導(dǎo)語(yǔ)：瀝青混合料設(shè)計(jì)管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)方法是一種新型的混合料設(shè)計(jì)方法，從目前國(guó)內(nèi)的應(yīng)用來(lái)看，它較傳統(tǒng)的馬歇爾設(shè)計(jì)方法瀝青混合料性能有較大的改善，有效的防止了瀝青路面早期損害的發(fā)生。本文以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，依據(jù)Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)其探討，以求指導(dǎo)路面設(shè)計(jì)與施工。

關(guān)鍵詞：Superpave青混合料設(shè)計(jì)期損害計(jì)實(shí)例

前言

1987年美國(guó)公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃(SHRP)進(jìn)行一項(xiàng)為期五年耗資5000萬(wàn)美元的瀝青課題研究，旨在制定一個(gè)新的瀝青和瀝青混合料規(guī)范、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法和評(píng)價(jià)體系。SHRP瀝青課題的最終研究成果稱為Superpave，即高性能瀝青路面，包括膠結(jié)料規(guī)范、混合料設(shè)計(jì)體系和混合料性能分析方法。美國(guó)聯(lián)邦公路局（FHWA）負(fù)責(zé)推廣Superpave，并得到了AASHTO的全力支持。至1998年，除加州和內(nèi)華達(dá)州，在其余各州新的膠結(jié)料性能規(guī)范已全面取代了針入度規(guī)范和粘度規(guī)范，美國(guó)有近40個(gè)州采用Superpave混合料設(shè)計(jì)方法取代馬歇爾混合料設(shè)計(jì)方法。

目前我國(guó)的Superpave技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用較為普遍，國(guó)內(nèi)許多單位都紛紛購(gòu)買購(gòu)買和采用Superpave體系的設(shè)備和儀器，Superpave瀝青膠結(jié)料規(guī)范和混合料設(shè)計(jì)規(guī)范在許多項(xiàng)目中已被應(yīng)用。從實(shí)際路面運(yùn)營(yíng)的效果來(lái)看，其展現(xiàn)出比傳統(tǒng)的AC類瀝青混合料很多性能上的優(yōu)勢(shì)，有效的防止了瀝青路面早期損害的發(fā)生。

本文基于已有的研究，以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，依據(jù)Sup20改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)Superpave混合料設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討。

1Sup20改性瀝青混合料設(shè)計(jì)實(shí)例

1.1集料技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)

試驗(yàn)選用石料為石灰?guī)r石料、瀝青為科氏161SBS改性瀝青，依據(jù)Superpave設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了集料技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)，結(jié)果如下表所示：

表1-1集料技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總表

試驗(yàn)項(xiàng)目

試驗(yàn)值

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

Superpave技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

集料

認(rèn)同特性

粗集料棱角性（%）

100

/

≥100%

細(xì)集料棱角（%）

46.0

/

>45%

扁平顆粒（％）

5.6

≤15

<10%

砂當(dāng)量（％）

85.6

≥70

>60%

集料

料源特性

堅(jiān)固性（％）

17.5

≤30

<35～45%

安定性（％）

3.3

≤12

<10～20%

注：對(duì)于集料的料源特性，Superpave技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)具體要求，表中列出的標(biāo)準(zhǔn)為推薦值。

1.2設(shè)計(jì)集料結(jié)構(gòu)的選擇

1）初選級(jí)配

依據(jù)Superpave設(shè)計(jì)的一般方法，在選擇集料結(jié)構(gòu)時(shí)，首先調(diào)試選出粗、中、細(xì)三個(gè)級(jí)配，根據(jù)集料的性質(zhì)（密度和吸水率）計(jì)算出三個(gè)級(jí)配的初始用油量。然后用初始用油量成型試件。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算出這三個(gè)級(jí)配的瀝青混合料在空隙率為4%時(shí)所需的瀝青用量及相應(yīng)的瀝青混合料性質(zhì)，如礦料間隙率（VMA）、飽和度（VFA）、礦粉與有效瀝青之比（F/A）、初始旋轉(zhuǎn)次數(shù)的壓實(shí)度（%Gmmatin）等。圖1-1為三種初選級(jí)配的曲線圖，表1-2為估算瀝青用量匯總表。

