導語：瀝青混合料體積設計管理論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1現行馬歇爾瀝青混合料設計方法的局限性

該法由密西西比州公路局布魯斯·馬歇爾（BruceMarshall）提出，其特點是注意到瀝青混合料的穩定度/流值，密實度/孔隙率特性。進行這樣的分析以產生HMA混合料耐久性所適合的空隙比例。但是，馬歇爾擊實方式不可避免的會造成集料破碎，影響試件的最終試驗結果，如空隙率和用油量。

現行的馬歇爾設計的一套指標主要是針對密級配常規瀝青混合料制定開發的，對某一些聚合物改性瀝青，例如SBS改性瀝青，流值超過40仍然能用，雖然新版規范的技術指標作了一些改進，但仍需進行深入研究。

根據眾多學者的研究，馬氏沖擊壓實沒有模擬實際路面形成的混合料壓密特性。產生的指標，如穩定度，流值等不能反映熱拌瀝青混合料（HMA）的抗剪強度。從而與路面的破壞，如車轍、疲勞和低溫開裂并不相關，也就不能預防路面早期破壞。因此，這個帶有經驗性質的方法逐漸顯示出局限性。

2Superpave瀝青混合料體積設計法的概念

為了克服現行瀝青混合料設計方法存在的一些缺點，建立瀝青混合料性能與瀝青路面使用性質的直接關系，美國經過1987~1993年6年的努力，提出了一套全新的瀝青混合料設計方法——Superpave瀝青混合料體積設計法。Superpave混合料設計系統根據項目所在地的氣候和設計交通量，把材料選擇與混合料設計都集中在方法中，該方法要求在設計瀝青路面時，充分考慮在服務期內溫度對路面的影響，要求瀝青路面在最高設計溫度時能滿足高溫性能的要求，不產生過量的車轍；在路面最低設計溫度時，能滿足低溫性能的要求，避免或減少低溫開裂；在常溫范圍內控制疲勞開裂。對于瀝青膠結料，采用旋轉薄膜烘箱試驗來模擬瀝青混合料在拌和站與攤鋪過程中的老化；采用壓力老化容器模擬瀝青在路面使用過程中的老化。對于集料，在進行瀝青混合料集料級配設計時，采用控制點與限制區的概念來限定、優選試驗級配設計。對于瀝青混合料試件采用旋轉壓實儀制備。在試件壓實過程中，記錄旋轉壓實次數與試件高度的關系，從而對瀝青混合料的體積特性進行評價。

3我國的SAC

沙慶林院士曾經撰文（《公路》2003.8第6期）詳細介紹了當前密實式熱拌混合料礦料級配的發展方向是粗集料斷級配。SAC系列就是我國自主研究開發成功的粗集料斷級配瀝青混凝土。它從1988年11月底初完成的正定試驗路，至今經過16年的不懈努力，潛心研究，已在2000Km以上的高速公路上得到應用。

4Superpave與SAC的比較

Superpave與SAC兩個最顯著的區別：一是儀器設備的不同Superpave使用旋轉壓實儀，SAC主要還是馬氏擊實儀；二是礦料級配，Superpave雖然提出最大密實度線，但級配的確定依賴于經驗，沒有建立與結構行為有關的級配設計方法，SAC則不然。

Superpeave的主要內容之一是提供礦料級配組成的方法和具體的礦料級配。Superpave雖然不再直接使用Fuller公式來計算級配曲線，但仍按此公式畫一條最大密度線后，以此為基礎，在此線的上下設置7個控制點和一個限制區作為設計礦料級配或礦料顆粒組成曲線的依據。如圖-10.45次方級配曲線

Superpeave并不主張用類似圖上對角線的連續級配，它要求級配曲線既通過圖上的7個控制點之間，又不要進入限制區（后來同濟大學的一些試驗證明通過限制區的礦料級配，其瀝青混凝土的性質甚至還優于不通過限制區礦料級配瀝青混凝土的性質。實際上，在美國早就不用限制區）。這樣的級配曲線不再是連續級配，在美國通常要求級曲線處限制區的下面，并稱其為粗集料級配。Superpeave礦料級配組成的發表，實際上等于在美國放棄了使用近百年的傳統連續級配，應該說，Superpave礦料級配設計方法沒有明確的原則，屬于經驗性的。

