Superpave沥青混合料路用性能

《Superpave沥青混合料动态黏弹性模型及约束试件温度应力试验研究》篇一一、引言随着交通基础设施的快速发展，沥青混合料因其良好的路用性能和耐久性，在道路建设中得到了广泛应用。

Superpave沥青混合料作为一种新型的、高性能的沥青混合料，其动态黏弹性特性及温度应力性能研究显得尤为重要。

本文旨在研究Superpave沥青混合料的动态黏弹性模型，并探讨约束试件在温度应力作用下的响应特性，为Superpave沥青混合料在实际工程中的应用提供理论依据和实验支持。

二、Superpave沥青混合料动态黏弹性模型2.1 动态黏弹性基本概念动态黏弹性是材料在周期性应力作用下的响应特性，反映了材料的黏性和弹性成分。

对于沥青混合料而言，其动态黏弹性性能直接影响到路面的耐久性和使用性能。

2.2 Superpave沥青混合料动态黏弹性模型建立通过实验手段，如动态剪切流变试验（DSR），可以获取Superpave沥青混合料的复数剪切模量和相位角等动态黏弹性参数。

基于这些参数，结合材料力学理论，可以建立Superpave沥青混合料的动态黏弹性模型。

该模型能够较好地反映Superpave沥青混合料在荷载作用下的黏弹性能。

三、约束试件温度应力试验研究3.1 试验方法与原理约束试件温度应力试验是一种模拟实际路面的温度应力环境，通过在试件上施加温度变化，观察其应力响应的试验方法。

该方法能够有效地反映Superpave沥青混合料在温度变化下的应力响应特性。

3.2 试验过程与结果分析在试验过程中，通过控制试件的温度变化，记录其应力响应数据。

通过对数据的分析，可以得出Superpave沥青混合料在温度应力作用下的变形、开裂等性能指标。

同时，结合动态黏弹性模型，可以进一步探讨温度应力对Superpave沥青混合料性能的影响机制。

四、结果与讨论4.1 动态黏弹性模型应用通过建立的动态黏弹性模型，可以预测Superpave沥青混合料在荷载作用下的黏弹性能。

苏高技（2003）18号高性能沥青路面(Superpave-19)中面层施工指导意见(SBS改性沥青)一、概述高性能沥青路面（Superpave），采用了全新的沥青混合料设计方法。

Superpave沥青混合料设计方法，采用旋转压实仪成型试件，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。

它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择。

在吸收国外先进设计方法的基础上，结合我省试验研究成果，制定了《高性能沥青路面（Superpave-19）中面层施工指导意见(SBS改性沥青)》，以指导我省高速公路沥青路面中面层施工。

沥青路面中面层厚度6-7cm，采用石灰岩集料，Superpave19结构。

二、配合比设计配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计以及生产配合比验证三个阶段。

由于技术及试验设备限制，目标配合比设计统一委托省交通科研院设计，并提供相关的马歇尔试验技术指标。

根据工程实际使用的材料和设计配比要求，计算出材料配比，在室内拌制沥青混合料，用旋转压实机成型混合料试件，计算沥青混合料的体积指标应满足表1的规定，从而确定矿料的比例和最佳沥青的用量。

据此作为目标配合比，供拌和楼冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。

生产配合比设计是将二次筛分后进入热料仓的材料取出筛分，再次确定各热料仓的材料比例，同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡，并以目标配合比设计的最佳用油量及最佳用油量的-0.3%、+0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验，检验各项指标是否满足规范要求，不满足要求应重新调整热料仓比例，进行级配设计。

同时按生产配合比拌制的混合料是否满足Superpave的体积性质要求（包括马歇尔标准）见表1和表2，如果不符合应调整级配和沥青用量使其符合Superpave标准。

生产配合比设计由省交科院和承包商共同完成。

美国Superpave沥青混合料设计方法一、美国superpave沥青混合料设计方法superpave(superiorperformingasphaltpavements)是shrp(strategichighwayresearchprogram)的沥青研究部分的最终系列成果的代称.shrp是美国战略公路研究计划的简称，其目的是通过将混合料设计与路面结构设计相联系，以路面使用性能。

