Superpave結(jié)構(gòu)瀝青混合料質(zhì)量控制措施分析

周國(guó)輝

（甘肅省公路建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

相對(duì)于傳統(tǒng)AC與高性能SMA，Superpave結(jié)構(gòu)兼具較好的高、低溫性能、抗滑性及耐久性，瀝青用量較少，因此也被稱之為“廉價(jià)SMA”或“平民SMA”［1］，被廣泛應(yīng)用于甘肅省高等級(jí)公路建設(shè)項(xiàng)目。不同于SMA的間斷級(jí)配和“三多一少”的用料特點(diǎn)［2］，Superpave采用連續(xù)級(jí)配和骨架嵌擠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，盡管有效提高了瀝青混合料結(jié)構(gòu)的密實(shí)性和骨料嵌擠效果，以及路用性能，但其級(jí)配結(jié)構(gòu)仍是連續(xù)型密級(jí)配結(jié)構(gòu)，在級(jí)配控制中設(shè)置了控制點(diǎn)和限制區(qū)?；旌狭腺|(zhì)量檢驗(yàn)包括瀝青用量、礦料級(jí)配、體積指標(biāo)和路用性能，評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，但缺乏直觀的力學(xué)指標(biāo)，且技術(shù)指標(biāo)要求寬泛，普遍容易達(dá)到，加之試驗(yàn)誤差的存在，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯（區(qū)分效應(yīng)是指某種測(cè)試方式下樣本的檢測(cè)結(jié)果與技術(shù)要求相差較大，普遍能夠達(dá)到或達(dá)不到技術(shù)要求，不能進(jìn)行高低優(yōu)劣區(qū)分的現(xiàn)象），不利于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制，如動(dòng)穩(wěn)定度、礦料間隙率、瀝青飽和度、粉膠比等，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)混合料的偏差，出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果均合格，但使用壽命較差的“高分地質(zhì)”情況，失去了Superpave結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)初衷。因此，完善細(xì)化瀝青混合料質(zhì)量控制指標(biāo)及控制范圍已成為Superpave瀝青路面混合料質(zhì)量控制亟待解決的問題。

1 Superpave瀝青混合料質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)

本項(xiàng)目線路所在地區(qū)，按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）表A.4.5瀝青及瀝青混合料氣候分區(qū)指標(biāo)劃分為夏熱冬寒半干區(qū)（2-2-3），路面設(shè)計(jì)以提高道路高溫抗車轍、低溫抗開裂性能以及提高道路承載能力、抗疲勞能力，作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，充分考慮沿線材料供應(yīng)情況，并結(jié)合投資情況，確定了4 cm高性能改性瀝青混凝土Sup-13+6 cm高性能改性瀝青混凝土Sup-20+8 cm密集配瀝青碎石ATB-25+熱熔橡膠改性瀝青碎石封層的面層結(jié)構(gòu)。由于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）中不包含Superpave結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求，目前現(xiàn)場(chǎng)施工中主要以《高性能瀝青路面（Superpave）基礎(chǔ)參考手冊(cè)》為依據(jù)，結(jié)合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（DB62/T 3136-2017）中馬歇爾指標(biāo)進(jìn)行控制，本項(xiàng)目按照甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（DB62/T 3136-2017）有關(guān)要求，增加了芯樣劈裂強(qiáng)度等要求。目前，Superpave瀝青混合料質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)包括瀝青用量、礦料級(jí)配、體積指標(biāo)（空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、粉膠比）、路用性能（高溫性能、低溫性能、水敏感性）［3］、馬歇爾指標(biāo)（穩(wěn)定度、流值）［4］及間接指標(biāo)（芯樣劈裂強(qiáng)度、現(xiàn)場(chǎng)滲水系數(shù)）。

2 Superpave瀝青混合料質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)存在的問題分析

依托甘肅省某高速公路建設(shè)項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)近300組中、上面層Superpave-20、Superpave-13瀝青混合料檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)而對(duì)Superpave瀝青混合料檢測(cè)指標(biāo)的質(zhì)量評(píng)價(jià)能力進(jìn)行研究分析。

2.1 瀝青含量

本項(xiàng)目采用燃燒爐法（T0735-2011）進(jìn)行混合料瀝青含量檢測(cè)，按照油石比與設(shè)計(jì)值的允許誤差-0.1%至+0.2%進(jìn)行混合料瀝青含量控制，見表1所列。同時(shí)，拌和樓每天逐盤打印生產(chǎn)記錄，計(jì)算瀝青用量，進(jìn)行總量復(fù)核。

