1、高性能沥青路面技术 (Superpave),重庆交通科研设计院 （交通部重庆公路科学研究所） 周进川 二九年十一月,CCRDI,背景,19831984年，NRC提出一项特别研究报告“美国公路，加速寻求新技术” 1984年，AASHTO向美国国会游说支持SHRP计划 1986年，提出SHRP最终研究计划报告 1987年，SHRP正式开始执行,Strategic Highway Research Program “公路战略研究计划”（SHRP）,19871993 1亿5千万美元 四个领域 沥青 混凝土与结构 公路运营 路面长期性能（LTPP）,沥青项目研究成果,21项 沥青结合料10项 混合料体积
2、设计3项 混合料分析与性能预测8项 Superpave技术（SUperior PERforming Asphalt PAVEment) 相关试验设备、方法、软件,Superpave技术,沥青结合（胶结）料性能规范（PG ） MP1 M320 沥青混合料体积设计方法（SGC） MP2 M323 R35 沥青混合料性能预测（SST）,沥青分级标准,针入度分级标准（25） 粘度分级标准（60） 性能分级标准（达到相同标准下的试验温度）,沥青针入度/粘度分级,沥青针入度指标体系,原样沥青 针入度：分级指标 针入度指数：感温性指标 软化点：高温指标 60动力粘度：高温指标 10延度：低温指标 15延度：
3、 蜡含量：与沥青高、低温特性有关 闪点：安全指标 溶解度：纯度（质量）指标 密度：与沥青组分组成有关 TFOT（或RTFOT）后残留物：老化指标 质量变化： 残留针入度比： 残留延度：,沥青针入度指标体系,满足同一标准的沥青可能有不同的温度敏感性（组分不同）； 沥青指标与沥青路用性能的相关性并不显著； 软化点可能存在假象 10（延度）不能代表真正的“低温” 针入度指数曲线的外延并不可靠（特别是对于改性沥青）,不同油源生产的100#沥青BTDC图,沥青针入度,主要优点： 针入度分级试验温度接近沥青的平均使用温度 试验与检测速度快 可方便地应用于现场实验室 设备费用较低 试验精度较确定 可测定沥青
4、的温度敏感性,沥青针入度,主要缺点： 经验性的试验方法 剪切速率高，且是一个变量 不能获得拌和与压实温度数据 当25针入度相似时，不能反映沥青特性的较大差异,两种沥青指标体系比较,性能级与针入度级是两种完全不同的指标体系 主要相同点： 都有闪点指标 都采用RTFOT或TFOT进行短期老化 都有RTFOT或TFOT后的质量损失指标要求 主要不同点： 分级指标不同 指标体系不同 针入度是经验性指标，性能级是流变指标,两种沥青指标体系比较,沥青的针入度等级和性能等级之间没有直接关系。,1、虽然沥青A、B的针入度等级不同，但其性能等级却相同 2、虽然沥青B、C、D的针入度等级相同，但其性能等级却不相同
5、（最大相差两个性能等级：12）,主要内容,沥青结合料性能分级：AASHTO M 320 Superpave混合料体积设计：AASHTO M 323 Superpave 热拌沥青混合料（HMA）体积设计：AASHTO R 35,沥青结合料性能分级 AASHTO M 320,沥青性能分级标准 基于气候的分级体系,性能分级体系（Performance Grade）,沥青结合料性能分级,M P1 M P1a M 320-03 G*/sin高温劲度； G*sin中温劲度。 M 320-05 对于表2，按PP 42，结合T 313和T 314方法确定临界低温开裂温度。 M 320-09 对于表2，按R 4
6、9（PP 42），结合T 313和T 314方法确定临界低温开裂温度； 对于表3，按TP 70-09（MSCR）确定不能回收结合料的蠕变柔量，其中“S”、“H”、“V”分别对应标准、高、非常高的交通量。,主要试验方法,T 44, 沥青材料溶解度 T 48, 克利夫兰开口杯闪点与燃点 T 240, 沥青旋转薄膜烘箱试验(RTFOT) R 28, 沥青加速老化(PAV) T 313, 用弯曲梁流变仪测定沥青结合料的弯曲蠕变劲度 (BBR) T 314, 直接拉伸测定沥青结合料的断裂性质（DT） T 315, 用动态剪切流变仪测定沥青结合料的流变 (DSR) T 316, 用旋转粘度仪测定沥青结合料
