superpave沥青路面

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Superpave 高性能沥青路面 Superpave沥青混合料设计法是一种全新的沥青混合料设计法，包含 沥青结合料规范，沥青混合料体积设计方法，计算机软件及相关的使用设备、试验方法和标准。 研究背景与目的 上世纪80年代末，我国开始了高速公路建设； 沥青路面的使用寿命较短， 早期损害较多； 车辙、拥包、推移、剥落、唧浆和坑塘 superpave技术研究 1995年引进技术 ，开始了在我国的研究，应用历程； 2000年底一段试验路，湖北京珠第一段试验路，拉开了superpave在中国的应用； 2005年沪宁高速扩建 ，技术成熟推广； 2008年指标优化研究等。  Superpave 沥青混合料设计系统是 根据项目所在地的气候和设计交通量，把材料选择与混合料设计都集中在体积设计法中 ，该方法要求在设计沥青路面时，充分考虑在服务期内温度对路面地影响，要求路面在 最高设计温度 时能满足高温性能地要求，不产生过量地车辙；在路面 最低温度 时，能满足低温性能地要求，避免或减少低温开裂；在常温范围内 控制疲劳开裂 。 沥青混合料设计方法的发展 目的 : 获得符合设计要求的、经济的集料与沥青的混合物 已有的沥青混合料设计方法 马歇尔法 维姆法 新方法 Superpave 旋转压实法 沥青混合料设计的要求 有足够的沥青保证路面的耐久性 在交通荷载作用下有足够的稳定性 有足够的空隙率 不能过大，以防止环境破坏 不能过小，以便在交通荷载作用下有进一步压密的空间 有足够的工作性 1987 年美国公路战略研究计划（ SHRP ）进行一项为期五年耗资 5000 万美元的沥青课题研究，旨在制定一个新的沥青和沥青混合料规范、试验和设计方法。 SHRP 沥青课题的最终研究成果称为 Superpave ，即高性能沥青路面的意思， Superpave （ Superior Performing Asphalt Pavements ）是 SHRP 沥青研究的成果，包括一个胶结料规范、混合料设计体系和分析方法。而用 Superpave 方法设计的沥青混合料也可以简称 Superpave 。 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，在试件成型过程中模拟路面的实际施工过程。由于采用了新的沥青混合料设计方法，其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。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。 Superpave 与传统的 AK 型和 AC 型沥青混合料相比，施工难易程度和工程造价基本相当，也被称为“穷人的 SMA” 。美国近十年的使用表明，这种混合料抗车辙性能好，实际使用中也不易发生早期破坏， Superpave 是美国目前应用最多的混合料，几乎全面推广。 Superpave 沥青混合料设计法 初选级配 试验级配的评价 选择设计级配的最佳沥青用量 性能检验   原材料试验 确定粘温曲线 设计集料结构的选择 基于交通速度和交通量水平的沥青胶结料选择 设计 ESALS’ （百万次） 沥青胶结料 PG 等级的调整 5 交通轴载速度 静止 2 慢 3 标准 4 <0.3 － (6) 0.3-3 2 1 3-10 2 1 10-30 2 1 － (6) ≥30 2 1 1 1. 设计交通量是设计 20 年内的远景交通量，不管设计的路面实际设计年限是多少年，用 20 年的设计交通量 ESAL 车道，据此选择合适的 N 设计。 2. 静止交通 —— 平均交通速度 <20km/h 。 3. 慢速交通 —— 平均交通速度 20 ～ 70km/h 。 4. 标准交通 —— 平均交通速度 >70km/h 。 5. 增加高温等级（一个等级 6℃ ），不调整低温等级。 6. 考虑增加一个高温等级。 事实上，沥青胶结料 >PG82-XX 等级应避免使用，当需要调整的高温等级 >PG82 时，应考虑用 PG82-XX 或增加设计一个等级的 ESALs （例如： 10 ～ 30 百万次增加到≥ 30 百万次） Superpave 旋转压实水平 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 <0.3 6 50 75 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-<3 7 75 115 中等交通量（集散道路；大多数县级道路） 3-<30 8 100 160 中等至重交通量（城市街道；州公路；国家公路；一些乡村州际公路 ≥30 9 125 205 重交通量（大多数州际公路；爬坡道路；货车称重站） 当由公路部门自己规定和沥青层厚度≥ 100mm ，估计交通量≥ 0.3×10 6 ESALs ，除了混合料使用在重要的交通线路上和施工车辆超载很多的情况下，估计的设计的交通量可以降一级。从混合料设计来说，如果这一层厚度的 1/4 在路面下 100mm 以内，这一层视为路面 100mm 以下。 当设计 ESALs 在 3 ～ 10×10 6 次 ESALs 之间，公路部门可以根据当地的经验和自己的判断是否用 N 初始 =7 、 N 设计 =75 和 N 最大 =115 。 如何使用 PG 规范 确定 7 天 最高路面温度 1 天 最低路面温度 根据规范选择试验温度 确定沥青结合料性能 对于沥青结合料 采用旋转薄膜烘箱试验来模拟沥青混合料在拌和和摊铺工程中的老化； 采用压力老化容器模拟沥青在路面使用工程中的老化。 Superpave 沥青结合料规范 分级体系在气候的基础上提出 PG 64 - 22 Performance Grade （性能等级） 平均 7 天最高路面温度 最低路面温度 对于集料 粗集料棱角性 细集料棱角性 扁平和细长颗粒 粘土含量（砂当量 粗集料棱角性 0% 破碎面 100% 有 2 个或更多破碎面 扁平细长颗粒 细集料棱角性 天然砂 : 一般 < 45 机制砂 : 一般 > 42 粘土含量 ( 砂当量试验 ) 集料资源特性 韧度（洛杉矶磨耗） 安定性 有害物质 级配 洛杉矶磨耗试验 安定性 对于沥青混合料 在拌好后，采用短期老化来模拟沥青混合料在拌和摊铺压实过程中的老化，沥青混合料试件采用旋转压实仪准备. 试件压实过程中，记录旋转压实次数与试件高度的关系，从而对沥青混合料体积特性进行评价。 Superpave 混合料体积设计根据 沥青混合料的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率 等体积特性进行热拌沥青混合料设计 沥青混合料体积设计过程主要由四部分组成：①材料选择；②集料级配选择；③确定沥青混合料最佳沥青含量；④评估沥青混合料的验证，包括体积性质和水敏感性。 Suerpave沥青混合料体积设计法对材料、集料级配、混合料均有严格的规定,包括胶结料规范、集料规范、混合料规范。 Superpave 沥青混合料施工 施工准备，原材料，沥青混合料的拌制，运输，摊铺，碾压成型，接缝，试验路段施工，开放交通及其他。 谢谢大家！