高性能沥青路面superpave技术

高性能沥青路面superpave技术第1页/共149页Strategic

Highway

Research

Program

——“公路战略研究计划”（SHRP）1987～19931亿5千万美元四个领域——沥青——混凝土与结构——公路运营——路面长期性能（LTPP）第2页/共149页沥青项目研究成果21项沥青结合料10项混合料体积设计3项混合料分析与性能预测8项——Superpave技术（SUperiorPERformingAsphaltPAVEment)——相关试验设备、方法、软件第3页/共149页Superpave技术沥青结合（胶结）料性能规范（PG－）MP1M320沥青混合料体积设计方法（SGC）MP2M323R35沥青混合料性能预测（SST）第4页/共149页沥青分级标准针入度分级标准（25℃）粘度分级标准（60℃）性能分级标准（达到相同标准下的试验温度）第5页/共149页沥青针入度/粘度分级2560135-15稠度(针入度或粘度)hardsoft针入度粘度粘度ABC温度,℃第6页/共149页沥青针入度指标体系原样沥青针入度：分级指标针入度指数：感温性指标软化点：高温指标60℃动力粘度：高温指标10℃延度：低温指标15℃延度：蜡含量：与沥青高、低温特性有关闪点：安全指标溶解度：纯度（质量）指标密度：与沥青组分组成有关TFOT（或RTFOT）后残留物：老化指标质量变化：残留针入度比：残留延度：第7页/共149页沥青针入度指标体系满足同一标准的沥青可能有不同的温度敏感性（组分不同）；沥青指标与沥青路用性能的相关性并不显著；软化点可能存在假象10℃（延度）不能代表真正的“低温”针入度指数曲线的外延并不可靠（特别是对于改性沥青）第8页/共149页不同油源生产的100#沥青——BTDC图第9页/共149页沥青针入度主要优点：针入度分级试验温度接近沥青的平均使用温度试验与检测速度快可方便地应用于现场实验室设备费用较低试验精度较确定可测定沥青的温度敏感性第10页/共149页沥青针入度主要缺点：经验性的试验方法剪切速率高，且是一个变量不能获得拌和与压实温度数据当25℃针入度相似时，不能反映沥青特性的较大差异第11页/共149页两种沥青指标体系比较性能级与针入度级是两种完全不同的指标体系主要相同点：都有闪点指标都采用RTFOT或TFOT进行短期老化都有RTFOT或TFOT后的质量损失指标要求主要不同点：分级指标不同指标体系不同针入度是经验性指标，性能级是流变指标第12页/共149页两种沥青指标体系比较沥青的针入度等级和性能等级之间没有直接关系。

沥青品种ABCD针入度级AH-90AH-70AH-70AH-70性能等级PG58-22PG58-22PG64-22PG58-161、虽然沥青A、B的针入度等级不同，但其性能等级却相同2、虽然沥青B、C、D的针入度等级相同，但其性能等级却不相同（最大相差两个性能等级：12℃）第13页/共149页主要内容沥青结合料性能分级：AASHTOM320Superpave混合料体积设计：AASHTOM323Superpave热拌沥青混合料（HMA）体积设计：AASHTOR35第14页/共149页沥青结合料性能分级