7、的粘度 TP 70, 用动态剪切流变仪进行沥青结合料的多级应力蠕变恢复试验(MSCR),试验汇总,疲劳开裂,车辙,施工,RV,DSR,低温开裂,BBR,DTT,动态剪切流变试验,原样沥青沥青分级与验证： G*/Sin1.0kPa RTFOT后的沥青高温性能： G*/Sin2.2kPa RTFOT+PAV后的沥青疲劳性能： G*Sin5000kPa,动态剪切流变仪,动态剪切流变仪原理,粘弹性材料应力应变关系（DSR）,沥青材料的粘弹特性,弯曲梁流变试验,RTFOT+PAV后的沥青低温性能： 蠕变劲度S300MPa 蠕变劲度曲线斜率m 0.300,弯曲梁流变仪（BBR）,BBR试验原理,BBR试验
8、应力与变形曲线,弯曲蠕变曲线,BBR试验之m值,直接拉伸试验(DT),确定低温开裂温度,沥青老化,短期老化：旋转薄膜烘箱试验（RTFOT） 模拟沥青在加热、拌和、运输、摊铺、碾压期间的老化。 长期老化：压力老化箱（PAV） 模拟沥青在路面使用57年后产生的老化。,短期老化 旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）,长期老化 压力老化容器（PAV）,沥青可工作性 泵送、拌和,旋转粘度计（Brookfield） 135时的粘度 3Pa.s,Brookfield旋转粘度计,生产安全性,闪点仪 闪点温度 230 ,Superpave混合料体积设计 AASHTO M 323,标准技术要求,适用性,该Superpa
9、ve体积混合料设计规范使用集料和混合料性质去产生热拌沥青混合料生产配合比 该标准为Superpave体积混合料设计而对结合料、集料和热拌沥青混合料规定了最低质量要求 对于Superpave体积混合料，该标准可用于选择和评价材料,相关标准、方法与文献,AASHTO 标准 M 320, 沥青结合料性能分级 R 35, Superpave 热拌沥青混合料(HMA)体积设计 T 11, 矿粉水洗筛分 T 27, 粗、细集料筛分 T 164, 沥青结合料的抽提 T 170, 阿布森法沥青结合料回收 T 176, 用砂当量试验确定级配集料中的塑性细颗粒和粘土 T 283, 压实沥青混合料抗水损坏阻力 T
10、304，细集料未压实空隙含量 T 308, 用燃烧法确定热拌沥青混合料（HMA）的沥青含量 T 312, 用Superpave旋转压实机准备并测定热拌沥青混合料（HMA）试件的密度 T 319, 从沥青混合料从抽提和回收沥青结合料,相关标准、方法与文献,ASTM 标准： D 4791, 粗集料扁平、细长颗粒 D 5821, 确定粗集料破碎颗粒百分率 沥青协会出版物： MS-2, 沥青混凝土和其他热拌类混合料设计方法 全国沥青路面协会出版物： IS 128, HMA 路面混合料类型选择指南 其他参考文献： LTPP 季节性沥青混凝土路面温度模型 LTPPBind 3.1 NCHRP Report
11、 452: 回收沥青路面在Superpave 混合料设计方法中的使用建议：技术员手册 TRB 项目 D9-12, Washington, DC, 2001.,结合料要求,性能等级的结合料，满足M320的要求，适合项目现场的气候、交通、荷载条件或合同文件的规定。 确定最高路面温度 确定最低路面温度 选择可靠度 结合料性能级调整,根据交通速度和交通量选择沥青 考虑交通量与速度对高温的影响,根据交通速度和交通量选择沥青 考虑交通量与速度对高温的影响,a、根据表示等级数（1级相当于6），增加高温等级，低温等级不变。 b、设计的ESALs是设计车道20年预估的累计当量轴荷载次数，不管实际道路的设计寿命多
