摘要：Superpave混合料的性能，對(duì)原材料的質(zhì)量控制，設(shè)計(jì)原理，與AC-I型瀝青混合料的對(duì)比。
　　關(guān)鍵詞：Superpave、質(zhì)量控制、馬歇爾試驗(yàn)。
　　一、前言
　　近年來，我國高速公路和城市快速干道發(fā)展很快。其中，高速公路總里程已僅次于美國居世界第二位。瀝青混凝土路面具有強(qiáng)度高、平整性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而它廣泛用于我國高等級(jí)公路。
　　已通車的高等級(jí)公路大部分質(zhì)量是好的，但也確實(shí)存在一些不可忽視的問題。高速公路建設(shè)中瀝青路面發(fā)生早期破壞的情況屢見不鮮。瀝青路面的早期破壞主要有兩種，其一為雨季出現(xiàn)的水損壞，其二為高溫季節(jié)出現(xiàn)的車轍。前者更為常見。瀝青路面發(fā)生早期破壞，除了施工工藝與質(zhì)量控制方面的原因外，瀝青混合料設(shè)計(jì)不當(dāng)，或者缺乏一個(gè)比較規(guī)范的混合料設(shè)計(jì)方法也是主要原因之一。
　　世界各國針對(duì)這些問題在八十年代和九十年代提出了許多改進(jìn)路面性能的設(shè)計(jì)方法。其中美國Superpave為代表的密級(jí)配混合料設(shè)計(jì)方法和德國SMA為代表的開級(jí)配混合料設(shè)計(jì)方法最具有代表性。SMA是由瀝青、纖維穩(wěn)定劑 、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料，有著優(yōu)良的路用性能，但要增加工程投資。而美國的Superpave研究成果采用“高性能瀝青混合料”，其特點(diǎn)是：抵抗車轍的能力強(qiáng)；有良好的密實(shí)性，基本上不透水，能有效的防止和減少水損壞，使用壽命比普通瀝青混凝土長；有較好的構(gòu)造深度，抗滑能力強(qiáng)，施工工藝與普通瀝青混凝土相同，投資與普通瀝青混凝土相差無幾，有著廣泛的運(yùn)用前景。
　　二、Superpave對(duì)集料的要求和現(xiàn)有存在的問題：
　　1．Superpave對(duì)原由的集料試驗(yàn)方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了集料的兩個(gè)要求：一致特性和料源特性。一致特性包括：粗集料的棱角性，細(xì)集料的棱角性，粗集料的扁平細(xì)長顆粒及細(xì)集料的砂當(dāng)量；料源特性包括：堅(jiān)固性，安定性及有害物質(zhì)。通過以上規(guī)定，主要目的是提高其內(nèi)摩阻角，從而提高混合料的抗車轍能力，保證在攪拌和碾壓時(shí)集料不碎裂，并保證瀝青與礦料之間的粘結(jié)力。
　　2．集料的質(zhì)量管理是我國瀝青路面工程中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，加強(qiáng)對(duì)集料的管理刻不容緩。
　　1）集料中小于0.075㎜顆粒含量因嚴(yán)格控制。
　　2）集料因有適當(dāng)?shù)钠扑榧庸し椒ǎ�這兩年通過省廳對(duì)料場(chǎng)準(zhǔn)入制考核以有一定的改善，但僅對(duì)供應(yīng)高速公路的料場(chǎng)。
　　3）集料來源不同，造成篩孔尺寸混亂，實(shí)際級(jí)配與配合比設(shè)計(jì)所采用的級(jí)配有很大的差距。
　　集料是瀝青混合料中的重要組成部分，合格的集料對(duì)提高瀝青混合料路用性能有很重要的影響。
　　三、Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)原理
　　1．Superpave確定了瀝青混合料壓實(shí)試驗(yàn)。室內(nèi)壓實(shí)是利用Superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀是一種全新的壓實(shí)成型設(shè)備，它的主要功能是成型試樣，同時(shí)在成型過程中采集數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員還同時(shí)可以控制試樣的壓實(shí)度。
　　瀝青路面早期的性能取決于瀝青混合料的性能和壓實(shí)的效果。因此Superpave進(jìn)行松散混合料的短期老化試驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)條件為135℃加熱4個(gè)小時(shí)。
　　2．Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要成果是提取了性能試驗(yàn)和性能預(yù)測(cè)模型，且試驗(yàn)結(jié)果可以用于預(yù)測(cè)路面的實(shí)際性能，換句話說，Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)結(jié)果可以根據(jù)ESAL值預(yù)測(cè)使用期內(nèi)路面的性能及路面在行車荷載作用下出現(xiàn)車轍、疲勞開裂和低溫開裂的時(shí)間。
　　有兩種以性能為基礎(chǔ)的試驗(yàn)方法，Superpave剪切試驗(yàn)（SST）和間接拉伸試驗(yàn)（IDT）。
　　利用SST進(jìn)行各種溫度下的試驗(yàn)以模擬路面溫度的改變，它的主要目的是進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。
　　IDT主要進(jìn)行材料的蠕變和拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，這種試驗(yàn)利用一個(gè)垂直向的荷載在徑向截面上加一個(gè)荷載以測(cè)定材料的劈裂強(qiáng)度。