AASHTOM320第15页/共149页性能等级7天最高路面温度最小路面温度PG64-22沥青性能分级标准

——基于气候的分级体系性能分级体系（PerformanceGrade）第16页/共149页第17页/共149页第18页/共149页第19页/共149页第20页/共149页沥青结合料性能分级MP1MP1aM320-03G*/sinδ——高温劲度；G*×sinδ——中温劲度。M320-05对于表2，按PP42，结合T313和T314方法确定临界低温开裂温度。M320-09对于表2，按R49（PP42），结合T313和T314方法确定临界低温开裂温度；对于表3，按TP70-09（MSCR）确定不能回收结合料的蠕变柔量，其中“S”、“H”、“V”分别对应标准、高、非常高的交通量。第21页/共149页主要试验方法T44,沥青材料溶解度T48,克利夫兰开口杯闪点‘与燃点T240,沥青旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)R28,沥青加速老化(PAV)T313,用弯曲梁流变仪测定沥青结合料的弯曲蠕变劲度(BBR)T314,直接拉伸测定沥青结合料的断裂性质（DT）T315,用动态剪切流变仪测定沥青结合料的流变(DSR)T316,用旋转粘度仪测定沥青结合料的粘度TP70,用动态剪切流变仪进行沥青结合料的多级应力蠕变恢复试验(MSCR)第22页/共149页试验汇总疲劳开裂车辙RTFO短期老化原样沥青施工[RV][DSR]低温开裂[BBR][DTT]PAV长期老化第23页/共149页动态剪切流变试验原样沥青——沥青分级与验证：G*/Sinδ≥1.0kPaRTFOT后的沥青——高温性能：G*/Sinδ≥2.2kPaRTFOT+PAV后的沥青——疲劳性能：G*•Sinδ≤5000kPa第24页/共149页动态剪切流变仪第25页/共149页动态剪切流变仪原理第26页/共149页粘弹性材料应力应变关系（DSR）第27页/共149页沥青材料的粘弹特性第28页/共149页弯曲梁流变试验RTFOT+PAV后的沥青——低温性能：蠕变劲度S≤300MPa蠕变劲度曲线斜率m≥0.300第29页/共149页弯曲梁流变仪（BBR）第30页/共149页BBR试验原理第31页/共149页BBR试验应力与变形曲线第32页/共149页弯曲蠕变曲线第33页/共149页BBR试验之m值第34页/共149页直接拉伸试验(DT)第35页/共149页确定低温开裂温度第36页/共149页沥青老化短期老化：旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）模拟沥青在加热、拌和、运输、摊铺、碾压期间的老化。长期老化：压力老化箱（PAV）模拟沥青在路面使用5～7年后产生的老化。第37页/共149页短期老化

——旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）第38页/共149页长期老化

——压力老化容器（PAV）第39页/共149页沥青可工作性

——泵送、拌和旋转粘度计（Brookfield）135℃时的粘度≤3Pa.s第40页/共149页Brookfield旋转粘度计第41页/共149页生产安全性闪点仪闪点温度≥230℃第42页/共149页Superpave混合料体积设计

AASHTOM323标准技术要求第43页/共149页适用性该Superpave体积混合料设计规范使用集料和混合料性质去产生热拌沥青混合料生产配合比该标准为Superpave体积混合料设计而对结合料、集料和热拌沥青混合料规定了最低质量要求对于Superpave体积混合料，该标准可用于选择和评价材料第44页/共149页相关标准、方法与文献AASHTO标准M320,沥青结合料性能分级R35,Superpave热拌沥青混合料(HMA)体积设计T11,矿粉水洗筛分T27,粗、细集料筛分T164,沥青结合料的抽提T170,阿布森法沥青结合料回收T176,用砂当量试验确定级配集料中的塑性细颗粒和粘土T283,压实沥青混合料抗水损坏阻力T304，细集料未压实空隙含量T308,用燃烧法确定热拌沥青混合料（HMA）的沥青含量T312,用Superpave旋转压实机准备并测定热拌沥青混合料（HMA）试件的密度T319,从沥青混合料从抽提和回收沥青结合料第45页/共149页相关标准、方法与文献ASTM标准：D4791,粗集料扁平、细长颗粒D5821,确定粗集料破碎颗粒百分率沥青协会出版物：MS-2,沥青混凝土和其他热拌类混合料设计方法全国沥青路面协会出版物：IS128,HMA路面混合料类型选择指南其他参考文献：LTPP季节性沥青混凝土路面温度模型LTPPBind3.1NCHRPReport452:回收沥青路面在Superpave混合料设计方法中的使用建议：技术员手册TRB项目D9-12,Washington,DC,2001.第46页/共149页结合料要求性能等级的结合料，满足M320的要求，适合项目现场的气候、交通、荷载条件或合同文件的规定。确定最高路面温度确定最低路面温度选择可靠度结合料性能级调整第47页/共149页根据交通速度和交通量选择沥青

