superpave沥青混合料的配合比设计与应用

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1、Superpave沥青混合料的配合比设计与应用于2000年,我国的京珠高速公路湖北段首次引进了Superpave试验路,同年,在江苏省内的淮江公路淮阴连接线也进行了7km的Superpave沥青路面的施工。之后的连徐、宁宿徐和宁靖盐等高速公路也进行了Superpave上、中、下面层的试验路。Superpave技术在江苏省内的应用逐步得以推广。2004年通启高速公路共线段沥青中、下面层设计分别采用了Superpave20和Superpave25的结构。虽然该路段为六车道,路幅较宽,但两台摊铺机摊铺后的

2、混合料表面均匀,基本无离析,且基本不渗水。至2008年在如东S334沥青路面中我又再遇Superpave沥青砼,现结合多条道路施工经验,浅析Superpave沥青混合料的设计与应用。  一、Superpave设计原理  我们在进行沥青混合料配合比设计时,通常做法是千方百计调整  级配尽可能符合规范规定的中值,特别强调“应使包括0.075mm、2.36mm和4.75mm的筛孔在内的较多的通过量接近设计级配范围的中值”。在0.45次级配图上,我们可以发现大多数级配中值点接近最大密度线。也就是说,使沥青混

3、合料能最大限度的密实是沥青混合料设计的原理。  而Superpave设计则认为随着交通量的增长,轴载的增加,我们需要更多的粗集料形成骨架,有足够的矿料间隙率和足够的沥青保持耐久性,并具有一定的空隙率使沥青能够自由迁移,这就是Superpave的设计概念。  二、级配确定  根据Superpave设计原理,Superpave的集料级配控制就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,总体要求就是尽可能使较大的粗集料通过量多一些,而较小的粗集料通过量少一些,同时要求细集料

4、一端不能通过规定的限制区,一般曲线均走限制区的下方,也就是限制混合料中细集料的含量。  下面我就将普通AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ型沥青混合料与Sup25和Sup20级配绘图进行对比。如图1、图2所示。其中改进型AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ型沥青混合料级配为宁靖盐UV21标中下面层合成级配,Sup25和Sup20型沥青混合料级配为如东S334公路下面层合成级配。从中可以看出AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ的规范中值级配曲线穿越了禁区范围,同时接近最大理论密度线;Sup合成曲线则与最大理论密度线形成较大S型交叉

5、,完全避开禁区范围;而改进型AC-25Ⅰ、AC-20Ⅰ型沥青混合料级配界于两者之间。        三、沥青用量  Sup沥青用量是根据集料的性质即密度和吸水率计算出最初始  的用油量,然后用初始用油量及初定级配(粗、中、细)分别设计成型试件,确定级配。设计级配确定后,将设计旋转压实条件下空隙率为4%的沥青用量作为设计沥青用量。与我国普通沥青混合料沥青用量确定方法有很大的区别。  四、击实方法  根据Sup设计原理,试件成型时的旋转压实取代了马歇尔的垂直  击实。旋转压实是通过揉搓作用达到击实的目的

6、,有效的模仿了现场碾压的状况。同时,根据交通量大小来选择初始压实次数、设计压实次数和最大压实次数。最大压实度要求是一个非常重要的指标,用于检测混合料抵抗永久变形能力。普通沥青混合料在最大压实次数压实下,空隙率均小于1%,有时几乎为零,而Sup混合料在要求最大压实次数下,压实度≤98%。提高了路面的稳定性,增强了抗变形能力。  如东S334公路Sup20和Sup25的配合比设计中采用的击实方法和压实度情        况如下表所示:  试验结果        五、设计空隙率  Sup规定沥青混合料在设

7、计旋转压实次数时,空隙率为4%对应  的沥青用量为最佳沥青用量,这是根据实践和经验得出的。因为一个沥青混合料目标配合比设计空隙率为4%,在路面压实密度保证不低于室内压实密度的97%时,一般均能保证路面的实际空隙率小于7%,同时实际施工中路面的空隙率一般都能保证大于3%,因此确定设计空隙率为4%是合理可行的。  设计空隙率指在设计寿命末期的状态,如果寿命末期空隙率小于  3%,则沥青路面会出现车辙和推挤。有人认为空隙率越小,江苏地区的多雨水天气下,将来水损害的危险就越小,其实这并不完全正确。尤其是目前

8、经济的发展,交通量增大,单车荷载增大,应该让设计空隙率放大一些,让集料骨架来承受荷载。这也正是Sup的设计精华所在。  空隙率如果过大,设计大于5%,路面初始空隙率大于8%,会  导致混合料较脆、水损害、早期开裂、松散等。因此Sup设计空隙率提出在旋转压实情况下最佳范围为3.5%-4.5%,允许为4%±1%。  六、粉胶比  美国最初版Sup技术标准中,沥青混合料粉胶比应控制在0.6-1.2  之间,经过几年后修改为0.8-1.6。根据江苏现场情况,粉胶比太小,混合料

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