美國(guó)Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)方法

1、一、美國(guó)Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)方法Superpave( Superior Performing Asphalt Pavements)是SHRP(Strategic Highway Research Program)的瀝青研究部分的最終系列成果的代稱.SH R P 是美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃的簡(jiǎn)稱，其目的是通過(guò)將混合料設(shè)計(jì)與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相聯(lián)系，以路面使用性能。它歷時(shí) 5年（19871992），耗資 1 億 5 千萬(wàn)美元，是公路研究史上最大的研究項(xiàng) 目之一，取得了 130 多項(xiàng)科研成果。Superpave設(shè)計(jì)法是建立在路用性能基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)方法，是通過(guò)路面模型的方法來(lái)判斷路面性能。Superp

2、ave瀝青混合料是力圖將試驗(yàn)方法與指標(biāo)同瀝青路面的野外性能建立起直接的聯(lián)系，通過(guò)控制高溫車轍、低溫、疲勞開裂，以全面改正路面性能。1、Superpave設(shè)計(jì)方法的全套技術(shù)包含以下五個(gè)方面：膠結(jié)料與集料規(guī)范；混合料體積設(shè)計(jì)；混合料施工；混合料性能預(yù)測(cè)；相關(guān)軟件、試驗(yàn)方法及設(shè)備等；這些體系一起組成完整的Superpave技術(shù)，孤立的應(yīng)用其中部分技術(shù)很難達(dá)到Superpave整體應(yīng)用所應(yīng)用的效果。2、Superpave體積設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)如下：提出了三個(gè)水平設(shè)計(jì)瀝青混合料的思想，見下表11；通過(guò)限制孔隙率、礦料間隙和瀝青飽和度，來(lái)實(shí)現(xiàn)瀝青膠結(jié)料、集料和空隙三要素間合理的體積比例；以0.45次方冪最

3、大密度線為基礎(chǔ)，給出了包含控制點(diǎn)和限制區(qū)在內(nèi)的級(jí)配控制圖，提出了“級(jí)配控制點(diǎn)”、“S”型級(jí)配曲線新的概念；開發(fā)了瀝青混合料成型的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)設(shè)備（Gyratory Compactor） 瀝青混合料設(shè)計(jì)水平 表11設(shè)計(jì)水平交通量（EASLS）試驗(yàn)要求I輕交通，交通量1106按體積設(shè)計(jì)選擇材料II中等交通，1106交通量1107III重交通11073、設(shè)計(jì)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)Superpave體積設(shè)計(jì)方法以集料配制瀝青混合料，確定空隙率為4%，利用混合料的體積參數(shù)估算初始瀝青用量。主要步驟為：測(cè)定集料的密度參數(shù)與礦料合成級(jí)配設(shè)計(jì)。計(jì)算混合料的毛體積相對(duì)密度Gsb，礦質(zhì)混合料的表觀密度Gsa。 估算礦質(zhì)混合料

4、的有效密度。Superpave提供了估算礦質(zhì)混合料有效密度Gse的公式：Gse=0.2Gsb+0.8Gsa估算吸收瀝青體積。假設(shè)單位質(zhì)量的瀝青混合料中瀝青質(zhì)量為Pb則集料質(zhì)量為（1Pb），單位質(zhì)量混合料的體積V為：V=（1VV）/( PbGb+1-PbGse)式中：Gb瀝青密度，g/cm3；VV壓實(shí)后混合料的孔隙率（固定VV=4%）根據(jù)有效密度的概念，單位體積的瀝青混合料中被吸收的瀝青體積Vba為：Vba=（1Pb）( 1Gsb+1Gsa)/V估算有效瀝青體積。單位瀝青混合料內(nèi)的有效瀝青體積Vbe由Superpave經(jīng)驗(yàn)公式確定：Vbe=0.1760.0675 lgSn 式中：Sn集料的公稱最

5、大粒徑，mm。計(jì)算初始試驗(yàn)瀝青用量Pbj。有效瀝青體積和被吸收的瀝青體積之和就是試驗(yàn)中的瀝青體積，但需要將其換算成以質(zhì)量百分比表示的初始試驗(yàn)瀝青用量PbjPbj=Gb( Vbe+Vba)Gb( Vbe+Vba)+(1+ Pb)V 估算瀝青混合料的體積參數(shù)。礦料間隙率：VMA=VV+ Vbe瀝青飽和度：VFA=+ Vbe/VMA有效瀝青用量：Pe=Gb VbeGb( Vbe+Vba)+(1+ Pb)V最大理論密度：Gmm=1/(PbjGb+1-PbjGse)最終得到瀝青混合料相關(guān)參數(shù)，礦料間隙率VMA=VV+ Vbe,瀝青飽和度：VFA=+ Vbe/VMA,瀝青體積百分率（有效瀝青體積） Vbe=0.1760.0675 lgSn，空隙率（固定值）VV=4%，最大理論密度Gmm，初始試驗(yàn)瀝青用量Pbj。綜上所述，Superpave設(shè)計(jì)方法采用了基于使用性能的瀝青規(guī)范選擇瀝青，改進(jìn)了瀝青混合料成型方法并和交通量建立聯(lián)系，這是其最重要