——考虑交通量与速度对高温的影响设计ESALsb（106）

调整胶结料高温等级a交通加荷速率停滞交通c

慢速交通d

标准交通e

<0.3–f

0.3～<3213～<102110～<3021–f

≥30211第48页/共149页根据交通速度和交通量选择沥青

——考虑交通量与速度对高温的影响a、根据表示等级数（1级相当于6℃），增加高温等级，低温等级不变。b、设计的ESALs是设计车道20年预估的累计当量轴荷载次数，不管实际道路的设计寿命多少，总以20年的ESALs并以此选择合适的N设计水平。c、停滞交通––––平均交通速度小于20km/h。d、慢速交通––––平均交通速度20～70km/h。e、标准交通––––平均交通速度大于70km/h。f、应考虑增加一个高温等级。注“从实际出发，应避免使用性能等级大于PG82-XX，当要求调整高温等级导致需要大于PG82时，应仍规定PG82-XX并增加设计ESALs1个等级（如10～30×106增加到≥30×106）。”第49页/共149页根据回收沥青混合料选择沥青建议的纯沥青等级RAP百分比不改变＜15比通常使用沥青软一个等级15～25由掺合料产生的图表确定＞25第50页/共149页根据回收沥青混合料选择沥青NCHRPProject9-12项目的研究结果指出，高劲度RAP（回收沥青为PG88-4）比中、低劲度（分别为PG82-16andPG82-22）对混合沥青结合料的低温性能的影响更大。参考NCHRP452报告，可以根据回收RAP结合料的低温劲度修改表中限制RAP掺量的数据。第51页/共149页合成集料要求尺寸要求公称最大尺寸4.75mm～19.0mm用于表面层用于底面层不大于37.5mm级配控制点级配分级粗集料棱角性要求细集料棱角性要求砂当量要求扁平细长颗粒要求第52页/共149页集料级配控制点筛孔尺寸公称最大集料尺寸——控制点（通过百分率）37.525.019.012.59.54.75MinMaxMinMaxMinMaxMinMaxMinMaxMinMax50.010037.59010010025.0909010010019.0909010010012.590901001001009.59090100951004.7590901002.36154119452349285832671.1830600.075061728210210612第53页/共149页级配控制点与限制区筛孔尺寸(mm)Superpave-19Superpave-12.5控制点限制区控制点限制区25100199010010012.590901009.5902.36234934.634.6285839.139.11.1822.328.325.631.60.616.720.719.123.10.313.713.715.515.50.07528210第54页/共149页级配控制点与限制区第55页/共149页“S”型设计集料级配第56页/共149页级配限制区目的：避免混合料中含有过高比例的细砂（相对总砂量）避免级配遵从最大密实度线，以获得适当的VMA不鼓励在混合物中采用天然细砂，而提倡采用洁净的人工砂这种设计集料结构的方法能保证集料形成强而稳定的石料骨架，以增强抵抗永久变形的能力，同时考虑了足够的空隙以增强混合料耐久性。第57页/共149页细集料组成对级配的影响在0.6mm或1.18mm粒径附近，常会观察到“驼峰”现象，也就是说0.6mm或1.18mm粒径附近的级配曲线会向上凸起，这种情况的出现将容易使级配曲线进入限制区。在多数情况下，驼峰级配表示级配中含有过多的砂或混合料中细料过多，这种级配会导致混合料变软，是一种比较敏感的混合料，在压实过程中容易出现问题，而且这种混合料的抗永久变形能力也较差。第58页/共149页粗、细集料级配分类混合料公称最大尺寸PCS控制点（通过百分率）公称最大集料尺寸（mm）37.525.019.012.59.5主要控制筛（mm）9.54.754.752.362.36PCS控制点（通过百分率）4740473947第59页/共149页第60页/共149页认同特性

——必须满足的统一标准—合成级配（针对整个混合料，而不是单一集料组成）—粗集料棱角性（CAA）—细集料棱角性（FAA）—扁平与细长颗料（FAE）—砂当量（CE）第61页/共149页粗集料棱角性粗集料棱角性是指留在4.75mm筛上有一个或二个破碎面集料的重量百分比。破碎面的定义为破碎面的投影面积与该颗粒最大横截面积之比大于25%时称为破碎面。规定粗集料棱角性这个指标主要是为确保粗集料有高的内摩擦力，从而保证沥青混合料有较高的抗车辙能力。试验方法：美国宾夕法利亚州运输部PDOT621试验方法ASTMD5821-95试验方法JTGE42中的T0346-2000“破碎砾石含量试验”第62页/共149页细集料棱角性——未压实空隙率试验方法：AASHTOT304方法AJTGE42T0344第63页/共149页扁平、细长颗粒——比例规试验方法（1︰5）：ASTMD4791JTGE42T0312第64页/共149页砂当量——粘土含量试验方法：AASHTOT176JTGE42T0334第65页/共149页集料认同特性要求设计当量轴次（106）a