表1 油石比數(shù)據(jù)分析

瀝青用量檢測(cè)結(jié)果與指標(biāo)技術(shù)要求接近，“區(qū)分效應(yīng)”明顯，能很好地進(jìn)行合格與否判定。

2.2 礦料級(jí)配

本項(xiàng)目采用T0725-2000進(jìn)行瀝青混合料礦料級(jí)配檢測(cè)，按照礦料級(jí)配與生產(chǎn)設(shè)計(jì)配標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配的允許誤差進(jìn)行混合料級(jí)配控制（0.075 mm篩孔通過(guò)率±2%，≤2.36 mm篩孔通過(guò)率±4%，≥4.75 mm篩孔通過(guò)率±5%）見表2所列。同時(shí)，拌和樓每天逐盤打印生產(chǎn)記錄，計(jì)算礦料級(jí)配，進(jìn)行總量復(fù)核。

表2 Super pace-13混合料級(jí)配檢測(cè)結(jié)果 %

實(shí)測(cè)級(jí)配能很好地滿足控制點(diǎn)及限制區(qū)的要求。過(guò)程控制重點(diǎn)在于其與生產(chǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配的偏差，嚴(yán)重超限現(xiàn)象較少，個(gè)別篩孔少量侵限現(xiàn)象較多，現(xiàn)場(chǎng)處理也多為要求拌合站微調(diào)處理，不進(jìn)行不合格判定。

2.3 體積指標(biāo)

本項(xiàng)目采用SGC瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件制作方法（T 0736-2011）成型試件進(jìn)行體積指標(biāo)檢測(cè)控制。

空隙率檢測(cè)結(jié)果見表3所列，與技術(shù)要求接近，且技術(shù)要求嚴(yán)苛，“區(qū)分效應(yīng)”明顯，有利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。過(guò)程控制中一般會(huì)適度進(jìn)行允許范圍劃定。

表3 空隙率VV數(shù)據(jù)分析 %

礦料間隙率檢測(cè)結(jié)果見表4所列，均能滿足技術(shù)要求，且富余較多，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

表4 礦料間隙率VMA數(shù)據(jù)分析 %

瀝青飽和度檢測(cè)結(jié)果見表5所列，均能滿足技術(shù)要求，且富有較多“，區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

表5 瀝青飽和度VFA數(shù)據(jù)分析 %

粉膠比檢測(cè)結(jié)果見表6所列，均能滿足技術(shù)要求，因?yàn)樵试S范圍較大，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

表6 粉膠比DP數(shù)據(jù)分析 %

2.4 路用性能驗(yàn)證

本項(xiàng)目分別采用T 0736-2011、T 0728-2011、AAS?HTOT283、T 0730-2011進(jìn)行混合料高溫性能、低溫性能、水敏感性及滲水性能檢驗(yàn)。

動(dòng)穩(wěn)定度檢測(cè)結(jié)果見表7所列，均能滿足規(guī)范要求，富余較多，且試驗(yàn)本身數(shù)據(jù)變異較大，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

表7 動(dòng)穩(wěn)定度數(shù)據(jù)分析 次/mm

低溫彎曲破壞應(yīng)變見表8所列，多為配合比設(shè)計(jì)及外委檢測(cè)，且檢測(cè)頻率較低，施工過(guò)程中檢測(cè)較少，無(wú)法進(jìn)行施工瀝青混合料質(zhì)量控制。

表8 低溫彎曲破壞應(yīng)變數(shù)據(jù)分析 με

凍融劈裂強(qiáng)度比檢測(cè)結(jié)果見表9所列，均能滿足技術(shù)要求，且富余較多，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

表9 凍融劈裂強(qiáng)度比數(shù)據(jù)分析 %

滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果見表10所列，均能滿足技術(shù)要求，且富余較多，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

表10 滲水系數(shù)數(shù)據(jù)分析 mL/min

2.5 馬歇爾指標(biāo)

本項(xiàng)目采用T 0702-2011、T 0709-2011進(jìn)行Super?pave瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)檢測(cè)。

馬歇爾穩(wěn)定度檢測(cè)結(jié)果見表11所列，均能滿足技術(shù)要求，且富余較多“，區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

表11 穩(wěn)定度數(shù)據(jù)分析 kN

因Superpave結(jié)構(gòu)瀝青混合料采用改性瀝青，流值僅作參考，見表12所列。

表12 流值數(shù)據(jù)分析 mm

2.6 劈裂強(qiáng)度（現(xiàn)場(chǎng)芯樣）

本項(xiàng)目采用T 0716-2011進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)芯樣劈裂強(qiáng)度檢測(cè)。

