SuperPave高性能沥青混凝土路面

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。

《四川交通在线》这篇访谈录好就好在它首先向我们介绍了SUPERPAVE（高性能沥青路面）的历史演变过程，而后才论及它的国内外最新技术成果极其发展趋势。

从来便没有一成不变的东西。

技术规范也是这样。

从中，我们可以找到工作创新的源泉所在。

——编者按在线嘉宾：江苏省交通科学研究院副总工程师、教授级高工贾渝主持人：未来的交通国际论坛秘书长逯宇主持人：各位同行、各位网友，大家上午好，欢迎大家来到未来的交通国际论坛专家在线，本期专家在线我们非常荣幸请到了江苏省交通科学研究院副总工程师、教授级高工贾渝，就SUPERPVAE与重交通路面性能与大家进行沟通和交流。

首先请您介绍一下SUPERPVAE产生的背景是什么？与上世纪70年代美国交通量快速增长有什么样的关系？贾渝：SUPERPVAE产生的背景，实际上是跟70年代的美国交通是有关系的。

按照当时美国规范修筑的路面，在70—80年代都产生了比较严重的早期损害，这些损害包括车辙、疲劳、低温开裂、水损害。

为什么按照规范修的路照样产生损害，这就是因为这些规范是经验的规范，不是性能规范，所以当一些条件，比如说材料、环境、交通量、施工工艺变化的时候，这些经验的规范就不灵了。

实际上我个人觉得，我们在重复美国80年代那个现象。

一方面交通量在增长，另一方面，美国80年代在路上的科研经费也是严重的缺乏，所以美国国会就专门拨出了15000万美元来进行美国公路战略研究（SHRP），其中沥青课题5000万美元，Superpvae就是沥青课题的研究成果。

主持人：SUPERPVAE的最核心技术是什么呢？贾渝：应该有两个，一个是沥青胶结料性能规范，就是所谓的PG规范，这个规范不仅仅只注意到原样沥青的性能，更重视短期和长期老化后的性能。

打个比方来说，我们一个人年纪轻的时候，没有什么毛病，但是老了以后，毛病就出来了。

所以说胶结料PG等级不只是注意“年轻”时的性能，也要看到“老”了的时候，路面使用若干年以后的性能。

SuperPave高性能沥青混凝土路面【摘要】：随着我国经济的迅速发展，道路施工技术不断改善，越来越多的新型材料被应用到道路建设领域。

文章结合工程实践以及实验数据，分析了SuperPave高性能沥青混凝土路面在在204国道赣榆段的应用。

【关键词】：沥青混凝土沥青混合料路面引言204国道赣榆段于2011年1月15日顺利通过交工验收，为赣榆交通事业的写下了浓厚的一笔，创造了赣榆交通的辉煌。

204国道赣榆段全长53公里，路面结构层采用32cm4%水泥稳定碎石+8cmSUP20中粒式沥青混凝土+4cmSUP13细粒式沥青混凝土路面，工程自2008年3月开工，于2010年12底正式通车，凝聚了赣榆交通人的心血。

SuperPave高性能沥青混凝土路面在赣榆县是第一次应用，相对来说是一个陌生的领域，对此，指挥部特别聘请了南京东交工程检测有限公司进行技术服务。

同时为做好SuperPave沥青路面的检测、试验，指挥部成立质量检测组，以县中兴路桥监理有限公司中心试验室为依托，对204国道赣榆段SuperPave高性能沥青混凝土路面施工质量进行了有效的监控。

一、原材料要求1、沥青沥青面层采用优质道路石油沥青，标号70号，技术要求见表一。

施工单位采用山东宏润、泰州石化、以及进口沥青，在施工过程中，通过项目部、监理组及业主委托的县中兴路桥监理有限公司中心试验室的检验，针入度、延度和软化点等三大指标均能满足规范要求。

2、粗集料下面层选用山东临沂的石灰岩轧制的碎石，经检验粗集料颗粒筛分、压碎值、针片状等指标均能满足要求，但在级配上由于施工单位未能严格控制料源，致使SUP沥青混凝土配合比时常需要调整，造成人员的极大浪费。

上面层采用东海安峰山的玄武岩轧制的碎石，材料均能满足要求。

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。

4、填料采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。

每100吨检测1次。

矿粉要求干燥、清洁，拌和机回收的粉料不能用于拌制沥青混合料，以确保沥青面层的质量，现场采用矿粉经试验检测均满足规范及施工指导意见要求。

高性能沥青路面Superpave技术研究摘要：文章对高性能沥青路面Superpave技术的设计方法进行了分析，并对高性能沥青路面施工中的关键技术进行了阐述。

关键词：高性能沥青路面，Superpave1前言目前，交通量剧增，轮胎气压和轴载增加，以及环境和材料等方面都产生了很多新变化。

大量实践证明马歇尔稳定度和流值与沥青路面的长期使用性能关系不显著，往往流值合格的沥青路面而高温车辙仍很严重。

针对马氏沥青混合料设计中的种种缺陷，美国公路战略研究计划(SHRP)投资5000万美元,进行一项历时5年的沥青课题研究,寻求新的沥青和沥青混合料试验、设计方法,并制定新的规范。