SAC礦料級配的設計原則是用粗集料形成骨架，用細集料填充骨架中的孔隙，使設計的瀝青混凝土，既密實空氣率小使水不容易透入，又具有較高的高溫抗永久形變能力。SAC礦集料級配分三部分，粗細集料的分界統一為4.75mm，即大于4.75mm為粗集料，4.75~0.075mm為細集料，小于0.075mm為填料。通常使用三個控制點，第一個控制點是標稱最大粒徑的通過量，如95%，97.5%或100%，第二個控制點是4.75mm篩孔的通過量如30%，35%或40%，第三個控制點是0.075mm篩孔的通過量，如4~10%之間的某一個值，必要時也可以在4.75mm和0.075mm之間再設一個控制點，如1.18mm。對于礦料能配不再像以前的那樣，對粗細級配給出一個較寬的級范圍，而是通過計算公式確定一根礦料級配曲線。基本計算公式如下：

Pdi=A(di/Dmax)B

式中：Pdi-----------篩孔尺寸di的通過量；

Dmax--------各部分礦料的最大粒徑（mm）；

di-----------某篩孔尺寸（mm）；

A、B------系數；

SAC礦料級配設計還有一個顯著特點是在礦料級配確定后，還要利用粗集料的干搗實空隙率VCADRC和瀝青混凝土中粗集料的空隙率VCAAC進行檢驗。以期建立與結構行為有關的級配設計方法。

VCADRC方法是對礦料級配的原材料(含瀝青)進行礦料級配檢驗。調整以及重新取得符合要求的配合比和相應的礦料級配，供做目標配合比應用。其基本原理是以風干粗集料的不同密度（如干搗密度，一般密度和疏松密度）時的孔隙率VCADR為基礎，將其減去預留空隙率Va，即VCADR-Va后的可用孔隙率（用VCADRU表示）為標準，對于骨架密實結構，細集料，填料和瀝青的體積率之和（可簡稱瀝青膠砂體積，并用VOLma,B表示）恰好填滿VCADRU。

VCAAC方法是用于對制成的瀝青混凝土試件進行礦料級配檢驗，調整以及最終取得符合要求的配合比和相應的礦料級配，供做生產使用。其基本原理是，對于骨架密實結構瀝青混凝土中粗集料骨架間的孔隙率，恰好被細集料，填料和瀝青的體積率之和（可簡稱瀝青膠砂體積，并用VOLma,B表示）以及預留空隙率Va所填滿。通過檢測建立與結構行為有關的礦料級配設計方法，使粗集料真正實現嵌擠作用。這是SAC設計的一個突破。

5Superpave與SAC能否有機結合

既然SAC與Superpave各有其優缺點，那么能否實現二者的完美統一，譬如：使用SAC的體積法級配設計理念，Superpave的旋轉壓實儀、膠結料PG分級及混合料性能評估、材料選擇方法等。

綜上所述，提出一種新的混合料設計方法設想，筆者稱之為中國式Superpave,混合料設計過程如下：

1材料選擇

根據工程所在地的氣溫條件選擇瀝青膠結料，依據交通量標準選定集料。

2集料級配選擇

按照SAC礦料級配設計方法選擇集料級配，對級配組成的控制仍然使用FHWA0.45次冪圖。

3確定瀝青用量

按估算的初始瀝青用量；初始瀝青用量的±0.5%和±1.0%用SGC成型試件，按Superpave水準Ⅰ選擇瀝青用量。

4對選定的混合料進行體積性質和水敏感性驗證

按我國《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004）要求進行車轍試驗和水損害試驗。混合料老化根據PP2短期老化試驗，水敏感性根據T283（或可根據我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTJ052-2000,T0729-2000方法進行，但空隙率應與T283相同，Va=7%）。

以上是筆者在總結前輩科研成果的基礎上，提出的一種瀝青混合料體積法設計的新思路，正確與否還有待實踐檢驗，譬如：VCADRC與VCAAC成型狀態的前后一致性，體積測定的準確性等，在試驗體系尚存在許多方面可導致的系統誤差；且無論級配類型，集料級配都以0.45mm為粗細臨界尺寸，欠妥；級配曲線在0.45次方圖上是走S形還是V形，還需進一步研究。

參考文獻：

1瀝青路面工程手冊張登良人民交通出版社2004.1

2多碎石瀝青混凝土SAC系列的設計與施工沙慶林人民交通出版社2005.7

3《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004人民交通出版社2004.11

4《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTJ052-2000人民交通出版社2000.8