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高性能沥青路面SUPERPAVE在美国的应用状况

时间:2007-1-30栏目:交通运输论文

 摘 要 我国在建高速公路已开始推广美国高性能(SUPERPAVE)沥青路面,苏嘉杭高速公路率先在全线沥青路面三层结构上使用这一技术。这种路面结构形式出现时间相对较短,国外、国内经验相对缺乏。本文参考了SUPERPAVE在美国施工中的一些难点、焦点问题,并结合苏嘉杭高速公路SUPERPAVE路面的实践,对一些问题进行了分析。

关键词 高性能沥青路面 SUPERPAVE施工 路用性能

1 前言

  SUPERPAVE是美国耗资1.5亿美元的战略公路研究计划(SHRP)的重大组成部分之一,耗资约5000万美元。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方法施工的沥青混合料占总量的82%。
  在SUPERPAVE的推广过程中,相关的争论一直很多。为此美国联邦公路局(FHWA)联合美国国家沥青路面协会(NAPA),组织专家组编写了SUPERPAVE施工技术指南,在NAPASR-180报告中发表。随后NAPA联合SAPA(美国各州沥青路面协会)针对原材料、混合料设计、拌和、摊铺、碾压、质量控制六个方面组织了一次全国调查,而这也正是我们国内推广SUPERPAVE常常遇到的、争议较多的问题,本文就这几方面分别进行论述。

2 原材料

2.1 沥青
  美国大部分混合料生产商认为沥青的PG等级可控制在公路局规范范围之内。有40%的SUPER-PAVE混合料使用了改性沥青,这一比例要高于传统的马歇尔混合料设计法。这主是基于"保险"的考虑,承包商们都希望随着SUPERPAVE的推广,使用改性沥青的比例能够逐渐降下来。所用的SUPERPAVE混合料相对于马歇尔混合料来说,25%的承包商使用沥青含量较多,增幅达0.5%~1%。而40%使用沥青含量较少,减少量一般小于0.5%。另外35%所用SUPERPAVE混合料的沥青含量与马歇尔混合料基本相同。
  有40%的SUPERPAVE混合料中使用了抗剥落剂,其中使用液体抗剥落剂和石灰处理的各占一半。

2.2 集料
  在美国,95%的承包商反映传统的石料可以满足SUPERPAVE要求,但要求水洗、保持洁净,还要使用较多的机制砂。而且用传统轧石设备完全可以生产出合格的SUPERPAVE的集料。但80%的承包商认为SUPERPAVE配合比级配比马歇尔配合比级配粗,且有80%的设计级配曲线位于限制区下方;60%的承包商感觉SUPERPAVE混合料级配曲线很容易满足限制区的要求,这就表明还有40%存在着一些问题,主要是不能满足VMA的要求。试验发现,混合料设计沿限制区上侧通过时更易满足VMA的要求,这种混合料和易性较好,容易施工;70%的SUPERPAVE级配曲线不允许穿过限制区,而另外30%允许穿过限制区,但要求混合料必须满足一些附加性能试验要求,如车辙试验等;80%的SUPERPAVE混合料没有使用回收沥青混合料(RAP),但一般的观点是随着SUPERPAVE混合料设计、施工水平的提高,混合料生产可以逐渐使用RAP。

3 混合料的设计
  表1为美国SUPERPAVE各种结构形式所用的比例。由此可见,在美国使用最多的混合料是SUPER-PAVE-12.5和SUPERPAVE-19。60%的SUPERPAVE混合料均用于表面层处治或罩面,这和美国现在路面施工以养护为主有关。
  在美国已建的SUPERPAVE项目中,有70%的SU-PERPAVE混合料是由承包商自己设计的。几乎所有的承包商均反映SUPERPAVE旋转压实仪(SGC)性能良好,80%的沥青路面工程公司至少拥有一台SGC。
  SUPERPAVE混合料设计要求有4小时的烘箱加热过程,但仅有10%的承包商做到了这一点,其它加热时间从30分钟到2小时不尽相同,而50%的承包商在生产过程中并未做混合料的老化试验。几乎一半的承包商认为为了使SUPERPAVE满足混合料体积特性设计指标颇费周折。主要问题是空隙率较低、偏差较大。解决这个问题可以采取这样的措施:为了满足VMA的要求及避开限制区,级配曲线在4.75MM以上应位于最大密度线的上方,然后穿过最大密度线,从限制区下方走。

4 混合料的拌和
  美国70%的SUPERPAVE混合料采用间歇式拌和楼拌和,配有布袋式贮存器,每小时产量介于250~350吨,这与生产传统的马歇尔混合料相差不大。为了满足级配的要求,60%的SUPERPAVE混合料增加了冷料仓,一般采用6~8个冷料仓。
  50%的SUPERPAVE混合料温度较传统增加了5~8℃,这可能是由于使用了改性沥青或混合料较硬。美国对于SUPERPAVE混合料的拌时间没有作任何的变动要求。
  生产SUPERPAVE混合料对沥青拌和厂并没有特别的要求。但对级配控制、细料数量及类型、沥青的储存、布袋式储存器等细节要求更严格。

5 混合料的运输、摊铺和碾压
  据调查,美国SUPERPAVE混合料的运输、摊铺与传统马歇尔混合料没有任何差别。85%的SUPERPAVE混合料在摊铺方面没有出现问题,但实践表明良好的摊铺作业对于路面施工质量是非常关键的。
  SUPER

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