它历时5年（1987―1992），耗资1亿5千万美元，是公路研究史上最大的研究项目之一，取得了130多项科研成果。

superpave设计法就是创建在路用性能基础上的设计方法，就是通过路面模型的方法去推论路面性能。

superpave沥青混合料就是力图将试验方法与指标同沥青路面的野外性能创建起至轻易的联系，通过掌控高温车辙、低温、烦躁脱落，以全面废止路面性能。

1、superpave设计方法的全套技术涵盖以下五个方面：①含水料与集料规范；②混合料体积设计；③混合料施工；④混合料性能预测；⑤相关软件、试验方法及设备等；这些体系一起共同组成完备的superpave技术，边缘化的应用领域其中部分技术很难达至superpave整体应用领域所应用领域的效果。

2、superpave体积设计方法的主要特点如下：①提出了三个水平设计沥青混合料的思想，见下表1―1；②通过限制孔隙率、矿料间隙和沥青饱和度，来实现沥青胶结料、集料和空隙三要素间合理的体积比例；沥青混合料设计水平表1―1设计水平iiiiii交通量（easls）轻交通，交通量≤1×106中等交通，1×106交通量q1×107按体积设计选择材料试验要求重交通1×1073、设计方法及评价指标superpave体积设计方法以集料酿制沥青混合料，确认空隙率为4%，利用混合料的体积参数估计起始沥青用量。

主要步骤为：①测量集料的密度参数与矿料制备级分体式设计。

Ｓuperpave沥青路面技术一、Superpave沥青胶结料PG分级 Superpave沥青路面技术的要点之一是建立了一套全新的沥青胶结料试验方法和沥青胶结料性能标准，这些性能标准同路用性能有机地结合起来。

Superpave沥青胶结料采用PG等级评定沥青，是对路用沥青生产和应用的一场革命。

一个工程项目中选择AH-70还是AH-90，主要是依据经验和专家咨询的结果，没有一个科学而有效的量化标准；同样在同一技术标准（例AH-70）中的不同品牌沥青中无法做出最合理的选择，SHRP对沥青进行PG等级划分有效地解决了这些问题。

但在引进SHRP沥青PG等级时必须深刻地认识到PG等级要求是依据美国的气候和交通条件得出的，必须把它同我国的具体情况相结合。

事实上美国在采用PG等级时，正常情况下仅依据交通量和气候条件选定PG沥青，在收费处或重要的路段则提高一个等级，目前在重要路段如重车多且行驶速度较慢的路段，通常将沥青的高温等级提高了2个等级。

对于沥青的PG等级，目前需要做的首要工作是要确定夏季高温时路面的实际温度，同时由于我国的交通轴载（100KN）比美国的轴载（80KN）要大，因此在目前的情况下，建议沥青的高温等级通常要提高一个等级，车流量大且重载比例高的路段应提高2～3个沥青高温等级。

二、Superpave集料标准及级配组成 Superpave将集料性能分为二类：一类是全国强制性标准即集料共性：粗集料棱角性、细集料棱角性、针片状含量和砂当量；另一类是地区性标准即料源特性：洛杉矶磨耗值、坚固性和有害杂质含量。

Superpave集料级配的控制要求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。

控制点的作用主要是避免偏粗、偏细集料的含量过多或过少，一般来说，在控制点范围内的级配由于各种粒径的集料比例合适，在施工中不容易产生离析。

限制区的意义是：一般通过禁区的级配混合料在施工过程中容易产生推移现象，而不易压实，且在路面使用过程中抵抗变形能力较差，同时这种级配的混合料对沥青用量敏感，抗塑性差。