12、少，总以20年的ESALs并以此选择合适的N设计水平。 c、停滞交通平均交通速度小于20km/h。 d、慢速交通平均交通速度2070km/h。 e、标准交通平均交通速度大于70km/h。 f、应考虑增加一个高温等级。 注“从实际出发，应避免使用性能等级大于PG82-XX，当要求调整高温等级导致需要大于PG82时，应仍规定PG82-XX并增加设计ESALs1个等级（如1030106增加到30106）。”,根据回收沥青混合料选择沥青,根据回收沥青混合料选择沥青,NCHRP Project 9-12项目的研究结果指出，高劲度RAP（回收沥青为PG 88-4）比中、低劲度（分别为 PG 82-16 a
13、nd PG 82-22）对混合沥青结合料的低温性能的影响更大。 参考NCHRP 452报告，可以根据回收RAP结合料的低温劲度修改表中限制RAP掺量的数据。,合成集料要求,尺寸要求 公称最大尺寸 4.75mm19.0mm用于表面层 用于底面层不大于37.5mm 级配控制点 级配分级 粗集料棱角性要求 细集料棱角性要求 砂当量要求 扁平细长颗粒要求,集料级配控制点,级配控制点与限制区,级配控制点与限制区,“S”型设计集料级配,级配限制区,目的： 避免混合料中含有过高比例的细砂（相对总砂量） 避免级配遵从最大密实度线，以获得适当的VMA 不鼓励在混合物中采用天然细砂，而提倡采用洁净的人工砂 这种设
14、计集料结构的方法能保证集料形成强而稳定的石料骨架，以增强抵抗永久变形的能力，同时考虑了足够的空隙以增强混合料耐久性。,细集料组成对级配的影响,在0.6mm或1.18mm粒径附近，常会观察到“驼峰”现象，也就是说0.6mm或1.18mm粒径附近的级配曲线会向上凸起，这种情况的出现将容易使级配曲线进入限制区。 在多数情况下，驼峰级配表示级配中含有过多的砂或混合料中细料过多，这种级配会导致混合料变软，是一种比较敏感的混合料，在压实过程中容易出现问题，而且这种混合料的抗永久变形能力也较差。,粗、细集料级配分类,认同特性 必须满足的统一标准,合成级配（针对整个混合料，而不是单一集料组成） 粗集料棱角性（
15、CAA） 细集料棱角性（FAA） 扁平与细长颗料（FAE） 砂当量（CE）,粗集料棱角性,粗集料棱角性是指留在4.75mm筛上有一个或二个破碎面集料的重量百分比。破碎面的定义为破碎面的投影面积与该颗粒最大横截面积之比大于25%时称为破碎面。 规定粗集料棱角性这个指标主要是为确保粗集料有高的内摩擦力，从而保证沥青混合料有较高的抗车辙能力。 试验方法： 美国宾夕法利亚州运输部PDOT 621试验方法 ASTM D5821-95试验方法 JTG E42 中的 T 0346-2000 “破碎砾石含量试验”,细集料棱角性未压实空隙率,试验方法： AASHTO T 304 方法A JTG E42 T 03
16、44,扁平、细长颗粒比例规,试验方法（15）： ASTM D 4791 JTG E42 T 0312,砂当量粘土含量,试验方法： AASHTO T 176 JTG E42 T 0334,集料认同特性要求,a、不管实际道路的设计寿命多少，总以设计车道20年的预期交通量作为设计的ESALs。 b、85/80表示85%的粗集料有一个破碎面，80%的粗集料有两个或两个以上的破碎面。 c、粗集料棱角性标准不适合于4.75mm公称最大集料尺寸的混合料注：如果施工层厚在表面层的100mm以内少于25% ，该层可考虑为低于100mm以下。,料源特性 地方政府自定标准,坚固性 AASHTO T96、 ASTM
17、C131 JTG E42 T0317 安定性 AASHTO T104、ASTM C88 JTG E42 T0314 有害物质 AASHTO T112、ASTM C142 JTG E42 T0310,热拌沥青混合料（HMA）设计要求,沥青、集料符合要求 按T312压实时，应满足相对密度、VMA、VFA和矿粉-沥青比要求 按T283进行试验的最小拉伸强度比为0.8,Superpave HMA设计要求,Superpave HMA设计要求,a、不管实际道路的设计寿命多少，总以设计车道20年的预期交通量作为设计的ESALs。 b、对于公称最大尺寸为37.5mm的混合料，所有交通量水平的VFA最小为64%