圖1-1三種初選級(jí)配曲線圖

表1-2估算瀝青用量匯總表

試驗(yàn)級(jí)配

Gsb

(g/cm3)

Gsa

(g/cm3)

Gse

(g/cm3)

Vba

Vbe

Ws

Pbi

（%）

1

2.669

2.720

2.710

0.0134

0.0897

2.3443

4.33

2

2.671

2.721

2.711

0.0129

0.0897

2.3450

4.31

3

2.673

2.721

2.712

0.0126

0.0897

2.3455

4.29

表中：Gsb––––級(jí)配集料毛體積密度；

Gsa––––級(jí)配集料表觀密度；

Gse––––級(jí)配集料有效密度；

Vba––––集料吸收的瀝青膠結(jié)料體積；

Vbe––––有效瀝青膠結(jié)料的體積；

Ws––––每立方厘米混合料中集料質(zhì)量；

Pbi––––估算瀝青用量。

2）三種試驗(yàn)級(jí)配評(píng)價(jià)

根據(jù)各個(gè)級(jí)配的估算瀝青用量和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擬用4.3％的瀝青用量采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型試件，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀設(shè)定的單位壓力為0.6MPa。根據(jù)交通量數(shù)據(jù)并考慮到工程施工實(shí)際的壓實(shí)條件，選擇壓實(shí)次數(shù)N最初=8次，N設(shè)計(jì)=100次，N最大=160次。根據(jù)Superpave的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行估算用油量成型試件時(shí)，將旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)設(shè)定在N設(shè)計(jì)，本次試驗(yàn)為N設(shè)計(jì)=100次，估算瀝青用量下各級(jí)配旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果匯總于表1-3。

表1-3三種級(jí)配估算瀝青用量試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)表

級(jí)配

4%空隙率

瀝青用量（％）

VMA（％）

（設(shè)計(jì)次數(shù)）

VFA（％）

（設(shè)計(jì)次數(shù)）

粉膠比

初始次數(shù)

壓實(shí)度（％）

1

4.37

13.0

69.3

1.26

83.9

2

4.59

13.5

70.3

1.14

83.8

3

4.89

14.1

71.6

0.92

84.6

Superpave標(biāo)準(zhǔn)

不小于13.0

65～75

0.6～1.2*

≤89.0

注：*表示當(dāng)級(jí)配通過(guò)禁區(qū)下方，粉膠比可增加到0.8～1.6。

由上表數(shù)據(jù)可知級(jí)配1、級(jí)配2和級(jí)配3均滿足Superpave設(shè)計(jì)要求，考慮到壓實(shí)特性和工程實(shí)際的瀝青用量，本次設(shè)計(jì)選擇級(jí)配1為設(shè)計(jì)級(jí)配。

3）選擇設(shè)計(jì)級(jí)配的瀝青用量

設(shè)計(jì)級(jí)配確定后由表1-3并根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取Pb為4.3%，四個(gè)瀝青用量分別為：3.8%、4.3%、4.8%、5.3%。在進(jìn)行確定選擇級(jí)配瀝青用量的試驗(yàn)時(shí)，壓實(shí)次數(shù)應(yīng)設(shè)定在N設(shè)計(jì)，本次N設(shè)計(jì)=100次。試驗(yàn)結(jié)果如表1-4所示：

表1-4四種瀝青用量瀝青混合料體積性質(zhì)

瀝青用量

（％）

在壓實(shí)次數(shù)時(shí)

