DOI:10.16799/j.cnki.csdqyfh.2018.10.019
城市道桥与防洪道路交通61
Superpave20沥青混凝土在巴基斯坦干线
公路中的应用研究
222张可强1，，纵瑾瑜1，，汪立诚1，江苏南京211112；江苏南京211112）（1.苏交科集团股份有限公司，2.新型道路材料国家工程实验室，
摘
炎热干燥，极端气温高达50℃，要：巴基斯坦总体属于热带季风气候，路面温度可达70℃。近年来，随着交通渠化与超载车辆的增多，对沥青路面承重层中面层提出了更高的技术要求。以我国援巴基斯坦公路网修复项目———国道N5公路为契机，探讨了Superpave20沥青混凝土的高温抗车辙性能、水稳定性和低温抗开裂性等路用性能。实践结果表明：Superpave20沥青混凝土具有优良的抗高温和抗剪切性能，为巴基斯坦公路网修复提供一种值得推广的新型沥青路面结构层材料。关键词：巴基斯坦；沥青混凝土；Superpave20；路用性能中图分类号：U414
文献标志码：B
文章编号：1009-7716（2018）10-0061-03
0引言
我国援巴基斯坦国道主干线N5公路是巴基
斯坦国家的重要经济走廊，是巴基斯坦快速发展中运输物资的交通要道。随着车辆运输业的快速增长，重载及超载车辆较多。据当地公路局资料显
货车所占比重显著增加，且重载车辆行驶速度示：
夏季温度特高，缓慢；该地区属于热带干燥气候，
极端日平均气温高达48.8℃，路面表面温度则超
雨水极过70℃，昼夜温差小，且高温持续时间长，
少，年平均降雨量不足100~200mm。这些因素导
（见图1）致道路车辙严重。
项目所在区域特殊的气候条件和交通条件，经研
究首次在巴基斯坦国道主干线上采用50号硬质沥青掺加5.0%的SBS沥青进行SBS改性。改性沥青为现场加工，同时强化沥青进场及改性加工管理，避免离析现象。表1为沥青的各项技术指标。技术指标参考国内规范[1,3]。
表1SBS改性沥青检测结果检测指标
（25℃，针入度100g，5s）（/0.1mm）
针入度指数PI（5℃，延度1cm/min）/cm*软化点（环球法）/℃闪点（COC）/℃（15℃）密度（/g·cm-3）（135℃）运动黏度（/Pa·s）
技术要求检测结果30~50-0.2~1.0≥30≥80≥260实测≤3≥99≤2.5≥75
400.193689.03451.0451.9599.491.898.3
图1旧路车辙严重
溶解度（三氯乙烯）/%储存稳定性离析，48h软化点差/℃
（25℃）弹性恢复/%
沥青薄膜加热试验
质量损失/%针入度比25℃/%（5℃，延度1cm/min）/cm
PG等级
结合工程现场实际情况，项目组对N5公路工
程项目开展了Superpave高性能沥青混凝土的试验研究，以改善和提高路面抗车辙性能、使用安全性和耐久性能。
±0.6≥75≥10—
-0.07575.51882-22
1原材料选择
1.1沥青
高温易变形。由于该沥青属于热敏感性材料，
收稿日期：2018-05-27
（1982—）高级工程师，主要作者简介：张可强，男，山东菏泽人，
从事道路工程路面结构设计，沥青路面材料与钢桥面铺装研究。
注：*由于50号硬质沥青加SBS进行改性，采用5℃、5cm/min低温延度测试时容易断裂，为此，本次试验研究结果以5℃、1cm/min为参考值。
62道路交通
城市道桥与防洪
2018年10月第10期
1.2集料
项目原材料远距离运输经济性投入较高，
为此，只能就地取材。集料母材取自当地戈壁滩的
砾石，经加工生产成成品粗细集料。提出的粗、
细集料技术要求及材料性能试验检测结果见表2和表3。
表2粗集料技术指标及检测结果
检测指标技术要求检测结果常温
≤22
20.2
压碎值/%
高温≤2617.8坚固性/%≤125粗集料与沥青的黏附性5级5级（26.5~19mm）（1号料）
≤102.9针片状（19~13.2mm）（2号料）≤102.6含量/%
（13.2~9.5mm）（3号料）≤103.7（9.5~4.75mm）（4号料）≤156.0吸水率/%2.02.0
集料磨光值，PSV
38
符合要求
表3细集料技术指标及检测结果检测指标技术要求检测结果砂当量/%≥7083亚甲蓝值（/g·kg-1）≤250.6棱角性（流动时间）/s≥3034.5坚固性（＞0.3mm部分）/%
≤12
4
1.3填料
该项目所在区域无矿粉，以水泥作为主要填料，其技术要求和试验检测结果均满足国内规范中矿粉的技术要求。
2沥青混凝土配合比设计
2.1目标配合比验证
依据Superpave设计的一般方法，通过计算机按照级配设计程序计算，在配合比设计过程中发
现，该项目的集料比较特殊，
只有合成级配接近或超出相关要求的下限控制点时，其混合料才能形
成理想的骨架嵌挤结构。因此，
该项目配合比设计过程中减少细集料用量，即0~2.36mm集料占矿
料总量均在20%以内。通过试验调整，
最后验证确定沥青混合料的矿料配比为：19~26.5mm∶9.5~19mm∶
4.75~9.5mm∶2.36~4.75mm∶0~2.36mm∶矿粉（水泥）=7∶36∶25∶10∶19∶3。考虑到项目地常年持续高温少雨、重载交通严重的车辙现象，依据现行规范说明，在设计最佳沥青用量的基础上减小0.1%~0.5%作为设计沥青用量，最终确定的最佳油石比为4.2%，矿料合成级配曲线见图2。同时结合该项目现场高温和交通状况，配合比研究的旋转压实次数与中国和美国的常规压实次数不