18、。 c、对于公称最大尺寸为4.75mm的混合料，粉胶比应为0.92.0。 d、对于公称最大尺寸为25.0mm的混合料，当设计交通量0.3106 ESALs时，VFA最小为67%。 e、对于设计交通量3106 ESALs，9.5mm公称最大尺寸混合料的VFA为73%76%。4.75mm公称最大尺寸混合料的VFA为75%78%。注1：如果集料级配通过PCS控制点的下方，粉胶比可从0.61.2增加到0.81.6。注2：混合料的VMA低于要求的最小值超过2%时，可能会出现泛油和车辙，除非对使用具有高VMA的混合料有足够的经验，应避免使用VMA大于最小值2%以上的混合料。,水敏感性要求,压实HMA试样的
19、空隙率：7.0%0.5% 按AASHTO T 283试验方法测定的拉伸强度比应80%,Superpave 热拌沥青混合料（HMA）体积设计 AASHTO R 35,标准实践,适用性,基于热拌沥青混合料的空隙率、VMA、VFA等体积性质进行混合料设计 可为主要使用T320和T322方法进行混合料分析和性能预测解析提供混合料参数的初步选择 用于生产满足Superpave HMA 体积混合料设计要求的热拌沥青混合料（HMA）,相关标准、方法与文献,AASHTO 标准: M 320, 沥青结合料性能分级 M 323, Superpave 体积混合料设计 R 30, 热拌沥青混合料(HMA)的条件处理
20、T 2, 集料取样方法 T 11, 矿料中细于 75-m (No. 200) 材料的水洗筛分 T 27, 粗、细集料的筛分 T 84, 细集料的比重和吸收 T 85, 粗集料的比重和吸收 T 100, 土的比重 T 166, 用饱和面干试件测定压实沥青混合料的毛比重 T 209, 热拌沥青混合料(HMA)的理论最大比重和密度,相关标准、方法与文献,AASHTO 标准: T 228, 半固体沥青材料的比重 T 248, 集料缩样到试验尺寸 T 275, 用蜡封试件测定压实沥青混合料的毛比重 T 283, 压实沥青混合料抗水损坏能力 T 312,用Superpave旋转压实机准备并测定热拌沥青混合
21、料（HMA）试件的密度 T 320, 用Superpave 剪切试验机(SST)测定沥青混合料的永久剪切应变和劲度 T 322, 用间接拉伸试验设备测定热拌沥青混合料的蠕变柔量和强度 沥青协会标准: SP-2, Superpave 混合料设计,沥青混合料体积设计步骤,选择材料 设计集料结构 选择设计沥青用量 评价设计沥青混合料的水敏感性,选 择 材 料,沥青结合料 集料 RAP 选择添加剂,选择沥青结合料,确定项目所在地气候条件 确定路面设计温度 路面设计最高温度 路面设计最低温度 选择可靠度水平 选择满足最低设计可靠度要求的的PG结合料 调整沥青等级 考虑交通量与速度的影响 考虑RAP的使用
22、 确定试验室拌和与压实温度,确定项目所在地气候条件,采用从气象站取得数据确定工程所在地的气候条件 连续7天平均最高气温 最低气温 确定工程所在地的地理（纬度）位置资料,确定路面设计温度 最高路面设计温度,确定每年连续最热的7天，并计算这7天的平均最高气温； 确定计算年期（通常不少于20年）7天平均最高气温的平均值与标准差； 将7天平均最高气温转换为路面温度 最高路面设计温度位于路表面下20mm 采用净热流和能量平衡模型进行分析 太阳吸收：0.90 通过空气的辐射传输：0.81 大气辐射：0.70 风速：4.5m/sec 转换公式： T20mm =(Tair-0.00618Lat2+0.2289
23、Lat+42.2)(0.9545)-17.78 式中：T20mm=深20mm处最高路面设计温度；Tair= 7天平均最高气温；Lat=项目所在地的地理纬度。,确定路面设计温度 最低路面设计温度,美国SHRP： 获取年最低气温； 确定计算年期（通常不少于20年）年最低气温的平均值与标准差； 以年最低气温作为路面设计最低温度。 加拿大沥青专家： Tmin = 0.859Tair+1.7 式中：Tmin=最低路面设计温度，Tair=平均年最低气温，,确定路面设计温度,LTPPBind3.1版软件,选择可靠度 根据交通量和公路的重要性,平均值：50% 平均值+1倍标准差：84.1% 平均值+2倍标准差