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。

高性能沥青路面Superpave技术实用手册江苏省交通科学研究院二00二年五月·南京序Superpave技术是美国公路战略研究计划（SHRP）的重要研究成果，1993年完成后，美国联邦公路局（FHWA）、美国各州公路与运输官员协会（AASHTO）和美国运输研究委员会（TRB）进行了大量的工作以推广Superpave技术，到2001年82%的热拌沥青混合料采用Superpave混合料设计和施工。

我国江苏省交通科学研究院1995年开始引进这项技术，在省外车专家局大力支持下，引进美国专家介绍和传播Superpave技术、对沪宁路进行评估、参加国际比对试验、组织国内比对试验和修筑试验路段，到2001年，全国已修筑数百公里的Superpave路面，路面质量明显比传统的马歇尔设计的路面好，受到了欢迎。

目前，全国有二十多家单位已购置了相应的设备，具备了应用这项技术的条件。

为了促进Superpave技术的应用与发展，我们编辑了这本小册子，称为“Superpave技术实用手册”，包括：1、“ Superpave沥青混合料设计（SP-2）”2001年版，美国沥青协会出版，本书简要叙述了Superpave的基本原理和方法，是整个Superpave混合料设计的基础。

2、“Superpave沥青混合料设计指南”，它是美国联邦公路局邀请了部分专家在对WesTrack环道失败原因分析的基础上完成的一本指南文件。

3、“Superpave路面施工指南”，这是美国联邦公路局和美国沥青路面协会（NAPA）邀请部分专家讨论而定的文件，它叙述了Superpave混合料路面和常规HMA 路面的差别及注意事项。

4、“Superpave厂拌沥青混合料验证的标准方法”，这是AASHTO 即将出版的标准草稿，供施工单位在生产时控制执行。

本手册的第一部分SP-2翻译工作由中心试验室吴建浩（第一章）、曹荣吉总目录1、Superpave混合料设计 (1)2、Superpave混合料设计指南 (79)3、Superpave施工指南 (101)4、Superpave厂拌沥青混合料验证的标准方法 (119)前言美国公路战略研究项目（SHRP）是1987由美国国会建立的1亿5千万的研究项目，以改进美国道路的性能和耐久性，使这些道路对同机和公路工人都安全。

Superpave简介Superpave是Superior Performing Asphalt Pavement的缩写，中文意思就是“高性能沥青路面”。

Superpave沥青混合料是美国战略公路研究计划（SHRP）的研究成果之一。

Superpave沥青混合料设计法是一种全新的沥青混合料设计法，包含沥青结合料规范，沥青混合料体积设计方法，计算机软件及相关的使用设备、试验方法和标准。

Sperpave混合料设计分为三个水准：混合料体积设计也称水准I设计，使用旋转压实机（SGC）并根据体积设计要求选择沥青用量。

混合料中等路面性能水平设计也称水准II设计，以混合料体积设计为基础，附加一组SST和IDT试验以达到一系列性能预测。

混合料最高路面性能水平设计也称水准III设计，以混合料体积设计为基础，附加的SST和IDT试验是在一个较宽温度变化范围内进行试验。

由于包含了更广泛的试验范围和结果，完全分析可提供更可靠的性能预测水平。

Superpave沥青混合料设计系统是根据项目所在地的气候和设计交通量，把材料选择与混合料设计都集中在体积设计法中，该方法要求在设计沥青路面时，充分考虑在服务期内温度对路面地影响，要求路面在最高设计温度时能满足高温性能地要求，不产生过量地车辙；在路面最低温度时，能满足低温性能地要求，避免或减少低温开裂；在常温范围内控制疲劳开裂。

对于沥青结合料，采用旋转薄膜烘箱试验来模拟沥青混合料在拌和和摊铺工程中的老化；采用压力老化容器模拟沥青在路面使用工程中的老化。

对于集料，在进行混合料级配设计时，采用控制点和限制区的概念来限定，优选试验级配设计。

对于沥青混合料，在拌好后，采用短期老化来模拟沥青混合料在拌和摊铺压实过程中的老化，沥青混合料试件采用旋转压实仪准备。

试件压实过程中，记录旋转压实次数与试件高度的关系，从而对沥青混合料体积特性进行评价。

所谓Superpave混合料体积设计是根据沥青混合料的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率等体积特性进行热拌沥青混合料设计的，方法主要有设计材料选择、沥青混合料拌和、沥青混合料体积分析以及混合料验证，包括体积性质和水敏感性。