粗集料棱角性（%）最小c

细集料棱角性（%）最小砂当量（%）最小扁平细长颗粒含量（%）最大≤100mm＞100mm

≤100mm＞100mm＜0.355/－―/―－－40－0.3～375/－50/－404040103～1085/80b60/－4540451010～3095/9080/7545404510≥30100/100100/10045455010a、不管实际道路的设计寿命多少，总以设计车道20年的预期交通量作为设计的ESALs。b、85/80表示85%的粗集料有一个破碎面，80%的粗集料有两个或两个以上的破碎面。c、粗集料棱角性标准不适合于4.75mm公称最大集料尺寸的混合料注：如果施工层厚在表面层的100mm以内少于25%

，该层可考虑为低于100mm以下。第66页/共149页料源特性

——地方政府自定标准—坚固性AASHTOT96、ASTMC131JTGE42T0317—安定性AASHTOT104、ASTMC88JTGE42T0314—有害物质AASHTOT112、ASTMC142JTGE42T0310第67页/共149页热拌沥青混合料（HMA）设计要求沥青、集料符合要求按T312压实时，应满足相对密度、VMA、VFA和矿粉-沥青比要求按T283进行试验的最小拉伸强度比为0.8第68页/共149页SuperpaveHMA设计要求设计ESALS（106）a要求密度（压实度）（最大理论密度%）矿料间隙率（VMA）（%）最小沥青填隙率(VFA)b（%）粉胶比（DP）cN初始N设计N最大最大公称集料尺寸，mm37.525.019.012.59.54.75＜0.3≤91.570～80d0.6～1.20.3～＜3≤90.596.0≤98.011.012.013.014.015.016.065～783～＜10≤89.065～75e

10～＜30≥30第69页/共149页SuperpaveHMA设计要求a、不管实际道路的设计寿命多少，总以设计车道20年的预期交通量作为设计的ESALs。b、对于公称最大尺寸为37.5mm的混合料，所有交通量水平的VFA最小为64%。c、对于公称最大尺寸为4.75mm的混合料，粉胶比应为0.9～2.0。d、对于公称最大尺寸为25.0mm的混合料，当设计交通量＜0.3×106ESALs时，VFA最小为67%。e、对于设计交通量＞3×106ESALs，9.5mm公称最大尺寸混合料的VFA为73%～76%。4.75mm公称最大尺寸混合料的VFA为75%～78%。注1：如果集料级配通过PCS控制点的下方，粉胶比可从0.6～1.2增加到0.8～1.6。注2：混合料的VMA低于要求的最小值超过2%时，可能会出现泛油和车辙，除非对使用具有高VMA的混合料有足够的经验，应避免使用VMA大于最小值2%以上的混合料。第70页/共149页水敏感性要求压实HMA试样的空隙率：7.0%±0.5%按AASHTOT283试验方法测定的拉伸强度比应≥80%第71页/共149页Superpave热拌沥青混合料（HMA）体积设计

AASHTOR35标准实践第72页/共149页适用性基于热拌沥青混合料的空隙率、VMA、VFA等体积性质进行混合料设计可为主要使用T320和T322方法进行混合料分析和性能预测解析提供混合料参数的初步选择用于生产满足SuperpaveHMA体积混合料设计要求的热拌沥青混合料（HMA）第73页/共149页相关标准、方法与文献AASHTO标准:M320,沥青结合料性能分级M323,Superpave体积混合料设计R30,热拌沥青混合料(HMA)的条件处理T2,集料取样方法T11,矿料中细于75-μm(No.200)材料的水洗筛分T27,粗、细集料的筛分T84,细集料的比重和吸收T85,粗集料的比重和吸收T100,土的比重T166,用饱和面干试件测定压实沥青混合料的毛比重T209,热拌沥青混合料(HMA)的理论最大比重和密度第74页/共149页相关标准、方法与文献AASHTO标准:T228,半固体沥青材料的比重T248,集料缩样到试验尺寸T275,用蜡封试件测定压实沥青混合料的毛比重T283,压实沥青混合料抗水损坏能力T312,用Superpave旋转压实机准备并测定热拌沥青混合料（HMA）试件的密度T320,用Superpave剪切试验机(SST)测定沥青混合料的永久剪切应变和劲度T322,用间接拉伸试验设备测定热拌沥青混合料的蠕变柔量和强度沥青协会标准:SP-2,Superpave混合料设计第75页/共149页沥青混合料体积设计步骤选择材料设计集料结构选择设计沥青用量评价设计沥青混合料的水敏感性第76页/共149页选择材料沥青结合料集料RAP选择添加剂第77页/共149页选择沥青结合料确定项目所在地气候条件确定路面设计温度路面设计最高温度路面设计最低温度选择可靠度水平选择满足最低设计可靠度要求的的PG结合料调整沥青等级考虑交通量与速度的影响考虑RAP的使用确定试验室拌和与压实温度第78页/共149页确定项目所在地气候条件采用从气象站取得数据确定工程所在地的气候条件连续7天平均最高气温最低气温确定工程所在地的地理（纬度）位置资料第79页/共149页确定路面设计温度

