【正文】 瀝青與瀝青混合料試驗(yàn) —— 配合比設(shè)計(jì) 瀝青混合料設(shè)計(jì)方法的發(fā)展 ?目的 : – 獲得符合設(shè)計(jì)要求的、經(jīng)濟(jì)的集料與瀝青的混合物 ?已有的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法 – 馬歇爾法 – 維姆法 ?新方法 – Superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法 瀝青混合料設(shè)計(jì)的要求 ?有足夠的瀝青保證路面的耐久性 ?在交通荷載作用下有足夠的穩(wěn)定性 ?有足夠的空隙率 – 不能過(guò)大，以防止環(huán)境破壞 – 不能過(guò)小，以便在交通荷載作用下有進(jìn)一步壓密的空間 ?有足夠的工作性 維姆瀝青混合料設(shè)計(jì)法 ?該方法僅在美國(guó)少數(shù)幾個(gè)州存在。 ?技術(shù)指標(biāo)與路用性能符合較好。 ?試驗(yàn)方法、設(shè)備較復(fù)雜。 馬歇爾瀝青混合料設(shè)計(jì)法 馬歇爾混合料設(shè)計(jì) ? 在 20世紀(jì) 30年代末由美國(guó)密西西比州公路局 Bruce Marshall發(fā)明。 ? 試驗(yàn)方法、試驗(yàn)設(shè)備較簡(jiǎn)單。 馬歇爾設(shè)計(jì)方法的主要缺點(diǎn) ?不能精確地判別不同交通量對(duì)瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)的要求； ?與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不掛鉤； ?不能預(yù)防路面早期破壞； ?不適用于大粒徑瀝青混合料； ?不適用某些聚合物改性瀝青； ?試件成型方法不能模擬行車壓實(shí)； ?不適用于開(kāi)級(jí)配瀝青混合料； ?瀝青混合料沒(méi)有老化過(guò)程，與現(xiàn)場(chǎng)條件不符。 ? 1987年美國(guó)公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（ SHRP）進(jìn)行一項(xiàng)為期五年耗資 5000萬(wàn)美元的瀝青課題研究，旨在制定一個(gè)新的瀝青和瀝青混合料規(guī)范、試驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法。 SHRP瀝青課題的最終研究成果稱為 Superpave，即高性能瀝青路面的意思，包括一個(gè)膠結(jié)料規(guī)范、混合料設(shè)計(jì)體系和分析方法。 ? Superpave混合料在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到了氣候環(huán)境條件和交通量的影響，在試件成型過(guò)程中模擬路面的實(shí)際施工過(guò)程。由于采用了新的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，其集料級(jí)配更趨于嵌擠、密實(shí)，高溫穩(wěn)定性好，適于交通量大和抗車轍要求高的公路。在施工確保合適空隙率的前提下，抗水害性能和抗疲勞性能也較好。Superpave與傳統(tǒng)的 AK型和 AC型瀝青混合料相比，施工難易程度和工程造價(jià)基本相當(dāng)，也被稱為“窮人的SMA”。美國(guó)近十年的使用表明，這種混合料抗車轍性能好，實(shí)際使用中也不易發(fā)生早期破壞， Superpave是美國(guó)目前應(yīng)用最多的混合料， 2022年占美國(guó)熱拌瀝青混合料總量的 82%。目前僅有個(gè)別州未使用該技術(shù)。 Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)法 原材料選擇 ?瀝青膠結(jié)料 ?礦質(zhì)集料 ?其它外摻劑 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì) 瀝青膠結(jié)料 ?針入度規(guī)范常規(guī)試驗(yàn) ?Superpave采用了全新系統(tǒng)來(lái)試驗(yàn)、規(guī)范和選擇瀝青結(jié)合料 針入度瀝青膠結(jié)料規(guī)范 ?三大指標(biāo) 針入度 延度 軟化點(diǎn) ?針入度指數(shù) ?密度 ?閃點(diǎn) ?溶解度 ?含蠟量 針入度瀝青結(jié)合料規(guī)范 ?60℃ 粘度 ?135℃ 粘度 ?TFOT后殘留物 質(zhì)量損失 針入度比（ 25176。 C） 延度 （不可用 RTFOT替代） 試驗(yàn)結(jié)果影響因素： ?針入度 標(biāo)準(zhǔn)針 試驗(yàn)溫度 試樣均勻性（無(wú)氣泡） ?延度 刮模方式（從中間向兩邊） 拉伸速度 試驗(yàn)溫度 試件浸入水中深度（不小于 10厘米） 試驗(yàn)結(jié)果影響因素： ?