关于SUPERPAVE沥青混凝土.

交流材料

关于SUPERPA VE 沥青混凝土

生产配合比论述

王大桅、Superpave 沥青混凝土的优越性

Sup erpave沥青混凝土是在1987—1993年间由美国公路战略研究

计划历时5年投入1 .5亿美元的研究成果。旨在提高美国道路的性能

和耐久性superpave沥青混凝土的理论特征在配合比设计上采用0.45

次方级配图设计配合比。使所设计的集料配合比在控制点内和不通过限制区。形成集料的嵌挤形式，他要求要具有一定的空隙率，经验证空隙率为4%和足够的矿料间隙率一般大于13%。沥青胶结料的沥青

材料根据施工环境的气候进行PG 分级。使用适合当地气候环境的沥青材料。他所体现的优越性在于由于集料间的相互嵌挤能够获得较大的内摩阻力。他的4%空隙率可以避免通过车辆的过多次荷载产生的

低空隙率危险，大于13%的矿料间隙率可以保证沥青胶结料有足够的

存在空间。能够形成比较稳定的路面结构。能够抵抗车辆的荷载而产生的疲劳开裂、低温开裂和车辙现象的发生。

AC型沥青混凝土的组成结构类型可分三类：悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构的沥青混凝土。悬浮密实结构的特点是粗集料用量少细集料用量多，上一集集料悬浮在次一级集料及沥青胶浆之间，无法形成骨架结构形式。这种结构的沥青混合料具有较高的粘聚力，但内摩阻力较低，高温稳定性差。易出现车辙现象。骨架空隙结构的特点是粗集料用量多细集料用量少因此空隙率较大，虽能形成骨架结构，但细集料过少，粘结力较低。易发生疲劳开裂的情况。骨架密实结构是中和以上两种结构的特点是采用间断型密级配矿料混合料可以形成空间骨架，同时有较多细集料填密骨架空隙形成密实骨架结构。虽然这种结构比上两种结构稳定些。但这种结构还是不能使集料形成良好的嵌挤形式，不能获得很大的内摩阻力。它的路面稳定性还是不尽人意。在使用中经过车辆的荷载，容易出现低空隙率和负空隙率的危险。当沥青混凝土路面出现负空隙率时沥青胶结料没有留存的空间使沥青胶结料在车轮荷载的作用下挤向两侧，出现车辙。所以

AC 型沥青混凝土的集料间不能形成较好的嵌挤形式，集料间不能获得较大的内摩阻力。在车辆的荷载和低温的影响下容易产生疲劳开裂和低温开裂和车辙现象的发生。所以它不适应现代化的大荷载大交通量的道路运输。而Superpave沥青混合料它的优越性能够克服AC沥

青混合料的缺点。

二、Superpave沥青混凝土与马歇尔沥青混凝土设计上的差异

sup er pave的设计理念是以集料间的密集型的嵌挤结构来加强沥

青混凝土的抗剪强度，增强抵抗永久变形的能力。使沥青混凝土具有足够的抗拉强度，能够抵抗施加的拉应力。改变疲劳开裂现象的发生。

在克服低温开裂上使用较软的不易过度老化的沥青胶结料。

Sup erpave沥青混合料在不改变拌合设备、施工机械设备下，在不改

变原有的沥青混凝土材料下。通过Sup er pave设计方法而生产出的一

种比较优越的高性能沥青混凝土。

而马歇尔混合料设计方法是用稳定度、流值和空隙率进行分析，获得适用的沥青混合料。他的优点是注重沥青混合料的密度和空隙率特性的分析。以保证混合料材料有合适的体积比例。而获得一个耐久的沥青混合料。但是马歇尔方法所采用的冲击压实不能模拟发生在实际沥青混凝土路面的压实程度。不能正确估计出沥青混合料的抗剪强度。而使马歇尔方法很难保证设计混合料的抗车辙能力。马歇尔方法以追求较高的路面密度为目的，形成较硬的沥青胶结料，容易产生疲劳开裂和低温开裂。所以不适用于现代沥青混凝土设计。

Super pave沥青混合料的设计方法是对马歇尔混合料设计方法的

创新和补充。Su per p ave体系的特点是试验室压实和力学性能测试。

它通过用旋转压实仪来完成沥青混合料的压实试验。并获取沥青混凝土的空隙率、矿料间隙率、密度等数据。旋转压实仪能比较好的模拟压路机的压实过程——搓揉压实和对热拌沥青混合料的压密特性。通过super pave设计方法采用旋转压实仪可以避免热拌沥青混合料在长

时间通车作用下的软弱和危险的较小空隙率的发生。还由于沥青混凝土路面的施工要受到由于热拌和压实后产生的混合料特性的影响。因此，在super pave系统中还包括一个短期老化方法，要求沥青混合料

在旋转压实之前，按沥青混合料规定的压实温度老化两小时。通过这些试验结果来评价沥青路面的性能。估计出热拌沥青混合料的性能寿命。以及可能产生的车辙，疲劳开裂和低温开裂。通过用旋转压实仪的试验我们能够获得每一次旋转压实次数的热拌沥青混合料的毛体积密度。通过N初始、N设计、N最大的旋压次数对沥青混合料的

压实度来评价热拌沥青混合料是否符合super pave的设计要求，从而生产出满足super pave的沥青混合料。

交通量等级与混合料时间旋转压实次数的关系

压实成型的混合料试件体积检测指标

三、Superpave沥青混凝土对材料的要求

Sup erpave对集料的要求，粗集料要具有经过两次以上破碎有两

个以上破碎面的近立方体的棱角性。要有满足要求的强度、坚固性、安定性、针片状颗粒含量和粘土含量。细集料要采用5mm-10mm 的碎石为原料经过制砂机打制的机制砂要具有棱角性、坚固性、安定性和符合要求的粘土含量。细集料的粉尘含量不大于10%。矿粉必须采

用5mm 的碎石（石灰岩）经球磨机磨制生产的，它的细度，亲水系数，安定性要符合要求。沥青材料按照PG 分级要具有高温性状、低温性状、和抗老化性状。

Superpave沥青材料的PG分级应符合PG所在气候分区的要求，具

体可按以下步骤进行：

1）收集工程项目所在地30 年的气象资料，收集的资料内容有：

a 施工当年以前30 年的年降雨量。

b 年极值最高最低气温。

c 每一年连续7 天的平均最高气温。

2）根据收集的气象资料，计算出全年平均7 天最高路面设计温度和最低路面设计温度。

3）根据计算出的最高路面设计温度和最低路面设计温度，结合交

通情况，经分析论证调整，确定出适宜的沥青胶结料PG 设计等级。

4）PG 分级检测试验指标：

a 原状态沥青：做闪点，粘度，动态剪切试验。

b 旋转薄膜烘箱残留沥青损失，动态剪切试验。

c 压力老化试验残留沥青：做动态剪切，蠕变劲度，直接拉伸试验。

上述试验温度按最高路面设计温度和最低路面设计温度确定。根据试

验结果，评定沥青是否符合PG 等级的要求。

四、Superpave沥青混凝土配合比

Sup erpave沥青混合料配合比设计应严格按三个阶段进行，包括目标配合比设