——最高路面设计温度确定每年连续最热的7天，并计算这7天的平均最高气温；确定计算年期（通常不少于20年）7天平均最高气温的平均值与标准差；将7天平均最高气温转换为路面温度最高路面设计温度位于路表面下20mm采用净热流和能量平衡模型进行分析太阳吸收：0.90通过空气的辐射传输：0.81大气辐射：0.70风速：4.5m/sec转换公式：T20mm=(Tair-0.00618Lat2+0.2289Lat+42.2)(0.9545)-17.78式中：T20mm=深20mm处最高路面设计温度；

Tair=7天平均最高气温；

Lat=项目所在地的地理纬度。第80页/共149页确定路面设计温度

——最低路面设计温度美国SHRP：获取年最低气温；确定计算年期（通常不少于20年）年最低气温的平均值与标准差；以年最低气温作为路面设计最低温度。加拿大沥青专家：Tmin=0.859Tair+1.7℃式中：Tmin=最低路面设计温度，℃

Tair=平均年最低气温，℃第81页/共149页确定路面设计温度——LTPPBind3.1版软件第82页/共149页选择可靠度

——根据交通量和公路的重要性平均值：50%平均值+1倍标准差：84.1%平均值+2倍标准差：97.7%平均值+3倍标准差：99.9%平均值+1.64倍标准差：95.0%平均值+1.28倍标准差：90.%第83页/共149页选择可靠度

——年七天最高气温分布图示例（Topeka，KS）：7天平均最高气温：36℃标准差：2℃50%可靠度时的气温为36℃98%可靠度时的气温为40℃第84页/共149页选择可靠度

——年最低气温分布图示例（Topeka，KS）平均年最低气温：-23℃标准差：4℃50%可靠度时的气温为-23℃98%可靠度时的气温为-31℃第85页/共149页选择可靠度

——高、低设计气温分布图第86页/共149页选择可靠度

——高、低路面设计温度分布图第87页/共149页选择可靠度

——按交通量选择可靠度设计当量轴次（106）可靠度高温低温＜0.350500.3～380803～10808010～309595≥309595第88页/共149页选择沥青性能等级50%可靠度：PG56-23PG58-2898%可靠度：PG60-31PG64-34第89页/共149页调整沥青等级

——考虑交通量与速度影响因素设计ESALs1

调整胶结料PG等级5

交通加荷速率停滞交通2

慢速交通3

标准交通4

＜0.3––（6）

0.3～＜3213～＜102110～＜3021––（6）

≥30211第90页/共149页确定试验室拌和与压实温度拌和温度：0.17±0.02Pa.s压实温度：0.28±0.03Pa.s第91页/共149页确定试验室拌和与压实温度

粘度——温度关系曲线第92页/共149页选择集料认同（一致、共同、统一）特性——必须满足料源特性——地方政府自定标准第93页/共149页选择集料取样洗筛分别测定粗、细集料的毛体积和表观密度测定填料的比重第94页/共149页设计集料结构准备试用混合物压实试用混合物试件评价试用混合物选择最合适的设计集料结构供进一步分析第95页/共149页准备试用混合物准备最少三个不同级配的试用混合物粗、中、细评价合成级配集料的性质将每个试用混合物级配绘制在0.45次方级配分析图表上第96页/共149页0.45次方富勒曲线绘制第97页/共149页0.45次方富勒曲线最大密度线第98页/共149页三组试用级配曲线示例第99页/共149页（公称）最大筛孔尺寸对级配曲线的影响我国现行规范的筛孔系列与美国标准的筛孔系列相比：我国现行规范的筛孔系列比美国标准多16mm和31.5mm两个筛孔；虽然13.2mm与12.5mm和26.5mm与25mm两组筛孔尺寸相差比较小，可以当作是同一个筛孔尺寸来处理，但由于多了16mm和31.5mm两个筛孔，不仅多了两个级配，而且相应的（公称）最大筛孔尺寸也随之发生变化。第100页/共149页压实试验混合物试件确定初始试用沥青结合料用量R35附录A1方法——计算经验方法工程方法——类比对每个试用集料级配准备复份试用混合料（100mm、150mm）根据项目的设计交通量确定旋转压实次数条件处理试用混合料压实试件并记录每次压实的试件高测定压实试件的毛体积比重（Gmb）测定松散试样的理论最大比重（Gmm）第101页/共149页初试沥青用量（经验）集料公称最大尺寸（mm）试验沥青含量（%）37.53.525.04.019.04.512.55.09.55.5表中数据适用于集料混合物毛体积密度约2.65的级配；集料混合物毛体积密度大于2.65的级配，沥青用量可能会低一些，反之则可能会高一些。第102页/共149页旋转压实参数设计ESALs(百万)压实参数典型道路应用