軟化點(diǎn) 刮模（表面與環(huán)面齊平） 使用蒸餾水 水溫均勻 水溫上升速度 ?針入度指數(shù)（感溫性能） 同針入度 計(jì)算方法 溫度區(qū)間 試驗(yàn)結(jié)果影響因素： ?密度 試樣勿粘附瓶口、瓶壁上方 試樣無(wú)氣泡 試樣在干燥器中干燥 使用蒸餾水 試驗(yàn)溫度 ?閃點(diǎn) 升溫速度 一瞬即滅的藍(lán)色火焰 試驗(yàn)結(jié)果影響因素： ?溶解度 清洗至濾液無(wú)色透明為止 閃點(diǎn) (安全性 ) 溶解度 (純度 ) 試驗(yàn)結(jié)果影響因素： ?含蠟量 試驗(yàn)溫度 真空干燥箱的使用 分樣質(zhì)量 試驗(yàn)方法 計(jì)算方法 試驗(yàn)結(jié)果影響因素： ?薄膜加熱試驗(yàn) 試驗(yàn)前后，試樣均放入干燥器中冷卻 烘箱達(dá)到恒溫（ 163℃ ）后放入試樣 烘箱溫度回升至 162℃ 開(kāi)始計(jì)時(shí) 薄膜加熱試驗(yàn) 烘箱外部 旋轉(zhuǎn)架 盤子 溫度計(jì) 6mm Superpave 瀝青結(jié)合料規(guī)范 分級(jí)體系在氣候的基礎(chǔ)上提出 PG 64 22 Performance Grade（性能等級(jí)） 平均 7天最高路面溫度 最低路面溫度 PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82 (Rotational Viscosity) RV 90 90 100 100 100 (110) 100 (110) 110 (110) (Flash Point) FP 46 52 58 64 70 76 82 46 52 58 64 70 76 82 (ROLLING THIN FILM OVEN) RTFO Mass Loss % (Direct Tension) DT (Bending Beam Rheometer) BBR Physical Hardening 28 34 40 46 10 16 22 28 34 40 46 16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 10 16 22 28 34 Avg 7day Max, oC 1day Min, oC (PRESSURE AGING VESSEL) PAV ORIGINAL kPa 5000 kPa kPa S 300 MPa m Report Value % 20 Hours, MPa 10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31 (Dynamic Shear Rheometer) DSR G* sin ? ( Bending Beam Rheometer) BBR “S” Stiffness amp。 “m” value 24 30 36 0 6 12 18 24 30 36 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 0 6 12 18 24 24 30 36 0 6 12 18 24 30 36 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 0 6 12 18 24 Performance Grades（性能等級(jí)） (Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin ? (Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin ? 3 @ 135 oC 230 oC CEC PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82 (Rotational Viscosity) RV 90 90 100 100 100 (110) 100 (110) 110 (110) (Flash Point) FP 46 52 58 64 70 76 82 46 52 58 64 70 76 82 (ROLLING THIN FILM OVEN) RTFO Mass Loss % (Direct Tension) DT (Bending Beam Rheometer) BBR Physical Hardening 28 34 40 46 10 16 22 28 34 40 46 16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 10 16 22 28 34 Avg 7day Max, oC 1day Min, oC (PRESSURE AGING VESSEL) PAV ORIGINAL 5000 kPa kPa S 300 MPa m Report Value % 20 Hours, MPa 10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19