高性能沥青混合料设计方法.研究

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1、兰州地区位于甘肃省中部，地处中国地理版图的几何中心，有“陆都心脏”之说。属温带半干旱大陆性季风气候，温差大，降雨少，年平均气温11．2"C，年降雨量327m，无霜期168天。七月平均气温22℃，冬季平均最低气温一11．3℃。30年连续7天平均高温为32．57℃，30年极端最低气温-15．51℃。从沥青路面使用性能的气候分区图来看，兰州地区位于2-2-3、2-3-3气候分区的交界处。总的看来，该地区夏季热，冬季寒冷，属于2-3-3区，因而对路面的低温抗裂性能要求较高““”。搿t稍内t古·丘一●兰州临夏·嚣·琳I冀西四川图1-1兰州地理位置图本论文针对国内外Superpave技术

2、，研究影响Superpave沥青混合料路用性能的因素，在此基础上，针对兰州地区的气候特征与材料状况，进行Superpave沥青混合料路用性能研究。§1．2国内外研究概况高性能沥青路面是以路用性能为基础的。它的研究包括3个主要环境特征，即高温、低温气候和水。而每一种特征都反映了某种具有代表性的路面病害机理。高性能沥青混合料的设计方法是通过车辙、疲劳开裂、低温开裂、老化速度、水的作用和粘结力损失等来提高和改善沥青路面的工作性能，它真实地反映了材料2配比、结构设计和现场施工条件等真实因素，并考虑了包括温度变化、含水量、交通量及荷载组成在内的各种因素的临界特征和数值“1。1、国外研究

3、概况Superpave自1993年发布实旅以来，在北美沥青行业最显著的变化是Superpave系统用于材料选择和沥青混合料设计日益增多。在美国实行的速度是非常惊人的，特别是近几年，1998年全美所用热拌沥青混合料质量的30％是用Superpave设计的，20％的项目采用Superpave技术；1999年全美所用热拌沥青混合料质量的45％是用Superpave设计的，40％的项目采用Superpave技术；2001年估计有62％的项目采用Superpave技术。Superpave混合料设计过程将会是2l世纪的标准混合料设计方法。然而，还需要一系列连续和周期性的改进以提高混合料的

4、设计过程。现在的Superpave设计系统主要用于密级配沥青混合料，将来的设计系统会包含OGFC和SMA混合料”1。在北美洲除美国外，加拿大早在1987年就在加拿大运输协会TAC(TransportationAssociationofCanadian)的赞助下建立了加拿大SHRP项目，即c—sHRP，时间从1987～1992年(后来延长至1994年3月)。1994年3月c—SHRP结束后进入了路面长期性能LTPP(Long-TermPavementPerformance)和T2(TechnologyTransfer)(1994～1999)。加拿大利用PG分级和Superpav

5、e设计系统的速度比美国慢的多。各省对Superpave技术的PG分级较为感兴趣。从1994年～2001年，采用PG分级、马歇尔设计方法的混合料超过2，830万吨，在此期间采用Superpave设计的混合料有413万吨。截至到2001年末，还没有一家机构完全采用PG分级和Superpave设计系统。各省市公路机构对此项技术都还处于观望状态n1。现在Superpave实施过程中遇到的最大问题是缺少混合料物理特性测试手段以区别不同质量的混合料。根据TransportationResearchBoard(TRB)Superpave委员会1999年12月发布的一个长期计划，到2005年

6、完成完整的Superpave混合料设计系统，解决目前尚不清楚的问题，包括简单的性能试验(SimplePerformanceTest—SPT)、集料问题(包括集料特性及级配范围)、改性沥青、性能预估模型和规范(MechanisticPerformancePredictionModels—MPPM)。SPT主要进行3个试验：蠕变试验(测试混合料抗车辙能力)；重复加载试验(测试混合料抗车辙能力)；复数模量，频率扫描试验(测试混合料抗车辙和抗疲劳开裂能力)。MPPM主要包括四个模型：材料特性模型，环境影响模型，路面响应模型，路面破坏模型01。Superpave混合料分为粗细两种级配，

7、这两种混合料的路用性能有很大差异。通常，细级配混合料多用于低交通量的路段，结合料含量比粗级配混合料多(粗细级配的定义需要标准化，通常，细级配位于0．45次方图最大密实度线之上，粗级配位于最大密实度线之下。)。需要注意的是，路面结构层的厚度应该保证在集料公称尺寸的3倍以上，才能确保混合料发挥良好的路用性能。Superpave采用O．45次方的级配图。并用控制点和禁区来确定设计集料结构。级配曲线从控制点问通过并避开禁区。设置禁区的目的：为了限制砂的用量和提供足够的v姒。细集料对VMA的贡献率大于粗集料。ET