N初始N设计N最大＜0.365075轻交通量道路，如地方道路、县、区道路和禁止卡车通行的市区道路。旅游区道路可属于此类。0.3～＜3775115中等交通量道路，主要为集散道路和进入街道的道路,市区道路和大部分县、区道路属于这一类。3～＜308100160中等到高交通量道路，包括双车道、多车道、部分和全封闭的进城道路，许多州道、国道和某些边远地区的州际公路。≥309125205重交通量道路，包括大部分城市道路和大部分美国州际公路。专用道路如卡车称重站和卡车专用道、爬坡道路等。第103页/共149页旋转压实参数不管实际道路的设计寿命多少，总以设计车道20年的预期交通量作为设计的ESALs。当由公路部门自己规定和设计沥青路面层厚度≥100mm，估计交通量ESALS≥0.3×106时，除非混合料是用于重要的干线交通，否则估计的设计交通量可以降一级。如果低于施工层厚的25%在路面表面100mm以内时，这层考虑为100mm以下。当设计ESALS在3～10×106之间时，公路部门可以根据当地气候和经验，自己判断是否用N初始=7、N设计=75和N最大=115。第104页/共149页旋转压实机示意图第105页/共149页旋转压实原理图第106页/共149页Troxler旋转压实机第107页/共149页沥青混合料设计方法马歇尔方法：体积指标：空隙率、矿质集料间隙率、沥青填隙率（饱和度）。力学指标：稳定度、流值、残留稳定度。Superpave方法：体积指标：空隙率（压实度）、矿质集料间隙率、沥青填隙率（饱和度）、粉胶比第108页/共149页沥青混合料设计方法ASTMD1559：“使用马歇尔设备测定沥青混合料抗塑性流动能力”，可见马歇尔稳定度试验主要用于考察沥青混合料的抗高温变形能力。大量的研究成果表明，沥青混合料的马歇尔稳定度和流值与沥青混合料的高温性能并不相关，马歇尔稳定度和流值指标也并不能反映沥青混合料的抗高温变形能力。一些按常规设计的密级配沥青混合料，其马歇尔稳定度大于10kN是相当普遍的现象，但其抗车辙能力并不一定好。相反，沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）的马歇尔稳定度一般并不高，但抗高温变形的能力却很出色。第109页/共149页马歇尔击实法的局限性与路面设计相关性不好；不能精确的判断不同交通量对沥青混合料的技术指标要求；试件成型方法不能模拟行车压实；不能预测路面是否会出现早期破坏。第110页/共149页旋转压实机（SGC）1939年：德州公路部研究并开发了第一代手动的旋转压实机；1946年：德州公路部对旋转压实机的技术要求和方法进行了标准化；50年代：JohnL.McRae与美国陆军工兵部队的工程师一起，根据德州公路部旋转压实机的原理，开发了“旋转搓揉压实机”，并于1957年申请了专利；90年代初：研制了SHRP旋转压实机。第111页/共149页室内压实效果与现场压实的关系

——美国SHRP的结论压实设备最接近现场钻芯取样（％）德州旋转压实45钢轮碾压25搓揉压实23标准马歇尔击实7第112页/共149页旋转压实机的优点旋转压实机中体现了搓揉作用，能较好的模拟混合料的现场压实；旋转压实机试验精度和数据采集系统自动化程度较高；不仅可以评价密实过程中某一点的压实情况，还可以评价沥青混合料在整个服务期间的密实特征。第113页/共149页SHRP旋转压实机的特点模拟实际路面在特定的气候和交通条件下的压实适用于最大粒径50mmSuperpave体积设计测量压实性用于现场质量控制和质量保证第114页/共149页旋转压实参数对压实效果的影响旋转角：角度越大，压实越快；空隙率随旋转压实角度增加而递减。竖直压力：竖直压力越大，压实越充分；空隙率随竖直压力增加而线性递减。旋转速率：旋转压实速率对体积特性影响最小。第115页/共149页压实沥青混合料