高性能沥青路面（Superpave）混合料配合比设计摘要：随着经济的迅速发展，甘肃省沥青路面公路建设在应用越来越广泛，人们对于公路工程沥青路面的行车安全、行车速度及行车舒适度等都提出了更高的要求。

而沥青路面的配合比设计是施工技术与质量控制关键因素，因此在公路沥青路面施工过程中，应不断完善配合比设计，加强对整个工程的质量控制，从而确保公路沥青路面施工质量。

关键词：Superpave 沥青混合料目标配合比1 Superpave结构沥青混合料特点1）Superpave混合料在设计过程中充分考虑到了气候环境条件和交通量的影响，试件成型采用旋转压实的方法模拟路面的实际施工过程。

2）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。

3）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。

2 Superpave结构沥青混合料目标配合比设计1）设计流程2）级配要求2.1）级配分类：混合料级配分成粗级配和细级配，当级配主要控制筛（PCS）的通过率小于下表主要控制点通过率时，定义为粗级配，其他级配为细级配。

2.2）最大密度级配：最大密度级配表示一种集料颗粒以最密实的方式排列在一起的级配。

是种要避免的级配，因为这样就会在集料中有极少的空间，因而不能有足够厚度的沥青膜以形成耐久性结构。

2.3）控制点：控制点的功能为级配必须通过的范围，设置在公称最大尺寸、中等尺寸（2.36mm）和粉尘尺寸（0.075m）。

2.4）限制区：限制区在最大密度级配线附近，在中等尺寸（475mm或2.36m，取决于最大尺寸）和0.30mm尺寸之间，形成一个级配不应通过的区域，通过限制区的级配被称为“驼峰级配”。

因为通过限制区的级配曲线，会引起混合料变软，导致混合料抗永久变形能力下降。

2.5）设计集料结构：用以描述集料颗粒尺寸累计分布的术语叫设计集料结构。

位于控制点之间并避开限制区的设计集料结构满足 Superpave级配的要求。

高性能沥青路面（道路石油沥青Superpave-25）下面层施工指导意见（修订版）Superpave沥青混合料采用旋转压实仪成型试件，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。

它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择。

在吸收国外先进设计方法的基础上，结合我省试验研究成果，制定了《高性能沥青路面（道路石油沥青Superpave25）下面层施工指导意见（修订版》，以指导我省高速公路沥青路面下面层施工。

沥青路面下面层采用Superpave25结构时其厚度不小于8cm。

其沥青混合料级配应满足表一和表二，技术指标应满足表三和表四。

Superpave25设计集料级配限制区界限表一Superpave25设计集料级配控制点界限表二Superpave25技术指标表表三*注：当级配在禁区下方通过时，粉胶比可取值0.8～1.6。

Superpave25混合料马歇尔技术指标表表四一、材料要求1、沥青沥青面层采用优质道路石油沥青，标号70号，技术要求见表五。

沥青性能整套检验由省高指委托有关试验单位进行，各施工单位和驻地监理组工地试验室、市高指中心试验室按苏高技（2004）203号《关于进一步明确高速公路沥青路面原材料检测项目和检测频率的通知》规定对到场沥青进行检测，并留样备检。

2、粗集料应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，粒径大于2.36mm。

下面层采用石灰岩等碱性石料，应选用反击式破碎机轧制的碎石，严格控制细长扁平颗粒含量，以确保粗集料的质量。

集料质量应从源头抓起，派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不得装车、装船，对进场粗集料按苏高技（2004）203号文规定进行检验。

粗集料技术要求见表六。

3、细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的米砂，石质为石灰岩，不能采用山场的下脚料。