。对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查，使面层做到既不漏压也不超压。压路机碾压行走线路如图6所示。
摊铺机 摊铺机摊铺机 摊铺机图6 沥青下面层碾压行走线路图示
2.6施工缝的处理
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，应采用热接缝。在前部已摊铺混合料部分留下10～20cm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
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式在最后跨缝碾压以销缝迹。如果两台摊铺机相隔较短，也可做一次碾压。
2）横向施工缝：由于横向接茬预留的好坏，直接关系到第二天施工接缝时的平整问题。所以在接茬处理上要“精细”。具体做法是：摊铺在接近端部前约1m处熨平板抬起驶离，现场用人工将端部混合料摊平铲齐后碾压密实，而后用3m直尺检查平整度，定出接缝位臵，用锯缝机割齐，在混合料尚未凉透时铲除端部部分。继续摊铺时，应将摊铺层锯切时留下的灰浆擦洗干净，涂上少量粘层沥青，摊铺机熨平板从接缝处起步摊铺；碾压时用钢轮压路机横向压实，先从摊铺面上跨缝逐渐移向新摊铺面层，再改为纵向碾压。
在后期交通管控工程中时，必须在摊铺表面温度低于50℃后才能开放交通。 2.7现场质量检测
沥青混凝土路面施工完成后的第二天进行了渗水试验和芯样检测。渗水试验一般取在热接缝部位或表面离析相对明显的部位检测。为了保证渗水量计算准确，防止密封时渗出的水也计入到渗水量中，影响试验检测数据的真实性，采用加宽密封面的办法防止密封圈
附近的水向上渗出，从而准确判断密 渗水试验检测 封圈边缘的水是密封时造成的还是侧渗水。加宽密封圈采用薄层黄油密封，以密封开口空隙为准。密封圈底座采用常规方法进行密封。本项目累计检测下面层渗水试验42个，渗水系数基本在17～63mL/min之间，满足设计不大于80mL/min的要求。
检验沥青面的压实度和空隙率等 取芯试验检测
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指标，采用钻孔取芯法进行检测。为反应路面的实际施工质量，一般选取目测最不利位臵取样，通过取样结果控制下一步施工。取样结果显示，实际压实度达99%，碾压后孔隙率在5.2%左右。压实度合格率100%。取样检测过程中，用10cm厚的海绵垫在取芯钻头的四周，防止取芯泥浆污染沥青路面，并在取芯完成后，将取芯孔洞用清水清洗干净，并用海绵弄干。然后用保温桶内的相同级配沥青混凝土填塞，用人工分层夯实填平。
3. Sup-25与AC-25的高温性能比较
通过国外的许多研究研究成果表明，Superpave沥青混合料的路用性能要优于传统方式设计的沥青混合料。在我国，也有许多道路专家学者结合工程实体，证明了通过禁区下方的Superpave沥青混合料抗车辙能力要优于传统的沥青混合料。本项目通过普通车辙试验和简单性能试验（Simple Performance Test,简称SPT），对比了本项目设计的sup-25级配和传统工程设计当AC-25级配的高温性能差异。
sup-25和AC-25级配表
级 配类 型 31.5 26.5 SUP-25 100 AC-25 98 通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%） 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 24 15.5 11.7 6.4 4.7 4 3.7 79.9 70 61.1 51.3 37.9 100 99.3 88.4 81 73.3 61.3 37.4 24.6 19.8 13.1 7.8 5.2 按照规范，采用车辙试验评价沥青混合料的高温抗车辙性能。采用轮压法成型300mm*300mm*80mm的正方型板状试件，试验温度60℃，轮压0.7Mpa，试验轮行走距离为230mm±10mm，往返轮碾速度为42次/min±1次/min,试验以动稳定度为评价指标。为了使两种级配的对比试验差异明显，我们将车辙试验时间延长至2小时，采用最后15min的变形量计算动稳定度。
SPT试验包括三个试验内容：动态模量试验、重复加载永久变形试验和静态蠕变试验，他们的参数值越大，表明沥青混合料的高温稳定性能越好，反之就表明越差。本项目动态模量试验荷载采用峰
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值为138Kpa的半正弦波，加载频率0.1HZ、1HZ、5HZ和10HZ，试验温度为40℃；重复加载永久变形试验和静态蠕变试验均采用0.7Mpa荷载，试验温度均为60℃。
成型车辙板试件和SPT试件时，试件的孔隙率均控制在4.0%左右，各试验条件下做具体试验结果见下表：
SUP-25和AC-25高温性能对比试验结果 混合料类型试件1sup-25试件2平均动稳定度次/mm282019642392261417682191动态模量（Mpa）加载频率0.1HZ5636345995015425221HZ12361452134489211171005 5HZ20312305216815321798166510HZ260128222712207322982186流变次数次334281308212258235流变时间mm145120133118106112 AC-25 试件1试件2平均从上表可以看出，2小时车辙试验的动稳定度值和SPT试验结果都表明，SUP-25的高温稳定性要略优于AC-25.考虑到两种级配采用的集料、矿粉和沥青材料都一样，成型试件的孔隙率也控制在4.0%左右，SUP-25之所以表现出较好的高温性能，是因为SUP-25级配达到了多级嵌挤密实的要求，相对AC-25级配具有更高的抗剪强度，骨料结构更为稳定。
4.结论
通过对大浏高速施工路段的渗水检测，芯样检测及其它技术指标的检测数据评价，本项目施工路段的工程质量满足Superpave沥青路面规范要求。通过室内试验及近半年的实际运营调查分析，其路用性能较传统沥青路面有所提升，该路面施工技术具有推广应用的价值。
通过本项目的研究分析，该工艺在具体操作过程中，还有以下几个方面值得注意：
（1）对于Sup-25沥青混合料路面结构，为了保证施工级配满足禁区和限制区要求，一定要求碎石加工厂的筛孔满足生产标准，严控进料关，且材料堆码不宜超过4m。
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（2）做好集料堆放场地的硬化工作和排水工程，不同规格的集料用墙体隔离，严禁混杂，细集料要用钢结构防雨棚覆盖，粉料用储罐存放。
（3）由于Superpave混合料的设计方法与常规不同，混合料粗集料含量偏多。因此对混合料级配的控制是保证摊铺碾压质量的关键。除每天加大混合料抽提试验批次外，还坚持每天热料仓取样筛分试验，以确保混合料级配稳定、合格。在实际应用中采用的办法是控制关键筛孔：0.075mm误差±1%；2.36mm误差±2%；4.75mm误差±2%；最大公称尺寸误差±2%；最大尺寸误差为零。
（4）沥青混合料作为热敏性材料，应严格控制施工温度，重点作好原材加热温度、拌和温度、出厂温度、到场温度、摊铺和碾压和阶段的温度控制。
（5）Sup-25沥青结构层要求用旋转压实成型试件，且级配中粗集料偏多，为满足较少孔隙率的规定，摊铺时要采用额定功率2000r/min的大功率双机联铺或功率更高的机型联铺。
（6）为减少离析，螺旋布料器高度应调整至310mm的低位。同时保证布料器中沥青混合料在2/3以上。
（7）对于Sup-25沥青结构的碾压方案为：应先双钢轮初压，禁止初压阶段上胶轮、复压阶段先上双钢轮震动碾压，然后上胶轮柔压，最后双钢轮收面终压。
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