Superpave20沥青路面目标配合比设计探讨

摘要：近年来，随着人们对Superpave沥青混合料认识的不断加深，以及在一些工程中的成熟应用，Superpave沥青混合料作为沥青面层的中下面层，正在逐渐替代原有的AC型沥青混合料，而Sup13混合料作为沥青混凝土上面层也开始在一些地方道路中推广应用，Superpave沥青混合料与AC型沥青混合料相比，能很好地防止沥青路面常见的高温变形、抗滑不足及车辙等病害。文章通过superpave20沥青混合料的室内试验，介绍了Superpave沥青混合料矿料最优级配及路用性能。

关键词：Superpave20；沥青路面；目标配合比设计

Abstract: in recent years, as the Superpave asphalt mixture the deepening of understanding and, in some engineering application of mature, Superpave asphalt mixture of asphalt layer below the surface as, is gradually replace the old AC type of asphalt mixture, and Sup13 mixture asphalt concrete as it is beginning to some place of road applied Superpave asphalt mixture asphalt mixture with AC type compared, can be very good to prevent the asphalt pavement of high temperature deformation, the common problems and the rut of sliding disease. In this paper, through Superpave20 indoor test results of asphalt mixture, and introduces the Superpave asphalt mixture mineral aggregate gradation and the optimal way with properties.

Keywords: Superpave20; The asphalt pavement; Mix proportion design goal

中图分类号： U416.217文献标识码：A 文章编号：

Superpave沥青混合料在设计过程中充分考虑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。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。Superpave混合料设计系统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该方法中。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的影响，要求沥青路面在最高设计温度时能满足高温性能的要求，不产生过量的车辙；在路面最低设计温度时，能满足低温性能的要求，避免或减少低温开裂；在常温范围内控制疲劳开裂。对于沥青胶结料，采用旋转薄膜烘箱试验来模拟沥青混合料在拌和与摊铺过程中的老化。对于集料，在进行沥青混合料集料级配设计时，采用控制点与限制区的概念来限定、优选试验级配设计。对于沥青混合料，在拌和好后采用短期老化模拟沥青混合料拌和与摊铺碾压过程中的老化，且试件采用旋转压实仪设备。在试件压实过程中，记录压实次数与试件高度的关系，从而对沥青混合料的体积特性进行评价。

1.原材料选用

1.1沥青的选用

沥青路面采用的沥青标号，宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温时间持续长、重载交通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路段，尤其是汽车荷载剪应力大的层次，宜采用稠度大、60℃粘度大的沥青；对冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度小、低温延度大的沥青；对温度日温差、年温差大的地区宜注意选用针入度指数大的沥青。当高温要求与低温要求发生矛盾时应优先考虑满足高温性能的要求。

由于徐州地区不是太热，热稳定损坏绝大部分发生在公路交通量大的路段，道路最大的隐患主要是水损坏，徐州地区雨量相对集中，保证路面不透水和减少裂缝在徐州地区是头等大事，所以在沥青标号选用上，徐州地区交通量小的地方道路宜用90#沥青，交通量大的地方道路和高速公路宜用70#沥青。

本次目标配合比设计选用日本三菱A级70#沥青，试验结果见表1。

表1沥青试验结果

1.2.各种矿料的技术性能指标

粗细集料均选用当地的石灰岩进行试验，矿粉采用水泥厂生产的石灰岩磨细的矿粉，各种技术性能指标均满足规范要求，各种矿料的筛分结果见表2。

表2各种矿料筛分试验结果

2. 矿料级配选择

Superpave混合料级配选择是通过控制点和限制区来进行的。设计控制点是要求集料级配不得超出规定的区间，控制点分别设于公称最大尺寸筛、中等筛（2.36mm）和最小筛（0.075mm）处。限制区处于沿最大密度级配线中等筛和0.3mm筛之间，限制区形成一个级配不能通过的地带。由于限制区特有的驼峰形，所以通过这个区域的级配称为“驼峰级配”。设置限制区的目的有两个：一是为了限制砂的用量，二是为了提供足够的矿料间隙率VMA。在多数情况下，驼峰级配表示为一种多砂混合料，或相对于总砂量来说细砂太多的混合料。这种级配的混合料在施工期间会出现压实问题，并表现为在使用期间抗永久变形的能力不足。而且，集料级配通过限制区容易造成矿料间隙率VMA过小，这种级配对沥青含量过分敏感。因此，设计集料结构时应使设计级配处于控制点间并避开限制区以满足Superpave的要求。

Superpave矿料级配控制点和限制区见表3、表4。

表3Superpave矿料级配控制点

表4Superpave矿料级配限制区界限

2.1初选级配

以Sup20混合料为例，研究其目标配合比设计方法。在选择最优级配时，首先调试选出粗、中、细三个级配，根据集料的性质（密度和吸水率）计算出三个级配的初始沥青用量，然后用初始沥青用量成型试件，根据试验结果计算出这三个级配的沥青混合料在空隙率为4.0%时所需的沥青用量及相应的沥青混合料体积性质。

表5为三种级配的矿料比例和合成级配。表6为三种级配的估算沥青用量汇总表。

表5三种级配的矿料比例和合成级配

表6三种级配估算沥青用量汇总表

2.2旋转压实试验

根据各个级配的估算沥青用量结果及当地气候条件，拟用4.2％的沥青用量采用旋转压实仪成型试件，旋转压实仪设定的单位压力为0.6MPa。根据所建工程交通量估计数据选择压实次数N最初=8次，N设计=100次，N最大=160次。估算沥青用量三种试验级配旋转压实试验结果汇总于表7。