superpave沥青混合料的配合比设计与应用

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1、Superpave沥青混合料的配合比设计与应用于2000年，我国的京珠高速公路湖北段首次引进了Superpave试验路，同年，在江苏省内的淮江公路淮阴连接线也进行了7km的Superpave沥青路面的施工。之后的连徐、宁宿徐和宁靖盐等高速公路也进行了Superpave上、中、下面层的试验路。Superpave技术在江苏省内的应用逐步得以推广。2004年通启高速公路共线段沥青中、下面层设计分别采用了Superpave20和Superpave25的结构。虽然该路段为六车道，路幅较宽，但两台摊铺机摊铺后的

2、混合料表面均匀，基本无离析，且基本不渗水。至2008年在如东S334沥青路面中我又再遇Superpave沥青砼，现结合多条道路施工经验，浅析Superpave沥青混合料的设计与应用。　　一、Superpave设计原理　　我们在进行沥青混合料配合比设计时，通常做法是千方百计调整　　级配尽可能符合规范规定的中值，特别强调“应使包括0.075mm、2.36mm和4.75mm的筛孔在内的较多的通过量接近设计级配范围的中值”。在0.45次级配图上，我们可以发现大多数级配中值点接近最大密度线。也就是说，使沥青混

3、合料能最大限度的密实是沥青混合料设计的原理。　　而Superpave设计则认为随着交通量的增长，轴载的增加，我们需要更多的粗集料形成骨架，有足够的矿料间隙率和足够的沥青保持耐久性，并具有一定的空隙率使沥青能够自由迁移，这就是Superpave的设计概念。　　二、级配确定　　根据Superpave设计原理，Superpave的集料级配控制就完全不同于我国沥青路面技术规范的级配范围，主要采用控制点和限制区来初选级配，总体要求就是尽可能使较大的粗集料通过量多一些，而较小的粗集料通过量少一些，同时要求细集料

4、一端不能通过规定的限制区，一般曲线均走限制区的下方，也就是限制混合料中细集料的含量。　　下面我就将普通AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ型沥青混合料与Sup25和Sup20级配绘图进行对比。如图1、图2所示。其中改进型AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ型沥青混合料级配为宁靖盐UV21标中下面层合成级配，Sup25和Sup20型沥青混合料级配为如东S334公路下面层合成级配。从中可以看出AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ的规范中值级配曲线穿越了禁区范围，同时接近最大理论密度线；Sup合成曲线则与最大理论密度线形成较大S型交叉

5、，完全避开禁区范围；而改进型AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ型沥青混合料级配界于两者之间。　　　　　　　　三、沥青用量　　Sup沥青用量是根据集料的性质即密度和吸水率计算出最初始　　的用油量，然后用初始用油量及初定级配（粗、中、细）分别设计成型试件，确定级配。设计级配确定后，将设计旋转压实条件下空隙率为4%的沥青用量作为设计沥青用量。与我国普通沥青混合料沥青用量确定方法有很大的区别。　　四、击实方法　　根据Sup设计原理，试件成型时的旋转压实取代了马歇尔的垂直　　击实。旋转压实是通过揉搓作用达到击实的目的

6、，有效的模仿了现场碾压的状况。同时，根据交通量大小来选择初始压实次数、设计压实次数和最大压实次数。最大压实度要求是一个非常重要的指标，用于检测混合料抵抗永久变形能力。普通沥青混合料在最大压实次数压实下，空隙率均小于1%，有时几乎为零，而Sup混合料在要求最大压实次数下，压实度≤98%。提高了路面的稳定性，增强了抗变形能力。　　如东S334公路Sup20和Sup25的配合比设计中采用的击实方法和压实度情　　　　　　　　况如下表所示：　　试验结果　　　　　　　　五、设计空隙率　　Sup规定沥青混合料在设

7、计旋转压实次数时，空隙率为4%对应　　的沥青用量为最佳沥青用量，这是根据实践和经验得出的。因为一个沥青混合料目标配合比设计空隙率为4%，在路面压实密度保证不低于室内压实密度的97%时，一般均能保证路面的实际空隙率小于7%，同时实际施工中路面的空隙率一般都能保证大于3%，因此确定设计空隙率为4%是合理可行的。　　设计空隙率指在设计寿命末期的状态，如果寿命末期空隙率小于　　3%，则沥青路面会出现车辙和推挤。有人认为空隙率越小，江苏地区的多雨水天气下，将来水损害的危险就越小，其实这并不完全正确。尤其是目前

8、经济的发展，交通量增大，单车荷载增大，应该让设计空隙率放大一些，让集料骨架来承受荷载。这也正是Sup的设计精华所在。　　空隙率如果过大，设计大于5%，路面初始空隙率大于8%，会　　导致混合料较脆、水损害、早期开裂、松散等。因此Sup设计空隙率提出在旋转压实情况下最佳范围为3.5%-4.5%，允许为4%±1%。　　六、粉胶比　　美国最初版Sup技术标准中，沥青混合料粉胶比应控制在0.6-1.2　　之间，经过几年后修改为0.8-1.6。根据江苏现场情况，粉胶比太小，混合料