礦粉/有效瀝青比例

初始?jí)簩?shí)度（%）

壓實(shí)度（％）

（設(shè)計(jì)次數(shù)）

VMA（％）

VFA（％）

3.8

94.2

13.4

57.0

1.48

82.6

4.3

95.9

13.1

68.5

1.28

83.7

4.8

97.0

13.1

77.2

1.13

86.0

5.3

98.0

13.2

84.9

1.01

87.1

4.34

96.0

13.1

69.1

1.27

83.9

Superpave

標(biāo)準(zhǔn)

96.0

≥13

65～75

0.8～1.60

≤89

根據(jù)四個(gè)瀝青用量混合料的體積性質(zhì)，通過(guò)圖表插值法可以得到設(shè)計(jì)瀝青用量為4.34%及其對(duì)應(yīng)的體積性質(zhì)。

4）設(shè)計(jì)瀝青用量混合料體積性質(zhì)驗(yàn)證

經(jīng)以上分析設(shè)計(jì)結(jié)果取瀝青用量為4.34%，采用瀝青用量4.3%成型試件，驗(yàn)證4.3%的瀝青用量在壓實(shí)次數(shù)設(shè)定在N最大時(shí)對(duì)應(yīng)的體積性質(zhì)指標(biāo)（N最大=160次），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1-5：

表1-5設(shè)計(jì)瀝青用量驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表

瀝青用量（％）

在壓實(shí)次數(shù)時(shí)

F/A

初始?jí)簩?shí)度（%）

最大壓實(shí)度（％）

壓實(shí)度（％）

（設(shè)計(jì)次數(shù)）

VMA（％）

VFA（％）

4.3

96.0

13.1

69.2

1.27

84.1

97.3

Superpave標(biāo)準(zhǔn)

96.0

≥13

65～75

0.6～1.2*

≤89

≤98

注：*表示當(dāng)級(jí)配通過(guò)禁區(qū)下方，粉膠比可增加到0.8～1.6。

通過(guò)以上四個(gè)部分的試驗(yàn)和分析，我們即可確定級(jí)配1為設(shè)計(jì)級(jí)配，配合比為1#：2#：3#：4#：礦粉=21：36.5：14：25：3.5，設(shè)計(jì)瀝青用量為4.3%，設(shè)計(jì)瀝青用量下瀝青混合料各項(xiàng)體積指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

2結(jié)語(yǔ)

自Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)方法在我國(guó)實(shí)踐以來(lái)，可以說(shuō)對(duì)道路界是一場(chǎng)新思想的變革，Superpave瀝青混合料結(jié)構(gòu)經(jīng)實(shí)踐證明較我們傳統(tǒng)的密實(shí)懸浮類混合料的抗車轍性能有了明顯的改善，這一設(shè)計(jì)方法的最大亮點(diǎn)即為引用了混合料的體積性質(zhì)作為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的成型工藝也較傳統(tǒng)的馬歇爾擊實(shí)的成型方法更能模擬實(shí)際路面車輪的搓揉作用。但作為一種新的設(shè)計(jì)方法，我們要用一分為二的觀點(diǎn)來(lái)看問(wèn)題，這一設(shè)計(jì)方法還有許多方面需要我們?nèi)パ芯刻接?，例如：在混合料配合比設(shè)計(jì)中只是單一的以體積指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有引入力學(xué)性能指標(biāo)這是否合適，此外由于Superpave混合料采用的級(jí)配較粗，從目前國(guó)內(nèi)已修筑的Superpave路面來(lái)看滲水系數(shù)過(guò)大的路段較多。Superpave混合料級(jí)配設(shè)計(jì)中的限制區(qū)對(duì)于我國(guó)現(xiàn)有的石料性質(zhì)還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。相信通過(guò)大量的研究，我們會(huì)對(duì)Superpave有更加深層次的認(rèn)識(shí)和改進(jìn)，從而有利于提高瀝青混合料質(zhì)量，為公路事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]余叔藩譯，《Superpave水準(zhǔn)I瀝青混合料設(shè)計(jì)》，交通部重慶公路科學(xué)研究所，1997.12

[2]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《公路工程瀝青和瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ052-2000），人民交通出版社，2000