24、：97.7% 平均值+3倍标准差：99.9% 平均值+1.64倍标准差：95.0% 平均值+1.28倍标准差：90.%,选择可靠度 年七天最高气温分布图,示例（Topeka，KS）： 7天平均最高气温： 36 标准差：2 50 %可靠度时的气温为36 98%可靠度时的气温为40,选择可靠度 年最低气温分布图,示例（Topeka，KS） 平均年最低气温： -23 标准差：4 50 %可靠度时的气温为-23 98%可靠度时的气温为-31,选择可靠度 高、低设计气温分布图,选择可靠度 高、低路面设计温度分布图,选择可靠度 按交通量选择可靠度,选择沥青性能等级,50%可靠度：PG56-23 PG58-
25、28 98%可靠度：PG60-31 PG64-34,调整沥青等级 考虑交通量与速度影响因素,确定试验室拌和与压实温度,拌和温度：0.17 0.02 Pa.s 压实温度：0.28 0.03 Pa.s,确定试验室拌和与压实温度 粘度温度关系曲线,选择集料,认同（一致、共同、统一）特性必须满足 料源特性地方政府自定标准,选择集料,取样 洗筛 分别测定粗、细集料的毛体积和表观密度 测定填料的比重,设计集料结构,准备试用混合物 压实试用混合物试件 评价试用混合物 选择最合适的设计集料结构供进一步分析,准备试用混合物,准备最少三个不同级配的试用混合物 粗、中、细 评价合成级配集料的性质 将每个试用混合物级
26、配绘制在0.45次方级配分析图表上,0.45次方富勒曲线绘制,0.45次方富勒曲线最大密度线,三组试用级配曲线示例,（公称）最大筛孔尺寸对级配曲线的影响,我国现行规范的筛孔系列与美国标准的筛孔系列相比： 我国现行规范的筛孔系列比美国标准多16mm和31.5mm两个筛孔； 虽然13.2mm与12.5mm和26.5mm与25mm两组筛孔尺寸相差比较小，可以当作是同一个筛孔尺寸来处理，但由于多了16mm和31.5mm两个筛孔，不仅多了两个级配，而且相应的（公称）最大筛孔尺寸也随之发生变化。,压实试验混合物试件,确定初始试用沥青结合料用量 R35 附录A1方法计算 经验方法 工程方法类比 对每个试用集
27、料级配准备复份试用混合料（100mm、150mm） 根据项目的设计交通量确定旋转压实次数 条件处理试用混合料 压实试件并记录每次压实的试件高 测定压实试件的毛体积比重（Gmb） 测定松散试样的理论最大比重（Gmm）,初试沥青用量（经验）,表中数据适用于集料混合物毛体积密度约2.65的级配； 集料混合物毛体积密度大于2.65的级配，沥青用量可能会低一些，反之则可能会高一些。,旋转压实参数,旋转压实参数,不管实际道路的设计寿命多少，总以设计车道20年的预期交通量作为设计的ESALs。 当由公路部门自己规定和设计沥青路面层厚度100mm，估计交通量ESALS0.3106时，除非混合料是用于重要的干线
28、交通，否则估计的设计交通量可以降一级。 如果低于施工层厚的25%在路面表面100mm以内时，这层考虑为100mm以下。 当设计ESALS在310106之间时，公路部门可以根据当地气候和经验，自己判断是否用 N初始=7、N设计=75和N最大=115。,旋转压实机示意图,旋转压实原理图,Troxler旋转压实机,沥青混合料设计方法,马歇尔方法： 体积指标：空隙率、矿质集料间隙率、沥青填隙率（饱和度） 。 力学指标：稳定度、流值、残留稳定度。 Superpave方法： 体积指标：空隙率（压实度）、矿质集料间隙率、沥青填隙率（饱和度）、粉胶比,沥青混合料设计方法,ASTM D1559：“使用马歇尔设备
