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高性能沥青路面superpave
高性能沥青路面
Superpave技术实用手册
江苏省交通科学研究院
二00二年五月·南京
序
Superpave技术是美国公路战略研究计划(SHRP)的重要研究成果,1993年完成后,美国联邦公路局(FHWA)、美国各州公路与运输官员协会(AASHTO)和美国运输研究委员会(TRB)进行了大量的工作以推广Superpave技术,到2001年82%的热拌沥青混合料采用Superpave混合料设计和施工。
我国江苏省交通科学研究院1995年开始引进这项技术,在省外车专家局大力支持下,引进美国专家介绍和传播Superpave技术、对沪宁路进行评估、参加国际比对试验、组织国内比对试验和修筑试验路段,到2001年,全国已修筑数百公里的Superpave路面,路面质量明显比传统的马歇尔设计的路面好,受到了欢迎。
目前,全国有二十多家单位已购置了相应的设备,具备了应用这项技术的条件。
为了促进Superpave技术的应用与发展,我们编辑了这本小册子,称为“Superpave技术实用手册”,包括:
1、“Superpave沥青混合料设计(SP-2)”2001年版,美国沥青协会出版,本书简要叙述了Superpave的基本原理和方法,是整个Superpave混合料设计的基础。
2、“Superpave沥青混合料设计指南”,它是美国联邦公路局邀请了部分专家在对WesTrack环道失败原因分析的基础上完成的一本指南文件。
3、“Superpave路面施工指南”,这是美国联邦公路局和美国沥青路面协会(NAPA)邀请部分专家讨论而定的文件,它叙述了Superpave混合料路面和常规HMA路面的差别及注意事项。
4、“Superpave厂拌沥青混合料验证的标准方法”,这是AASHTO即将出版的标准草稿,供施工单位在生产时控制执行。
本手册的第一部分SP-2翻译工作由中心试验室吴建浩(第一章)、曹荣吉
总目录
1、Superpave混合料设计………………………………………………………1
2、Superpave混合料设计指南……………………………………………79
3、Superpave施工指南………………………………………………………101
4、Superpave厂拌沥青混合料验证的标准方法…………………119
前言
美国公路战略研究项目(SHRP)是1987由美国国会建立的1亿5千万的研究项目,以改进美国道路的性能和耐久性,使这些道路对同机和公路工人都安全。
SHRP研究项目中的5千万美元用来开发建立在性能基础上的沥青规范,直接将实验室分析与现场性能联系起来。
Superpave(SuperiorPerformingAsphaltPavements)是SHRP沥青研究的成果,Superpave体系包括性能基础上的沥青材料特性与设计环境条件,通过控制车辙、低温开裂和疲劳开裂来改善性能。
Superpave三个主要组成部分是沥青胶结料规范、混合料设计和分析体系和计算机软件系统。
至今,沥青胶结料规范和混合料设计体系工作满意,混合料分析方法、性能模型和计算机软件系统仍在改进之中。
本手册给出了Superpave混合料设计方法的详细考虑。
Superpave胶结料规范和试验详见沥青协会“性能分级沥青胶结料规范与试验”,Superpave系列丛书(SP-1)。
Superpave混合料设计体系仍在继续改进和评价,并纳入联邦、州和当地规范中,本手册包括了第一版和第二版的许多修订,比较重要的修订和变化包括:
✧混合料老化方法
✧旋转压实次数表
✧体积性质规范
✧中等和完全分析,水平2和水平3不再叙述
本手册包括了出版时的所有变化,但将来可能会有另外的变化,读者应保持与工业界和业主的联系以了解Superpave技术的变化和规范推广活动。
在设计混合料之前,设计人员应熟悉业主的任何要求。
本手册中的许多材料是在联邦公路局将沥青协会作为Superpave技术全国沥青培训中心(NATC)时产生的,NATC在联邦公路局的技术应用办公室管理下制定了和进行了Superpave胶结料和混合料技术各一周的培训课程。
SuperpaveTM是美国公路战略研究计划(SHRP)的注册商标。
第一章背景…………………………………………………………………………………1
引言…………………………………………………………………………………………………………………1
沥青混合料………………………………………………………………………………………………………2
沥青胶结料性状………………………………………………………………………………2
矿质集料性状…………………………………………………………………………………3
沥青混合料性状………………………………………………………………………………4
第二章混合料设计实践………………………………………………………………9
沥青规范……………………………………………………………………………………………………………9
按针入度和粘度分级的规范……………………………………………………………9
Superpave性能分级沥青胶结料规范…………………………………………10
沥青混合料设计方法………………………………………………………………………………………11
马歇尔法和维姆法…………………………………………………………………………11
Superpave沥青混合料设计方法…………………………………………………12
第三章材料选择…………………………………………………………………………15
沥青胶结料………………………………………………………………………………………………………15