同，分别选用初压9次，设计125次，最大压实205次。Superpave20沥青混合料性能指标要求见表4。
图2Superpave20合成级配曲线
表4Superpave20沥青混合料设计指标
检测项目N初始N设计N最大VMAVFA粉胶比F/A压实次数/检测结果
9
125
205
13.560.8
1.02
2.2生产配合比的确定
根据目标配合比对各种集料所确定的设计比例进行生产配合比设计，通过拌和楼冷料流量标
定效核、热料仓筛分、密度试验，
进行了生产配合比调试和级配组合设计。取目标配合比设计的最佳油石比及±0.3%三个油石比进行沥青混合料性能验证，根据试验结果确定生产配合比的最佳油石比，确定的生产配比见表5。生产配比中沥青混合料性能指标见表6。
表5Superpave20生产配合比规格
19~
9.5~
4.75~
2.36~
0~
26.5mm19mm9.5mm4.75mm2.36mm矿粉OAC
比例12
33
25
10
18
24.2%
表6Superpave20生产配合比实测体积指标结果检测项目N初始N设计N最大VMAVFA粉胶比F/A压实次数/检测结果
9
125
205
13.164.9
1.09
2018年10月第10期
城市道桥与防洪道路交通63
3Superpave20沥青混凝土路用性能
3.1高温稳定性
研究表明，沥青混合料是温度敏感性材料，当温度高于45℃时，温度每升高5℃车辙深度增加大约1.8倍[4]。该项目所在区域夏季高温达48.8℃，
路面温度均在70℃以上，为此，
在标准轮压下，选择了三个温度条件，分别以60℃（标准温度）、非标准70℃和80℃条件进行试验研究，进一步检验沥青混合料在苛刻温度条件下的抗车辙能力。沥青混合料高温稳定性的试验结果见表7。同时，为了模拟重载交通，通过增加轮压，分别在胎压达到0.85MPa和1.0MPa、80℃条件下进行沥青混合料车辙试验。研究结果表明，所选择的Superpave20沥青混合料高温抗车辙性能表现得十分优越。
表7高温稳定性试验研究结果
试验条件混合料种类
动稳定度变异系数/%
胎压/MPa
温度/℃（/次·mm-1）
60
211501.10.7
70119601.9Superpave20
8077652.70.858097323.61.0
80
6950
2.8
3.2抗水损害性
采用AASHTOT283试验方法对沥青混合料的抗水损害性能进行测试评价。与马歇尔试验相比，AASHTOT283试验条件更严格，混合料要求达到7%±1%的空隙率，与现场性能具有较好的相
关性[2]。试验结果见表8。从试验结果看，
选定的沥青混合料的抗水损害性能满足设计及现行规范的要求。
表8AASHTOT283试验结果混合料非条件
条件TSR要求类型
空隙率冻融劈裂空隙率冻融劈裂/%
/%
/%强度/MPa/%强度/MPa7.8
0.73566.70.6466Super-pave20
6.70.68736.60.6289
85.7%≥80
6.9
0.80436.90.6331平均值
7.1
0.7424
6.7
0.6362
3.3低温抗开裂性能
为评价沥青混合料低温抗开裂性能，
对Superpave20沥青混合料进行低温弯曲试验。试验条件：在试验温度-10℃，速率50mm/min，试验结果见表9。从试验结果看，Superpave20沥青混合料在低温状态下破坏应变大于2500滋着，说明其具有良好的低温抗开裂性能。
表9Superpave20沥青混合料试验结果最大
跨中抗弯拉劲度破坏破坏应编号荷载挠度强度模量应变变要求/kN
/mm
/MPa
/MPa
/滋着
/滋着
10.9810.5218.032943.22727.421.0720.4868.223158.22602.531.1400.5018.463162.02675.3
41.2150.4899.323551.02625.9＞200051.2050.4869.723797.12558.861.4610.47111.844800.82465.7平均
1.179
0.492
9.26
3568.7
2609.3
3.4后期观测
针对地域的特殊条件，项目组对Superpave20试验段进行跟踪观测，对行车道轮迹带进行测试，检验其车辙变形情况。试验段落运行3年后车辙检测数据为:平均车辙深度为8mm，最大车辙深度为15mm。车辙跟踪观测数据充分说明Superpave20沥青混凝土具有良好的抗车辙性能。
4结论
通过对巴基斯坦国道N5公路施工过程中的原材料、配合比、路用性能的试验研究，可以看出：
（1）Superpave20沥青混合料旋转压实分别采用初压9次，设计125次，最大压实205次，沥青混合料的各项性能指标均满足技术要求。
（2）Superpave20的粗集料颗粒之间具有良好的嵌挤作用，因此具有非常好的抵抗荷载变形能力，即使在极端高温条件下，仍有较强的高温抗车辙能力，满足高温重载特殊地区的技术要求。
（3）由于SBS改性沥青、矿料和矿粉形成的高黏性沥青胶结料，使得沥青混合料具有良好的低温性能和抗水损害性能，能够满足巴基斯坦高等级公路工程的技术要求。
参考文献：
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