美国Superpave沥青混合料设计方法

一、美国Superpave沥青混合料设计方法

Superpave( Superior Performing Asphalt Pavements)是SHRP(Strategic Highway Research Program)的沥青研究部分的最终系列成果的代称.SH R P 是美国战略公路研究计划的简称，其目的是通过将混合料设计与路面结构设计相联系，以路面使用性能。它历时 5年（1987—1992），耗资 1 亿 5 千万美元，是公路研究史上最大的研究项 目之一，取得了 130 多项科研成果。

Superpave设计法是建立在路用性能基础上的设计方法，是通过路面模型的方法来判断路面性能。Superpave沥青混合料是力图将试验方法与指标同沥青路面的野外性能建立起直接的联系，通过控制高温车辙、低温、疲劳开裂，以全面改正路面性能。 1、Superpave设计方法的全套技术包含以下五个方面： ①胶结料与集料规范； ②混合料体积设计； ③混合料施工； ④混合料性能预测；

⑤相关软件、试验方法及设备等；

这些体系一起组成完整的Superpave技术，孤立的应用其中部分技术很难达到Superpave整体应用所应用的效果。 2、Superpave体积设计方法的主要特点如下：

①提出了三个水平设计沥青混合料的思想，见下表1—1； ②通过限制孔隙率、矿料间隙和沥青饱和度，来实现沥青胶结料、集

料和空隙三要素间合理的体积比例；

③以0.45次方幂最大密度线为基础，给出了包含控制点和限制区在内的级配控制图，提出了“级配控制点”、“S”型级配曲线新的概念； ④开发了沥青混合料成型的旋转压实设备（Gyratory Compactor）

沥青混合料设计水平 表1—1 设计水平 I II III 交通量（EASLS） 轻交通，交通量≤1×106 中等交通，1×106﹤交通量≦1×107 按体积设计选择材料 试验要求 重交通﹥1×107 3、设计方法及评价指标

Superpave体积设计方法以集料配制沥青混合料，确定空隙率为4%，利用混合料的体积参数估算初始沥青用量。主要步骤为： ①测定集料的密度参数与矿料合成级配设计。

②计算混合料的毛体积相对密度Gsb，矿质混合料的表观密度Gsa。 ③估算矿质混合料的有效密度。Superpave提供了估算矿质混合料有效密度Gse的公式：Gse=0.2Gsb+0.8Gsa

④估算吸收沥青体积。假设单位质量的沥青混合料中沥青质量为Pb则集料质量为（1－Pb），单位质量混合料的体积V为： V=（1－VV）/( b+GbP

1?PbGse

)式中：Gb—沥青密度，g/cm3；VV—压实后混

合料的孔隙率（固定VV=4%）根据有效密度的概念，单位体积的沥青混合料中被吸收的沥青体积Vba为：Vba=（1－Pb）(

1GsbGsa

+

1

)/V

⑤估算有效沥青体积。单位沥青混合料内的有效沥青体积Vbe由

Superpave经验公式确定：

Vbe=0.176－0.0675 lgSn 式中：Sn—集料的公称最大粒径，mm。 ⑥计算初始试验沥青用量Pbj。有效沥青体积和被吸收的沥青体积之和就是试验中的沥青体积，但需要将其换算成以质量百分比表示的初始试验沥青用量Pbj Pbj=

Gb( Vbe+Vba)Gb( Vbe+Vba)+(1+ Pb)V

⑦ 估算沥青混合料的体积参数。 矿料间隙率：VMA=VV+ Vbe 沥青饱和度：VFA=+ Vbe/VMA 有效沥青用量：Pe=

Gb VbePbj1?PbjGb

Gb( Vbe+Vba)+(1+ Pb)V

最大理论密度：Gmm=1/(+

Gse

) 最终得到沥青混合料相关参数，矿料间隙率VMA=VV+ Vbe,沥青饱和度：VFA=+ Vbe/VMA,沥青体积百分率（有效沥青体积） Vbe=0.176－0.0675 lgSn，空隙率（固定值）VV=4%，最大理论密度Gmm，初始试验沥青用量Pbj。

综上所述，Superpave设计方法采用了基于使用性能的沥青规范选择沥青，改进了沥青混合料成型方法并和交通量建立联系，这是其最重要的特点但是它不等于高性能沥青混合料、高性能沥青路面、超级沥青路面；目前，该设计方法进入改进时代（Modification Era），仍有许多完善之处，不可盲目照搬、崇拜。

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