气温选择…………………………………………………………………………………………17
路面温度选择……………………………………………………………………………………18
建立在路面温度基础上的胶结料等级选择…………………………………18
按交通荷载及交通速度来调整胶结料的等级(等级提升)……19
矿料…………………………………………………………………………………………………………………20
集料认同特性…………………………………………………………………………………20
集料料源特性…………………………………………………………………………………23
级配………………………………………………………………………………………………20
第四章沥青混合料的体积分析…………………………………………………28
引言……………………………………………………………………………………………………………………28
定义……………………………………………………………………………………………………………………28
压实铺路混合料分析…………………………………………………………………………………………30
第五章Superpave混合料设计…………………………………………………36
引言……………………………………………………………………………………………………………………36
Superpave旋转压实仪…………………………………………………………………36
试验设备……………………………………………………………………………………………………………37
附加试验设备………………………………………………………………………………39
选择设计集料结构………………………………………………………………………………………………40
试件的准备与压实………………………………………………………………………………………………41
资料分析与表达………………………………………………………………………………………………45
设计沥青胶结料含量…………………………………………………………………………………………49
水敏感性………………………………………………………………………………………………………………50
第六章Superpave混合料设计实例………………………………………51
引言……………………………………………………………………………………………………………………51
材料选择……………………………………………………………………………………………………………52
胶结料选择……………………………………………………………………………………52
集料选择…………………………………………………………………………………………53
选择设计集料结构……………………………………………………………………………………………56
选择试验沥青胶结料含量…………………………………………………………………………………58
评价试验混合料……………………………………………………………………………64
选择设计沥青胶结料…………………………………………………………………………………………68
Nmax验证………………………………………………………………………………………………73
水敏感性评价………………………………………………………………………………………………………74
附录ASuperpave集料级配控制点……………………………………………………75
附录B集料限制区界限……………………………………………………………76
附录CSuperpave混合料设计过程概述…………………………………76
示图目录
图1.1集料剪切加载性状………………………………………………………………………………3
图1.2集料骨架………………………………………………………………………………………………4
图1.3软弱路基车辙………………………………………………………………………………………5
图1.4软弱混合料车辙……………………………………………………………………………………6
图1.5疲劳开裂………………………………………………………………………………………………7
图1.6低温开裂………………………………………………………………………………………………8
图2.1三种粘度等级沥青的变化………………………………………………………………10
图3.1设计温度可靠度……………………………………………………………………………………17
图3.2气温变化示例…………………………………………………………………………………………17
图3.3路面温度变化示例…………………………………………………………………………………18
图3.4Superpave胶结料等级选择(克得夫兰)…………………………………………19
图3.5细集料棱角性仪器…………………………………………………………………………………22
图3.6测量扁平与细长颗粒……………………………………………………………………………23
图3.7砂当量试验………………………………………………………………………………………………23
图3.80.45次方图的基础…………………………………………………………………………………25
图3.919mm最大尺寸的最大密度级配……………………………………………………………26
图3.10Superpave级配极限………………………………………………………………………………26
图4.1压实铺路混合料中毛体积密度、有效相对密度和视密度以及有效沥青胶结料示意图…………………
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