淺談superpave瀝青混合料體積設(shè)計(jì)法 superpave與sac能否有機(jī)結(jié)合

1、淺談淺談Superpave瀝青混合料體積設(shè)計(jì)法瀝青混合料體積設(shè)計(jì)法1現(xiàn)行馬歇爾瀝青混合料設(shè)計(jì)方法的局限性現(xiàn)行馬歇爾瀝青混合料設(shè)計(jì)方法的局限性該法由密西西比州公路局布魯斯馬歇爾（BruceMarshall）提出，其特點(diǎn)是注意到瀝青混合料的穩(wěn)定度流值，密實(shí)度孔隙率特性。進(jìn)行這樣的分析以產(chǎn)生HMA混合料耐久性所適合的空隙比例。但是，馬歇爾擊實(shí)方式不可避免的會(huì)造成集料破碎，影響試件的最終試驗(yàn)結(jié)果，如空隙率和用油量?，F(xiàn)行的馬歇爾設(shè)計(jì)的一套指標(biāo)主要

2、是針對(duì)密級(jí)配常規(guī)瀝青混合料制定開(kāi)發(fā)的，對(duì)某一些聚合物改性瀝青，例如SBS改性瀝青，流值超過(guò)40仍然能用，雖然新版規(guī)范的技術(shù)指標(biāo)作了一些改進(jìn)，但仍需進(jìn)行深入研究。根據(jù)眾多學(xué)者的研究，馬氏沖擊壓實(shí)沒(méi)有模擬實(shí)際路面形成的混合料壓密特性。產(chǎn)生的指標(biāo)，如穩(wěn)定度，流值等不能反映熱拌瀝青混合料（HMA）的抗剪強(qiáng)度。從而與路面的破壞，如車轍、疲勞和低溫開(kāi)裂并不相關(guān)，也就不能預(yù)防路面早期破壞。因此，這個(gè)帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的方法逐漸顯示出局限性。2Superpa

3、ve瀝青混合料體積設(shè)計(jì)法的概念瀝青混合料體積設(shè)計(jì)法的概念為了克服現(xiàn)行瀝青混合料設(shè)計(jì)方法存在的一些缺點(diǎn)，建立瀝青混合料性能與瀝青路面使用性質(zhì)的直接關(guān)系，美國(guó)經(jīng)過(guò)1987~1993年6年的努力，提出了一套全新的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法——Superpave瀝青混合料體積設(shè)計(jì)法。Superpave混合料設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)項(xiàng)目所在地的氣候和設(shè)計(jì)交通量，把材料選擇與混合料設(shè)計(jì)都集中在方法中，該方法要求在設(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)，充分考慮在服務(wù)期內(nèi)溫度對(duì)路面的影響，要求

4、瀝青路面在最高設(shè)計(jì)溫度時(shí)能滿足高溫性能的要求，不產(chǎn)生過(guò)量的車轍；在路面最低設(shè)計(jì)溫度時(shí)，能滿足低溫性能的要求，避免或減少低溫開(kāi)裂；在常溫范圍內(nèi)控制疲勞開(kāi)裂。對(duì)于瀝青膠結(jié)料，采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)來(lái)模擬瀝青混合料在拌和站與攤鋪過(guò)程中的老化；采用壓力老化容器模擬瀝青在路面使用過(guò)程中的老化。對(duì)于集料，在進(jìn)行瀝青混合料集料級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)，采用控制點(diǎn)與限制區(qū)的概念來(lái)限定、優(yōu)選試驗(yàn)級(jí)配設(shè)計(jì)。對(duì)于瀝青混合料試件采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀制備。在試件壓實(shí)過(guò)程中，記錄旋轉(zhuǎn)壓

5、實(shí)次數(shù)與試件高度的關(guān)系，從而對(duì)瀝青混合料的體積特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。3我國(guó)的我國(guó)的SAC沙慶林院士曾經(jīng)撰文（《公路》2003.8第6期）詳細(xì)介紹了當(dāng)前密實(shí)式熱拌混合料礦料級(jí)配的發(fā)展方向是粗集料斷級(jí)配。SAC系列就是我國(guó)自主研究開(kāi)發(fā)成功的粗集料斷級(jí)配瀝青混凝土。它從1988年11月底初完成的正定試驗(yàn)路，至今經(jīng)過(guò)16年的不懈努力，潛心研究，已在2000Km以上的高速公路上得到應(yīng)用。4Superpave與SAC的比較的比較Superpave與SAC兩