——体积与质量的关系图第116页/共149页条件处理沥青混合料（短期老化）沥青混合料在盛样盘中的厚度25mm～50mm老化试验温度沥青混合料压实温度±3℃老化时间2小时±5分钟当集料的吸水率大于2%时，老化时间为4小时每60±5min搅拌一次第117页/共149页评价试验混合物确定试验混合料的体积要求计算每一个试验混合料在N设计的空隙率（Va）和矿料间隙率（VMA）估算每个压实试件达到4%空隙率的体积性质确定在N设计的平均空隙率差△Va估算Va为4%时的Pb变化估算由△Va引起的VMA的变化计算在N设计和Va为4%时的VMA估算Va为4%时的试件在N初始相对密度估算有效沥青结合料含量计算集料的有效比重，估算有效结合料的百分率和矿粉-结合料比将试验混合料的体积特性与标准比较，并选择一个最好的第118页/共149页计算在N设计的Va和VMA式中：Gmb=沥青混合料试件的毛体积密度；Gmb=沥青混合料试件的理论最大密度；Ps=沥青混合料中集料百分率；Gsb=合成集料的毛体积密度。第119页/共149页确定在N设计的△Va确定在N设计的平均空隙率差△Va：第120页/共149页估算Va为4%时的Pb变化△Pb=-0.4（△Va）第121页/共149页估算由△Va引起的VMA的变化由于Pb变化使得压实沥青混合料试件的毛体积密度变化，从而影响VMA若△Va＞4.0

△VMA=0.2（△Va）若△Va＜4.0

△VMA=-0.1（△Va）第122页/共149页计算在N设计和Va为4%时的VMA

VMA设计=VMA试验+△VMA式中：VMA设计=在设计空隙率为4%时的VMAVMA试验=在初试沥青结合料含量下的VMA第123页/共149页估算Va为4%时的试件在N初始相对密度式中：%Gmm初始=在N初始时调整沥青含量后的相对密度；hd=在N设计后试件的高度，mm；hi=在N初始后试件的高度，mm。第124页/共149页估算有效沥青结合料含量式中：Pbeest=估算的有效结合料含量；Ps=集料含量；Gb=结合料的密度；Gse=集料的有效密度；Gsb=合成集料的毛体积密度；Pbest=估算的结合料含量。第125页/共149页计算矿粉-结合料比式中：P0.075=0.075mm筛的通过率。第126页/共149页第127页/共149页选择最合适的设计集料结构确定符合混合料体积特性要求的级配从符合体积特性要求的级配中选择一个最好的所有试验级配都不符合要求时，重复上述过程第128页/共149页选择设计沥青用量用选定的集料级配，在估算沥青用量、估算沥青用量±0.5%、估算沥青用量+1.0%等四个用油量下准备复份混合料条件处理混合料，压实混合料到N设计并记录每次压实的试件高度测定压实试件的毛体积比重测定松散试样的理论最大比重确定在N设计、空隙率为4%时的设计结合料用量计算的最大相对密度百分率与N初始比较制备复份试件以确认在N最大时的相对密度是否满足要求第129页/共149页在多个沥青用量下压实设计集料结构制备复份设计集料结构试样条件并压实试件到N设计确定压实试件的毛体积密度确定每一组混合料试样的理论最大密度第130页/共149页选择沥青用量计算在N设计时的Va、VMA（前述）计算VFA：第131页/共149页选择沥青用量计算矿粉-结合料比：式中：Pbe=有效结合料含量第132页/共149页选择沥青用量确定每一组混合料试件在N初始时修正的平均相对密度：第133页/共149页选择沥青用量——示例

（在N设计时的体积参数）Pb（%）Va（%）VMA（%）VFA（%）GN设计（kg/m3）4.39.515.940.323204.87.014.752.423665.36.014.959.523725.83.713.973.52412第134页/共149页选择沥青用量——示例

（绘制在N设计体积参数与沥青用量间的关系曲线）第