29、测定沥青混合料抗塑性流动能力”，可见马歇尔稳定度试验主要用于考察沥青混合料的抗高温变形能力。 大量的研究成果表明，沥青混合料的马歇尔稳定度和流值与沥青混合料的高温性能并不相关，马歇尔稳定度和流值指标也并不能反映沥青混合料的抗高温变形能力。 一些按常规设计的密级配沥青混合料，其马歇尔稳定度大于10kN是相当普遍的现象，但其抗车辙能力并不一定好。相反，沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）的马歇尔稳定度一般并不高，但抗高温变形的能力却很出色。,马歇尔击实法的局限性,与路面设计相关性不好； 不能精确的判断不同交通量对沥青混合料的技术指标要求； 试件成型方法不能模拟行车压实 ； 不能预测路面是否会出现早期破坏
30、。,旋转压实机（SGC）,1939年：德州公路部研究并开发了第一代手动的旋转压实机； 1946年：德州公路部对旋转压实机的技术要求和方法进行了标准化； 50年代：John L. McRae与美国陆军工兵部队的工程师一起，根据德州公路部旋转压实机的原理，开发了 “旋转搓揉压实机”，并于1957年申请了专利； 90年代初：研制了SHRP旋转压实机。,室内压实效果与现场压实的关系 美国SHRP的结论,旋转压实机的优点,旋转压实机中体现了搓揉作用，能较好的模拟混合料的现场压实； 旋转压实机试验精度和数据采集系统自动化程度较高； 不仅可以评价密实过程中某一点的压实情况，还可以评价沥青混合料在整个服务期间
31、的密实特征。,SHRP 旋转压实机的特点,模拟实际路面在特定的气候和交通条件下的压实 适用于最大粒径50mm Superpave体积设计 测量压实性 用于现场质量控制和质量保证,旋转压实参数对压实效果的影响,旋转角： 角度越大，压实越快； 空隙率随旋转压实角度增加而递减。 竖直压力： 竖直压力越大，压实越充分； 空隙率随竖直压力增加而线性递减。 旋转速率： 旋转压实速率对体积特性影响最小。,压实沥青混合料 体积与质量的关系图,条件处理沥青混合料（短期老化）,沥青混合料在盛样盘中的厚度 25mm50mm 老化试验温度 沥青混合料压实温度3 老化时间 2小时5分钟 当集料的吸水率大于2%时，老化时
32、间为4小时 每605min搅拌一次,评价试验混合物,确定试验混合料的体积要求 计算每一个试验混合料在N设计的空隙率（Va）和矿料间隙率（VMA） 估算每个压实试件达到4%空隙率的体积性质 确定在N设计的平均空隙率差Va 估算Va为4%时的Pb变化 估算由Va引起的VMA的变化 计算在N设计和Va为4%时的VMA 估算Va为4%时的试件在N初始相对密度 估算有效沥青结合料含量 计算集料的有效比重，估算有效结合料的百分率和矿粉-结合料比 将试验混合料的体积特性与标准比较，并选择一个最好的,计算在N设计的Va和VMA,式中： Gmb=沥青混合料试件的毛体积密度； Gmb=沥青混合料试件的理论最大密度
33、； Ps=沥青混合料中集料百分率； Gsb=合成集料的毛体积密度。,确定在N设计的Va,确定在N设计的平均空隙率差Va：,估算Va为4%时的Pb变化,Pb=-0.4（Va）,估算由Va引起的VMA的变化,由于Pb变化使得压实沥青混合料试件的毛体积密度变化，从而影响VMA 若Va4.0VMA=0.2（Va） 若Va4.0VMA=-0.1（Va）,计算在N设计和Va为4%时的VMA,VMA设计= VMA试验+VMA 式中： VMA设计=在设计空隙率为4%时的VMA VMA试验=在初试沥青结合料含量下的VMA,估算Va为4%时的试件在N初始相对密度,式中： %Gmm初始 = 在N初始时调整沥青含量后
34、的相对密度； hd = 在N设计后试件的高度，mm ； hi = 在N初始后试件的高度，mm。,估算有效沥青结合料含量,式中： Pbeest= 估算的有效结合料含量； Ps = 集料含量； Gb = 结合料的密度； Gse = 集料的有效密度； Gsb = 合成集料的毛体积密度； Pbest=估算的结合料含量。,计算矿粉-结合料比,式中： P0.075 = 0.075mm筛的通过率。,选择最合适的设计集料结构,确定符合混合料体积特性要求的级配 从符合体积特性要求的级配中选择一个最好的 所有试验级配都不符合要求时，重复上述过程,选择设计沥青用量,用选定的集料级配，在估算沥青用量、估算沥青用量0.