6、個(gè)最顯著的區(qū)別：一是儀器設(shè)備的不同Superpave使用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀，SAC主要還是馬氏擊實(shí)儀；二是礦料級(jí)配，Superpave雖然提出最大密實(shí)度線，但級(jí)配的確定依賴于經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有建立與結(jié)構(gòu)行為有關(guān)的級(jí)配設(shè)計(jì)方法，SAC則不然。Superpeave的主要內(nèi)容之一是提供礦料級(jí)配組成的方法和具體的礦料級(jí)配。Superpave雖然不再直接使用應(yīng)的礦料級(jí)配，供做目標(biāo)配合比應(yīng)用。其基本原理是以風(fēng)干粗集料的不同密度（如干搗密度，一般密度和疏松密度）時(shí)的

7、孔隙率VCADR為基礎(chǔ)，將其減去預(yù)留空隙率Va，即VCADRVa后的可用孔隙率（用VCADRU表示）為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，細(xì)集料，填料和瀝青的體積率之和（可簡(jiǎn)稱瀝青膠砂體積，并用VOLmaB表示）恰好填滿VCADRU。VCAAC方法是用于對(duì)制成的瀝青混凝土試件進(jìn)行礦料級(jí)配檢驗(yàn)，調(diào)整以及最終取得符合要求的配合比和相應(yīng)的礦料級(jí)配，供做生產(chǎn)使用。其基本原理是，對(duì)于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混凝土中粗集料骨架間的孔隙率，恰好被細(xì)集料，填料和瀝青的體積

8、率之和（可簡(jiǎn)稱瀝青膠砂體積，并用VOLmaB表示）以及預(yù)留空隙率Va所填滿。通過(guò)檢測(cè)建立與結(jié)構(gòu)行為有關(guān)的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法，使粗集料真正實(shí)現(xiàn)嵌擠作用。這是SAC設(shè)計(jì)的一個(gè)突破。5Superpave與SAC能否有機(jī)結(jié)合能否有機(jī)結(jié)合既然SAC與Superpave各有其優(yōu)缺點(diǎn)，那么能否實(shí)現(xiàn)二者的完美統(tǒng)一，譬如：使用SAC的體積法級(jí)配設(shè)計(jì)理念，Superpave的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀、膠結(jié)料PG分級(jí)及混合料性能評(píng)估、材料選擇方法等。綜上所述綜上所述，提出一

9、種新的混合料設(shè)計(jì)方法設(shè)想，筆者稱之為中國(guó)式Superpave混合料設(shè)計(jì)過(guò)程如下：1材料選擇材料選擇根據(jù)工程所在地的氣溫條件選擇瀝青膠結(jié)料，依據(jù)交通量標(biāo)準(zhǔn)選定集料。2集料級(jí)配選擇集料級(jí)配選擇按照SAC礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法選擇集料級(jí)配，對(duì)級(jí)配組成的控制仍然使用FHWA0.45次冪圖。3確定瀝青用量確定瀝青用量按估算的初始瀝青用量；初始瀝青用量的0.5%和1.0%用SGC成型試件，按Superpave水準(zhǔn)Ⅰ選擇瀝青用量。4對(duì)選定的混合料進(jìn)行體積性

10、質(zhì)和水敏感性驗(yàn)證對(duì)選定的混合料進(jìn)行體積性質(zhì)和水敏感性驗(yàn)證按我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF402004）要求進(jìn)行車轍試驗(yàn)和水損害試驗(yàn)?；旌狭侠匣鶕?jù)PP2短期老化試驗(yàn)，水敏感性根據(jù)T283（或可根據(jù)我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTJ0522000T07292000方法進(jìn)行，但空隙率應(yīng)與T283相同，Va=7%）。以上是筆者在總結(jié)前輩科研成果的基礎(chǔ)上，提出的一種瀝青混合料體積法設(shè)計(jì)的新思路，正確與否還有待實(shí)踐檢驗(yàn)，譬