　　在Superpave試驗(yàn)中，SST和IDT的試驗(yàn)結(jié)果主要為性能模型提供輸入數(shù)據(jù)，利用以上模型，設(shè)計(jì)人員可以預(yù)估在瀝青膠結(jié)料，集料和填料混合以后的混合料的綜合性能。
　　總之，高性能瀝青路面是以路用性能為基礎(chǔ)的。它的研究包括3個(gè)主要環(huán)境特征，即高溫、低溫氣候和水。而每一個(gè)特征都反映了某種具有代表性的路面病害機(jī)理。高性能瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法是通過車轍、疲勞開裂、低溫開裂、老化速度、水的作用和粘結(jié)力損失等來提高和改善瀝青路面的工作性能，它真實(shí)的反映了材料配比、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工條件等真實(shí)因素，并考慮了包括溫度變化、含水量、交通量及荷載組成在內(nèi)的各種因素的臨界特征和數(shù)值。
　　四、馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的比較
　　在不同瀝青用量條件下，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)方法較馬歇爾擊實(shí)要穩(wěn)定一些，也就是說，瀝青含量的變化對(duì)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的影響較小些，而對(duì)馬歇爾擊實(shí)的影響則較明顯。這是由于旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和馬歇爾擊實(shí)的作用是不同的，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)對(duì)混合料產(chǎn)生揉搓碾壓作用，在試驗(yàn)的過程中，有利于集料之間的錯(cuò)動(dòng)，從而使集料有從新排列的過程。旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的機(jī)械作用和瀝青都是集料不斷密實(shí)的原因。而馬歇爾擊實(shí)的過程中，當(dāng)瀝青含量不足時(shí)石料的錯(cuò)動(dòng)會(huì)很少，不利與產(chǎn)生集料的重新排列，只有當(dāng)瀝青含量增加時(shí)集料的相對(duì)移動(dòng)才可能發(fā)生。所以瀝青含量對(duì)馬歇爾擊實(shí)試件的影響要比對(duì)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀的影響大。下表是某工地Superpave-20在級(jí)配相同瀝青含量相同的混合料分別進(jìn)行媽歇爾擊實(shí)和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)的對(duì)比數(shù)據(jù)（見表一）。
　　表一某Superpave-20級(jí)配各瀝青用量與毛體積密度比較表

　　五、施工中的質(zhì)量控制
　　1．施工溫度：溫度是施工控制的一個(gè)非常重要的方面，他應(yīng)結(jié)合瀝青粘度進(jìn)行確定，Superpave混合料相對(duì)于AC-I型混合料要粗，溫度損失也相對(duì)AC型混合料快。
　　2．混合料離析：瀝青混合料的離析是造成路面早期損壞的重要原因，即使暫時(shí)沒有損壞，對(duì)瀝青混合料的使用性能也有嚴(yán)重的影響。為了減輕離析，提高瀝青混合料的均勻性，在施工階段應(yīng)特別注意。
　　六、結(jié)論
　　自Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)方法在我國實(shí)踐以來，可以說對(duì)道路界是一場(chǎng)新思想的變革，Superpave瀝青混合料結(jié)構(gòu)經(jīng)實(shí)踐證明較我們傳統(tǒng)的密實(shí)懸浮類混合料的抗車轍性能有了明顯的改善，這一設(shè)計(jì)方法的最大亮點(diǎn)即為引用了混合料的體積性質(zhì)作為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的成型工藝也較傳統(tǒng)的馬歇爾擊實(shí)的成型方法更能模擬實(shí)際路面車輪的搓揉作用。但作為一種新的設(shè)計(jì)方法，我們要用一分為二的觀點(diǎn)來看問題，這一設(shè)計(jì)方法還有許多方面需要我們?nèi)パ芯刻接懀�例如：在混合料配合比設(shè)計(jì)中只是單一的以體積指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，并沒有引入力學(xué)性能指標(biāo)這是否合適，此外由于Superpave混合料采用的級(jí)配較粗，從目前國內(nèi)已修筑的Superpave路面來看滲水系數(shù)過大的路段較多。Superpave混合料級(jí)配設(shè)計(jì)中的限制區(qū)對(duì)于我國現(xiàn)有的石料性質(zhì)還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。相信通過大量的研究，我們會(huì)對(duì)Superpave有更加深層次的認(rèn)識(shí)和改進(jìn)，從而有利于提高瀝青混合料質(zhì)量，為公路事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

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