Superpave瀝青混合料設計方法探討

1、Superpave瀝青混合料設計方法探討         06-03-15 16:52:00     作者：王積鑫    編輯：studa9ngns摘要：Superpave瀝青混合料設計方法是一種新型的混合料設計方法，從目前國內的應用來看，它較傳統(tǒng)的馬歇爾設計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。本文以試驗為基礎，依據Superpave瀝青混合料設計實例對其探討，以求指導路面設計與施工。 關鍵詞：Super

2、pave 青混合料設計 期損害 計實例  前言1987年美國公路戰(zhàn)略研究計劃(SHRP)進行一項為期五年耗資5000萬美元的瀝青課題研究，旨在制定一個新的瀝青和瀝青混合料規(guī)范、試驗、設計方法和評價體系。SHRP瀝青課題的最終研究成果稱為Superpave，即高性能瀝青路面，包括膠結料規(guī)范、混合料設計體系和混合料性能分析方法。美國聯邦公路局（FHWA）負責推廣Superpave，并得到了AASHTO的全力支持。至1998年，除加州和內華達州，在其余各州新的膠結料性能規(guī)范已全面取代了針入度規(guī)范和粘度規(guī)范，美國有近40個州采用Superpave混合料設計方法取代馬歇爾混合料設計方法。目前我

3、國的Superpave技術的引進和應用較為普遍，國內許多單位都紛紛購買購買和采用Superpave體系的設備和儀器，Superpave瀝青膠結料規(guī)范和混合料設計規(guī)范在許多項目中已被應用。從實際路面運營的效果來看，其展現出比傳統(tǒng)的AC類瀝青混合料很多性能上的優(yōu)勢，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，以試驗為基礎，依據Sup20改性瀝青混合料配合比設計實例對Superpave混合料設計方法進行探討。1 Sup20改性瀝青混合料設計實例1.1 集料技術性質試驗試驗選用石料為石灰?guī)r石料、瀝青為科氏161SBS改性瀝青，依據Superpave 設計要求，進行了集料技術性質試

4、驗，結果如下表所示：表1-1  集料技術性質試驗結果匯總表試驗項目試驗值設計標準Superpave技術標準集料認同特性粗集料棱角性（%）100/100%細集料棱角（%）46.0/>45%扁平顆粒（）5.615<10%砂當量（）85.670>60%集料料源特性堅固性（）17.530<3545%安定性（）3.312<1020%注：對于集料的料源特性，Superpave技術標準無具體要求，表中列出的標準為推薦值。1.2 設計集料結構的選擇1）初選級配依據Superpave設計的一般方法，在選擇集料結構時，首先調試選出粗、中、細三個級配，根據集料的性質

5、（密度和吸水率）計算出三個級配的初始用油量。然后用初始用油量成型試件。根據試驗結果，計算出這三個級配的瀝青混合料在空隙率為4%時所需的瀝青用量及相應的瀝青混合料性質，如礦料間隙率（VMA）、飽和度（VFA）、礦粉與有效瀝青之比（F/A）、初始旋轉次數的壓實度（%Gmmat in）等。圖1-1為三種初選級配的曲線圖，表1-2為估算瀝青用量匯總表。 圖1-1  三種初選級配曲線圖表1-2  估算瀝青用量匯總表試驗級配Gsb(g/cm3)Gsa(g/cm3)Gse(g/cm3)VbaVbeWsPbi（%）12.6692.7202.7100.01340.08972.344

6、34.3322.6712.7212.7110.01290.08972.34504.3132.6732.7212.7120.01260.08972.34554.29表中：Gsb級配集料毛體積密度；      Gsa級配集料表觀密度；      Gse級配集料有效密度；      Vba集料吸收的瀝青膠結料體積；      Vbe有效瀝青膠結料的體積；    &

7、#160; Ws每立方厘米混合料中集料質量；      Pbi估算瀝青用量。2）三種試驗級配評價根據各個級配的估算瀝青用量和設計經驗，擬用4.3的瀝青用量采用旋轉壓實儀成型試件，旋轉壓實儀設定的單位壓力為0.6MPa。根據交通量數據并考慮到工程施工實際的壓實條件，選擇壓實次數N最初=8次，N設計=100次，N最大=160次。根據Superpave 的設計標準，在進行估算用油量成型試件時，將旋轉壓實次數設定在N設計，本次試驗為N設計=100次，估算瀝青用量下各級配旋轉壓實試驗結果匯總于表1-3。表1-3  三種級配估算瀝青用量試驗結果評

8、價表級配4%空隙率瀝青用量（）VMA（）（設計次數）VFA（）（設計次數）粉膠比初始次數壓實度（）14.3713.069.31.2683.924.5913.570.31.1483.834.8914.171.60.9284.6Superpave標準不小于13.065750.61.2*89.0注：*表示當級配通過禁區(qū)下方，粉膠比可增加到0.81.6。由上表數據可知級配1、級配2和級配3均滿足Superpave 設計要求，考慮到壓實特性和工程實際的瀝青用量，本次設計選擇級配1為設計級配。3）選擇設計級配的瀝青用量設計級配確定后由表1-3并根據設計經驗，取Pb為4.3%，四個瀝青用量分別為：3.8%、

9、4.3%、4.8%、5.3%。在進行確定選擇級配瀝青用量的試驗時，壓實次數應設定在N設計，本次N設計=100次。試驗結果如表1-4所示：表1-4  四種瀝青用量瀝青混合料體積性質瀝青用量（）在壓實次數時礦粉/有效瀝青比例初始壓實度（%）壓實度（）（設計次數）VMA（）VFA（）3.894.213.457.01.4882.64.395.913.168.51.2883.74.897.013.177.21.1386.05.398.013.284.91.0187.14.3496.013.169.11.2783.9Superpave標準96.01365750.81.6089根據四個瀝青用量混合料的體積性質，通過圖表插值法可以得到設計瀝青用量為4.34%及其對應的體積性質。4）設計瀝青用量混合料體積性質驗證經以上分析設計結果取瀝青用量為4.34%，采用瀝青用量4.3%成型試件，驗證 4.3% 的瀝青用量在壓實次數設定在N最大時對應的體積性質指標（N最大=160次），試驗結果見表1-5：表1-5  設計瀝青用量驗證試驗結果表瀝青用量（）在壓實次數時F/A初始壓實度（%）最大壓實度（）壓實度（）（設計次數）VMA（）VFA（）4.396.013.169.21.2784.197.3Superpave標準