Superpave沥青路面设计与应用

Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ沥青路面设计与应用

介绍了Superpave混合料的详细设计过程和检测数据。通过对设计实例的探讨，以求指导路面设计与施工。

标签：Superpave 配合比设计施工应用

0 引言

Superpave（Superior Performing Asphalt Pavements）即高性能沥青路面，它是美国公路战略研究计划(SHRP)的重要研究成果。由于采用了新的沥青混合料设计方法，其集料级配更趋于嵌挤、密实，高温稳定性好，适于交通量大和抗车辙要求高的公路。在施工确保合适空隙率的前提下，抗水害性能和抗疲劳性能也较好。本文以在江苏南通204国道海安段扩建工程的改性沥青混合料Sup20下面层配比设计为基础，对Superpave混合料设计方法进行探讨。

1 原材料

所用1#、2#集料为浙江长兴产石灰岩，3#、4#集料为宜兴佳乐产石灰岩，沥青为泰州中海产70＃道路石油沥青，矿粉为溧阳中亚产，进行集料性质试验和沥青的密度试验。

2 设计集料结构的选择

2.1 集料筛分及配合比设计依据Superpave设计方法，在选择设计集料结构时，首先调试选出粗、中、细三个级配，根据集料的性质算出三个级配的初始用油量。然后用初始用油量成型试件，根据试验计算出三个级配的沥青混合料在空隙率为4%时的沥青用量及相应体积性质、矿料间隙率（VMA）、饱和度（VFA）、矿粉与有效沥青之比（F/A）等。级配曲线见图1。

2.2 试验级配的评价根据各个级配的估算沥青用量和以往经验，用4.2%的沥青用量成型试件，普通沥青混合料的拌和及成型温度由粘温曲线确定，采用旋转压实仪成型试件，设定旋转压实仪的单位压力为0.6MPa。根据交通量数据选择压实次数N最初=8次，N设计=100次，N最大=160次。根据Superpave设计标准，在进行估算用油量成型试件时，将旋转压实次数设定在N设计，本次试验为N设计=100次，依据估算沥青用量下各级配旋转压实试验结果可以得出级配1、2满足Superpave设计要求，根据经验选择级配2为设计级配。

2.3 选择设计级配的沥青用量所谓设计沥青用量就是指在设计旋转压实次数下得到空隙率为4%的沥青用量。根据Superpave 设计方法，选择四种沥青用量，它们分别为Pb、Pb±0.5%、Pb+1%。根据经验取Pb为4.2%，因此四个沥青用量分别为：

3.7%、

4.2%、4.7%、

5.2%，试验结果见表1。在试验时，压实次数应设定在N设计，本次N设计=100次。

根据表4中，3.7%、4.2%、4.7%、5.2%四个沥青用量的体积性质，由内插法可知沥青用量为4.2%及其对应的体积性质。

2.4 验证在4%空隙率下得到的最佳沥青用量为4.2%，依据得到的沥青用量，成型试件，验证该沥青用量在最大压实次数N最大=160次时，对应的体积性质指标，结果汇总于表2。

2.5 设计结果通过以上试验和分析，选定级配2为设计级配，配合比为1#:2#:3#:4#:矿粉=29.0%:32.0%:14.0%:2

3.5%:1.5%。其对应的混合料体积指标见表3。

2.5.1 马歇尔试验结果汇总表依据Superpave设计方法得到的沥青混合料，采用马歇尔试验方法成型试件，得到对应的马歇尔指标，试验结果汇总于表4。

2.5.2 高温稳定性试验、水稳定性试验为了检验Sup20沥青混合料的高温稳定性、水稳定性，按照有关规范进行了60℃车辙试验、浸水马歇尔稳定度和冻融劈裂试验，均符合要求。

2.5.3 目标配合比设计结论采用委托单位送样的集料、矿粉和70＃道路石油沥青等原材料，按照美国Sup20标准确定配合比为1#:2#:3#:4#:矿粉=29.0%:32.0%:14.0%:2

3.5%:1.5%，沥青用量为

4.2%（油石比为4.4）。通过旋转压实与马歇尔试验验证，其空隙率、VMA、VFA（饱和度）等均能满足要求；通过车辙试验得到其动稳定度满足要求；由浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验知，该级配抗水害性能满足要求；因此本次目标配合比设计结果可作为生产配合比设计依据。

2.5.4 生产配合比调试先对料场上进场原材料进行重新筛分，以验证目标配比结果的代表性和集料级配的稳定性。经对比，做目标配比的原材料样品与进场原材料矿料比例不变。生产设备是一台边宁霍夫4000型沥青拌和楼，设定拌和楼产量为260吨/小时，根据以往施工经验以及矿料比例，确定各冷料斗皮带转速分配比例为：1#料：2#料：3#料：4#料=42：47：28：34，再对拌和楼热料仓出料进行集料筛分试验，最后确定各料仓比例为：1#仓：2#仓：3#仓：4#仓：5#仓：矿粉=29：11：21：12：25.5：1.5。根据目标配比设计结果，分别用

3.9%、

4.2%、4.5%的沥青用量进行旋转压实试验，压实次数设定在N设计=100次，通过计算各项体积指标（数据略），确定最佳沥青用量仍为4.2%（油石比为4.4），并对最佳油石比进行马氏试验验证、水稳定性检验，确定为最终生产配比。经过拌和楼试拌，混合料各项试验数据均满足要求。经试铺，拌和楼出料和摊铺后现场检测各项指标均较理想。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范.（JTG F40-

2004）.

[2]中华人民共和国行业标准.公路工程沥青和沥青混合料试验规程.（JT J052-2000）.

[3]南通市204国道扩建工程高性能沥青路面下面层施工指导意见.