2Superpave设计方法主要优点2.1材料选择与评价配制沥青混合料主要材料是集料与沥青。

对于这两类材料, Superpave设计规范最基本的思想是根据道路所处的自然和交通条件来进行选择。

对于集料,规范特别重视集料的棱角性要求。

棱角性与交通量相挂钩,交通量越大,要求棱角性越好。

对于针片状颗粒含量要求限制在10%以内。

对于沥青结合料的选择,即根据路面的最高温度与最低设计温度和交通条件加以选择。

如路面最高温度为64℃,最低气温为-16℃,则可选择PG64-16等级的沥青,若交通量大于10x106,则高温还应该提高一个等级,即选择PG70-16。

传统的混合料设计虽然也考虑当地温度,但往往比较粗略，或用70号沥青,或用90号沥青,没有更仔细地考虑。

2.2试件成型采用旋转压实仪压实过程是一种搓揉运动,集料能够重新调整位置而获得密实,不会发生压碎损伤现象。

同时在压实过程中仪器能够画出压实曲线,可以用来评价混合料的压实特性。

旋转压实仪可以成型直径为150mm试件,因而对最大粒径25mm以上的混合料都能够适用。

马歇尔试件采用锤击方式成型,只能成型直径为100mm的试件,压实方式为重锤击实,与现场施工压实有所差别,如碎石材料比较软弱,则可能被锤击破碎。

2.3试件成型的压实次数按交通量大小分成4个等级。

高性能沥青路面SUPERPA VE 在美国的应用状况摘要：我国在建高速公路已开始推广美国高性能（SUPERPAVE ）沥青路面，苏嘉杭高速公路率先在全线沥青路面三层结构上使用这一技术。

这种路面结构形式出现时间相对较短，国外、国内经验相对缺乏。

本文参考了 SUPERPAVE 在美国施工中的一些难点、焦点问题，并结合苏嘉杭高速公路SUPERPAVE 路面的实践，对一些问题进行了分析。

1前言SUPERPAVE是美国耗资 1.5 亿美元的战略公路研究计划（ SHRP）的重大组成部分之一，耗资约 5000 万美元。

1992 年 SHRP计划结束后，在美国联邦公路局（ FHWA）的大力推广下，美国大部分州已开始修建 SUPERPAVE路面， 1996 年新建 SUPERPAVE工程项目 93 个， 1997 年 316 个，2000 年达 3900 个。

2000 年一年生产沥青混合料 13400 万吨，占沥青混合料总量的 62％；2001 年采用 SUPERPAV E 方法施工的沥青混合料占总量的82％。

在SUPERPAVE的推广过程中，相关的争论一直很多。

为此美国联邦公路局（F HWA）联合美国国家沥青路面协会（NAPA），组织专家组编写了SUPERPAVE施工技术指南，在 NAPASR－ 180 报告中发表。

随后 NAPA联合 SAPA（美国各州沥青路面协会）针对原材料、混合料设计、拌和、摊铺、碾压、质量控制六个方面组织了一次全国调查，而这也正是我们国内推广 SUPERPAVE常常遇到的、争议较多的问题，本文就这几方面分别进行论述。

2原材料2.1沥青美国大部分混合料生产商认为沥青的 PG等级可控制在公路局规范范围之内。

有 40％的 SUPER-PAVE混合料使用了改性沥青，这一比例要高于传统的马歇尔混合料设计法。

这主是基于 " 保险 " 的考虑，承包商们都希望随着 SUPERPAVE 的推广，使用改性沥青的比例能够逐渐降下来。

高性能沥青路面（SBS改性沥青Superpave-20）中面层施工指导意见（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（SBS改性沥青Superpave20）中面层施工指导意见（修订版）》，以指导我省高速公路沥青路面中面层施工。

沥青路面中面层采用Superpave20结构时其厚度不小于6cm。

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。

Superpave20设计集料级配限制区界限表一Superpave20设计集料级配控制点界限表二一、材料要求1、沥青沥青面层采用SBS改性沥青，其技术要求见表五。

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。

Superpave20技术指标表表三Superpave20混合料马歇尔技术指标表表四2、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。

中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。

对进场细集料，按苏高技（2004）203号文规定进行检查。

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。