35、5%、估算沥青用量+1.0%等四个用油量下准备复份混合料 条件处理混合料，压实混合料到N设计并记录每次压实的试件高度 测定压实试件的毛体积比重 测定松散试样的理论最大比重 确定在N设计、空隙率为4%时的设计结合料用量 计算的最大相对密度百分率与N初始比较 制备复份试件以确认在N最大时的相对密度是否满足要求,在多个沥青用量下压实设计集料结构,制备复份设计集料结构试样 条件并压实试件到N设计 确定压实试件的毛体积密度 确定每一组混合料试样的理论最大密度,选择沥青用量,计算在N设计时的Va、VMA（前述） 计算VFA：,选择沥青用量,计算矿粉-结合料比：,式中： Pbe = 有效结合料含量,选择沥青
36、用量,确定每一组混合料试件在N初始时修正的平均相对密度：,选择沥青用量示例 （在N设计时的体积参数）,选择沥青用量示例 （绘制在N设计体积参数与沥青用量间的关系曲线）,选择沥青用量,用图解或计算法确定Va为4%时的沥青含量（即在N设计时的沥青含量）； 通过内插法确认在设计沥青用量条件下，各体积参数是否满足要求； 通过内插法对计算的最大相对密度与N初始时的设计标准进行比较,混合料试件压密表,评价设计沥青混合料的水敏感性,在设计集料结构和设计沥青用量条件下准备六个试样（如果要求进行冻融试验则需要九个试样） 条件并压实试件的空隙率到7%0.5% 按T283方法进行试验，并计算拉伸强度比 拉伸强度比（
37、TSR）80% 若拉伸强度比不满足要求，可通过添加抗剥落剂来改善,调整,调整VMA 改变集料级配 减少0.075mm筛的通过率 改变集料表面纹理或形状,调整,调整VFA 在4%空隙率情况下，如果VMA满足要求，VFA的低限总是能符合要求的；而如果VFA的上限超出了要求，则VMA必然在最低要求之上，如是，需重新设计混合料以降低VMA。 改变级配，使之接近最大密度线； 如果规范控制点范围还有富裕空间，增加通过0.075mm筛部分； 通过掺加有好的充填特性的材料以改变集料的表面纹理与形状。,调整,调整拉伸强度比 在结合料中添加化学抗剥落剂以提高有水存在情况下的粘附性； 在混合料中添加消石灰。,经济效
38、益,美国德克萨斯运输研究所的分析认为： 采用Superpave胶结料规范可延长路面25的使用寿命 若在5年中采用Superpave胶结料规范，每年可节约6.37亿美元，若在10年内采用，则每年可节约4.84亿美元,经济效益,如在5年内采用Superpave胶结料规范，每年可为道路使用者节约17亿美元，若在10年内采用，则每年可为道路使用者节约13亿美元在今后20年用于研究、开发、推广Superpave胶结料规范，还需花费2.3亿美元，但公路部门和使用者的回报将达225365亿美元。,NAPA对承包商的调查,沥青胶结料规范不成问题 集料规范要求也能满足 承包商设计混合料 拌合厂操作相同 摊铺压实
39、工艺要求更严 质量控制不变。,Superpave技术的特点,性能分级考虑了与高、低温有关的沥青流变特性； 性能分级考虑了沥青的短期与长期老化； 采用考虑交通、气候等条件的沥青性能分级更符合实际工程的需要； 增加细集料棱角性指标，有利于提高抗高温车辙的能力； 采用砂当量试验来限制集料中的粘土含量； 采用集料的料源特性指标给予地方政府更大的余地，有利于经济实用的地方性材料的使用；,Superpave技术的特点,考虑了集料吸收沥青情况（有效沥青含量）； 明确要求用水洗法进行集料筛分； 设置级配限制区可控制天然砂的用量，有利于抗高温车辙； 采用旋转压实方法模拟实际沥青路面的压实效果； 沥青混合料设计考
40、虑了老化的影响； 沥青混合料设计明确了空隙率、矿料间隙率（VMA）和粉油比指标；,Superpave技术的特点,进行沥青混合料设计时考虑了再生沥青混合料 的使用； 采用理论最大密度来定义沥青混合料的压实度； 有一套完善的规范、试验规程、设计方法、施工指南、质量控制与质量保证体系； 最终将与路面性能预测联系起来。 由于在进行高性能沥青路面施工过程中，使用与普通密级配沥青混合料路面施工完全相同的材料和机具，施工工艺也相同，因此基本不会增加施工难度，也不会增加工程费用。,谢 谢 ！,联系地址：重庆市南岸区学府大道33号（重庆市南岸区五公里） 重庆交通科研设计院 （交通部重庆公路科学研究所） 网址： E-mail： Tel：023-6265307913983005689,
