高性能沥青路面（Superpave）混合料配合比设计论文_兰亚军,赵晓刚,唐玉俊

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。

设计至少准备三种试拌级配，绘制试拌级配曲线，保证试拌级配满足级配控制要求。级配控制基于4个筛孔尺寸：集料最大粒径尺寸、公称最大粒径控制尺寸、4.75mm（或2.36mm）筛孔尺寸及0.075mm筛孔。

3）初始沥青用量确定

3.1）可凭借以往设计经验确定每个试拌级配的初始沥青用量。

3.2）根据体积法计算估计初始沥青用量。

4）压实成型试拌级配

4.1）对每个试拌级配在初始沥青用量下成型平行试件，旋转压实次数按下表确定：

设计ESALS

（百万次）压实参数应用的典型道路

N初始N设计N最大

<0.365075很轻的交通量（地方/县级道路；货车被禁止通行的城市街道）

0.3 ~ 3775115中等交通量（集散道路；大多数县级道路）

3 ~ 308100160中等至重交通量（城市街道；省道；国道；一般高速公路）

≥309125205重交通量（大交通量高速公路；爬坡道路；货车称重站）

注：设计次数100次旋转压实，与路面实际的压实功比较匹配。设计次数125次旋转压实设计的混合料，室内压实功要明显大于路面的压实功，路面现场碾压非常困难。

4.2）根据上表中的设计旋转压实次数（N设计）成型试件，记录每一次旋转压实后的试件高度，精确到0.1mm。并测定压实试件的毛体积相对密度（Gmb）和热拌沥青混合料的理论最大相对密度（Gmm）。。

5.评价试拌压实混合料的体积性质

5.1）计算每个试拌混合料在设计旋转压实次数（N设计）时的空隙率Va和矿料间隙率VMA。

5.2）估算每个压实试件在4.0%空隙率的体积参数：

5.3）在估算的沥青用量下对各个试拌级配的体积性质与美国AASHTO标准M323规定的指标进行比较，选择满足体积指标的最佳设计集料结构。

6）选择设计沥青用量

6.1）设计级配确定后，采用设计级配4%空隙率时估算沥青用量Pb、Pb±0.5％、Pb +0.1%四种沥青用量进行设计压实次数下的旋转压实试验。

6.2）根据试验结果绘制沥青用量与矿料间隙率（VMA）、饱和度（VFA）、矿粉与有效沥青之比（F/A）的关系曲线图，然后采用图解法或内插法得到设计压实次数时空隙率为4%的沥青用量作为设计沥青用量。

6.3）通过内插法，验证在设计沥青用量时混合料的体积指标是否满足美国AASHTO标准M323的规定要求。

7）最大压实次数验证

设计级配和设计沥青用量确定后，采用设计级配和设计沥青用量成型试件，验证在压实次数设定在N最大时对应的体积性质指标，验证指标包括：

A.矿料间隙率（VMA）；

B.设计压实次数时饱和度（VFA）；

C.矿粉与有效沥青之比（F/A）；

D.初始旋转次数的压实度（%）Gmm初始；

E.最大旋转次数的压实度（%）Gmm最大。

8）评价水敏感性

采用设计集料结构和设计沥青用量压实成型试件，空隙率控制为7.0%±0.5%测试抗拉强度比，如果抗拉强度比小于要求的0.80，为了保证混合料水稳定性，应采取相应措施，如使用抗剥落剂。使用抗剥落剂后应重新检验混合料抗拉强度比，以保证其符合0.80的最低要求。

4 Superpave结构沥青混合料目标配合比验证

Superpave结构性能验证应包括：车辙试验、浸水残留强度试验、冻融劈裂强度试验、劈裂强度试验、流变试验、低温试验等（根据不同要求选择）。

4.1 Superpave结构沥青混合料生产配合比设计

1）了解并掌握沥青拌合楼的生产参数、拌和性能、热料仓数量等信息。

2）确定热料仓的筛孔尺寸及固定安装角度。

3）按照目标配合比矿料级配进行热料仓生产放料，检测每个热料仓中材料性能。

4）生产配合比矿料级配应以目标配合比设计结果参考设计，应尽可能与目标级配相符，尤其是关键筛孔公称最大粒径、4.75mm、2.36mm、0.075mm。

5）以目标配合比最佳油石比OAC（或设计沥青用量）及OAC±0.3%进行性能检验，确定生产配合比的最佳油石比。

6）通过性能检验后得到最佳油石比 OAC（或设计沥青用量）及各热料仓掺配比例，为生产配合比设计结果。

5 Superpave结构沥青混合料生产配合比验证

按生产配合比设计结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行试验测定各项技术指标，同时进行现场取芯观察芯样空隙率大小，通过综合分析最终确定生产配合比，如现场出现空隙较大、渗水合格率较低等情况，应仔细查明原因，排除现场因素外，可调整生产配合比，调整后必须重新进行配合比性能验证。

6 结语：目前阶段我国的公路建设方面，沥青配合比设计理念也越来多样化，相信不久的将来，我们国家的公路配比设计会愈发的实用真实，愈发的完善。公路沥青路面配比的设计，不仅是为施工提供精准的技术依据，更关乎公路在运营时的安全性与舒适性，希望这篇文献能为广大公路事业从业者提供一点帮助。

参考文献：

[1]《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）

[2]《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）

[3]《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）

论文作者:兰亚军,赵晓刚,唐玉俊

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/6

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