表13 劈裂強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析 MPa

現(xiàn)場(chǎng)芯樣劈裂強(qiáng)度為甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（DB62/T 3136-2017）中新增指標(biāo)，密級(jí)配瀝青混合料路面劈裂強(qiáng)度應(yīng)不小于1.0 MPa，改性瀝青混合料與SMA路面劈裂強(qiáng)度應(yīng)不小于1.2 MPa，是根據(jù)甘肅省2011年至2016年建成高速公路瀝青路面質(zhì)量調(diào)查數(shù)據(jù)制定的，用以評(píng)價(jià)瀝青路面抗剪切性能［5］。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)結(jié)果均能滿足技術(shù)要求，且富余較多，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不利于結(jié)果判定和質(zhì)量控制。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，可以看出，油石比、空隙率VV指標(biāo)技術(shù)要求與檢測(cè)結(jié)果接近，“區(qū)分效應(yīng)”明顯，易于進(jìn)行質(zhì)量合格與否的判定；礦料級(jí)配均能滿足控制點(diǎn)和限制區(qū)的要求；礦料間隙率VMA、瀝青飽和度VFA、粉膠比DP、動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎曲破壞應(yīng)變、凍融劈裂強(qiáng)度比、馬歇爾穩(wěn)定度均能滿足規(guī)范要求，且富余較多；間接指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)滲水系數(shù)及芯樣劈裂強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求，且富余較多。

綜上所述，Superpave瀝青混合料施工質(zhì)量控制，僅僅以《高性能瀝青路面（Superpave）基礎(chǔ)參考手冊(cè)》為指導(dǎo)，存在檢測(cè)指標(biāo)不全，缺乏力學(xué)指標(biāo)，且路用性能指標(biāo)要求較為寬泛，不利于施工現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料質(zhì)量控制。在引入馬歇爾穩(wěn)定度、芯樣劈裂強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行“雙控”后，質(zhì)量評(píng)價(jià)更加全面，更有說(shuō)服力，但仍存在技術(shù)要求寬泛，檢測(cè)結(jié)果均滿足要求，“區(qū)分效應(yīng)”不明顯，不能很好地進(jìn)行結(jié)果判定和質(zhì)量評(píng)估，無(wú)法避免瀝青路面“高分低質(zhì)”的問題。

3 雙控對(duì)比法

本項(xiàng)目在Superpave路面瀝青混合料質(zhì)量控制中總結(jié)出“雙控對(duì)比法”，即延用Superpave結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的瀝青用量、級(jí)配控制、體積指標(biāo)及路用性能指標(biāo)，引入馬歇爾指標(biāo)及芯樣劈裂強(qiáng)度、滲水系數(shù)等間接指標(biāo)，共同對(duì)Superpave瀝青混合料質(zhì)量進(jìn)行“雙控”，同時(shí)借鑒省內(nèi)已建成高速公路檢測(cè)數(shù)據(jù)作為“參考值”進(jìn)行對(duì)比分析，全面有效地做出混合料質(zhì)量評(píng)價(jià)，如某項(xiàng)指標(biāo)普遍與“參考值”偏差較大時(shí)要進(jìn)行原因分析，從原材料、配合比、拌合等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行排查［6］?？紤]到檢測(cè)指標(biāo)眾多，檢測(cè)任務(wù)繁重，檢測(cè)周期過(guò)長(zhǎng)等因素，為更有效，更及時(shí)地對(duì)出場(chǎng)混合料質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，本項(xiàng)目對(duì)混合料檢測(cè)指標(biāo)、檢測(cè)頻率及“參考值”進(jìn)行了統(tǒng)一要求，對(duì)部分指標(biāo)的技術(shù)要求進(jìn)行提高，如本論述第二部分動(dòng)穩(wěn)定度、現(xiàn)場(chǎng)滲水系數(shù)。下面以Superpave-20為例，介紹本項(xiàng)目Superpave瀝青混合料檢測(cè)指標(biāo)、檢測(cè)頻率及參考值，見表14所列。

表14 Superpave-20瀝青混合料檢測(cè)指標(biāo)、檢測(cè)頻率及參考值

4 結(jié)束語(yǔ)

Superpave瀝青混合料質(zhì)量控制應(yīng)在其設(shè)計(jì)初衷的基礎(chǔ)上與國(guó)內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范要求和施工控制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行深度融合，形成一套完整有效的技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)要求，既能全面反映混合料的各項(xiàng)性能，又能有效辨別混合料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)引入芯樣劈裂強(qiáng)度，直觀反映了路面抗剪切能力，本項(xiàng)目設(shè)置各項(xiàng)指標(biāo)參考值，有效解決了部分指標(biāo)“區(qū)分效應(yīng)”差的問題，使得Super?pave瀝青混合料質(zhì)量控制簡(jiǎn)單明了，有效避免了指標(biāo)合格壽命不足的“高分低質(zhì)”路面。