沥青混合料体积设计法与传统设计法的比较
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摘要： 本论文主要讨论传统的级配设计方法和体积设计方法，比较两者之间的级配特征及沥青混合料的路用性能，选择更优良的级配设计方法。
研究认为体积设计法在Superpave 沥青混合料在水稳定性, 高温稳定性、摩擦系数、构造深度等方面表现出较好的性能。
关键词沥青混合料配合比，设计方法，superpave体积设计方法，比较应用
Abstract: this paper mainly discusses the traditional gradation design method and volume design method, compares the characteristics between the gradation and the way of the asphalt mixture with properties, choose the more good gradation design method.
Studies suggest that volume design method in the Superpave asphalt mixture in the water stability, the high temperature stability, friction coefficient, the structure, depth, etc shows good performance.
Keywords： asphalt mixing ratio, design method, superpave volume design method, compares the application
中图分类号： TU528文献标识码：A 文章编号：
Abstract
This paper discussed the grading of traditional design methods and design size, Comparison between the size distribution and characteristics of the asphalt mixture road performance, excellent choice of the size distribution design methods.
Study design that the volume of Superpave asphalt mixture in water stability, high temperature stability, Friction coefficient, tectonic depth has shown good performance.
Keywords ：Asphalt mixdesign ，Superpave volume ，Application design methods
前 言
现行规范中所推荐的集料级配配比属于密集配，其理论基础为泰波公式，设计原则为最大理论密度。但是这种级配经过长期实践经验证实：其粗集料未形成骨架，细集料过多，高温稳定性差，易形成车辙。随着高速公路不断发展，交通量不断增长，交通日益渠化，车辙问题已受到普遍关注，由车辙所导致的舒适与安全问题也逐渐受到重视。
目前国内热拌沥青混合料配合比设计大多采用马歇尔试验方法,而美国沥青协会出版的沥青混合料设计中规定马歇尔法仅适用于连续级配密实沥青混合料。本文通过传统设计方法与体积设计法的试验，得出了一些结论。
1．设计内容和具体方案
Superpave 设计方法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,以全面提高路面性能。
Superpave虽然不再直接使用Fuller公式来计算级配曲线，但仍按此公式画一条最大密度线后，以此为基础，在此线的上下设置7个控制点和一个限制区作为设计矿料级配或矿料颗粒组成曲线的依据。Superpave矿料级配组成的发表，实际上等于在美国放弃了使用近百年的传统连续级配，应该说，Superpave矿料级配设计方法没有明确的原则，属于经验性的。
Superpave并不主张用类似图上对角线的连续级配，它要求级配曲线既通过图上的7个控制点之间，又不要进入限制区。这样的级配曲线不再是连续级配，在美国通常要求级曲线处限制区的下面，并称其为粗集料级配。实际上，在美国早就不用限制区。本设计中并未考虑限制区对沥青混合料的影响，借鉴了张登良教授关于沥青混合料体积设计法的研究成果进行设计。
2．试验结果与分析
Superpave级配与AC型级配设计方法有本质的区别。superpave结构类型是骨架密实型，有良好的路用性能。AC型级配结构是悬浮密实结构。两种设计方法设计的沥青混合料VFA 、沥青用量、路用性能能否达到要求？针对这一问题对AC-16和Sup-16路用性能和体积性能对比试验。
Superpave沥青混合料与AC-16型沥青混合料，特别是AC-16F型沥青混合料相比,显著特点就是粒径明显粗化，混合料中粗集料含量较多，这种变化将从整体上影响沥青混合料的路用性能。
2.1高温稳定性的比对
sup-16与AC-16C型沥青混合料相比，稳定度并没有显著提高，主要原因分析如下：AC 型沥青混凝土, 属于典型的密实悬浮结构, 细集料胶浆多且致密, 在力学性能上表现为马歇尔稳定度较高。Superpave 沥青混合料级配中虽增加了粗集料含量, 相应的细集料胶浆比例有所下降, 降低了沥青混合料的粘结力C,因此其马歇尔稳定度没有显著的提高。
Superpave 沥青混合料虽也属连续级配，但其粗集料含量较多，故其受力效果主要依靠粗集料形成的嵌挤结构, 粘结力的作用反而不明显, 劈裂实验并不能真实反映SMA 的受力特点。这种情况下,用属劈裂性质的马歇尔试验作为评价Superpave 沥青混合料的力学强度指标是否合理, 是值得探讨的问题。
对沥青混合料而言, 高温抗车辙能力受集料级配和沥青性能影响。夏天高温
沥青胶浆变软, 损失承载力时, 对行车荷载造成的永久变形的抵抗力就主要依靠集料级配来提供。Superpave 沥青混合料中粗集料含量的增加, 有利于粗集料之间互相嵌挤锁结, 形成一定程度的空间骨架结构, 细集料胶浆只起到填充粗集料空隙作用, 即使细集料胶浆受热变软, 对高温抗车辙能力造成的影响也很小, 可以有效提高沥青混合料在行车荷载作用下抵抗塑性变形的能力, 即提高沥青混合料的高温稳定性。
2.2 水稳定性的比对
沥青混合料的水稳定性应按照规定的试验方法进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，比较其残留稳定度和残留强度。因试验条件所限，本次设计只进行了浸水马歇尔的试验。
由表2可以看出, AC-16F型沥青混合料的水稳定性最好, 其次为密级配沥青混凝土AC-16C。从实验结果看, 虽然AC-16 C和Superpave 中粗集料含量较高, 但其水稳定性并不差。沥青混合料对水损害的抵抗能力很大程度上取决于沥青与集料的粘附性以及细集料胶浆是否充分填充了粗集料留下的空隙, 即与剩余空隙率的大小有关。沥青粘附性及填充效果越好, 水稳定性越好。在沥青与集料一致的情况下, 水稳定性就与剩余空隙率有很大关系。密级配AC-16F沥青混凝土剩余空隙率为3.1% , AC-16C 剩余空隙率为4.26% , Superpave 剩余空隙率为4.08% , 也就是说AC-16C和Superpave 在粗集料含量高的情况下同样形成了密实填充效果, 剩余空隙率小, 其相应的水稳定性就好一些。
2.3 小结
(1)Superpave 和AC-16C型沥青混合料与AC-16F型沥青混合料相比,粗集料含量显著提高。
(2)密级配沥青混合料在马歇尔稳定度、低温抗裂性等方面表现出较好的性能。
(3)AC-16C型沥青混合料和Superpave 沥青混合料在水稳定性, 高温稳定性、摩擦系数、构造深度等方面表现出较好的性能。
(4)在疲劳耐久性方面, AC-16F型沥青混合料与AC-16C型沥青混合料较好, Superpave 沥青混合料相对差一些。
(5)从总体上分析, AC-16C型沥青混合料和Superpave 沥青混合料具有较好的路用性能, 适宜做高等级公路沥青面层。
3.结 论
通过传统级配设计方法设计的沥青混合料AC-16F型、AC-16C型与体积设计法设计的Sup-16型沥青混合料制作的试件测得的各项物理力学指标分析比较得出：
Sup-16 沥青混合料在水稳定性, 高温稳定性、摩擦系数、构造深度等方面表现出较好的性能，但疲劳耐久性相对差一些。传统级配设计的沥青混合料在马歇尔稳定度、低温抗裂性等方面表现出较好的性能。相比传统级配设计法而言，体积设计法在控制沥青混合料的空隙率方面表现出了明显的优越性。
研究认为，虽然体积设计方法目前还不甚成熟，在我国现有的设备情况下,我们仍然可以学习Superpave 的精神,并结合国情加以改进。
参 考 文 献
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