第-15-讲-美国-Superpave-设计方法(二)

第15讲

（续）

美国Superpave

设计方法（二）

——Superpave水准1混合料设计实例1设计内容LOGO2集料结构设计

4水敏感性评价1材料选择

3最佳沥青用量设计2LOGO【一】结合料选择选定PG58-34【二】集料选择

有5个料堆—三个粗料，两个细料。材料分成代表性试样，对每种集料都进行洗筛分析。每种集料的毛体积相对密度、表观相对密度列于表1。

进行集料认同性试验，以保证选定集料可为混合料设计所接受。Superpave的集料标准是依据集料混合物而非个别集料成分。但是对个别集料成分进行试验可能是有用的。3一、材料选择LOGO集料毛体积相对密度表观相对密1＃碎石1#石屑2#石屑机制砂筛选砂2.7032.6892.7232.6942.6792.7852.7762.7972.7442.7314LOGO二、集料结构设计筛孔mm251912.59.54.752.361.180.60.30.150.075混合物级配11009476.663.737.128.321.114.47.943.1混合物级配210092.871.151.931.723.917.6126.83.62.9混合物级配310097.689.577.744.331.922.214.57.94.13.55GPS导航：现在进入集料结构设计阶段LOGO6LOGO【一】确定沥青用量（初始沥青用量）1．试验混合物的有效相对密度混合物1混合物2混合物3

7GPS导航：现在是集料结构设计阶段LOGO2．被集料吸收的沥青结合料体积（单位体积的沥青混合料试件在空隙率为4％中吸收沥青的体积）

假定结合料含量5%,其相对密度为1.02。混合物1：

cm3/cm3

混合物2：

cm3/cm3

混合物3：

cm3/cm3

cm3/cm3

8LOGO3.

有效沥青结合料体积（单位体积的沥青混合料中有效沥青的体积）混合物1~3：

cm3/cm39LOGO4．初始试验沥青结合料含量103种集料的初始沥青用量计算结果：注意，三个集料级配或结构的初始沥青用量相同11混合物1g/cm3混合物2

混合物3

g/cm3

g/cm3

返回P22【二】试件制备用Superpave旋转压实仪，对每一试验混合物，用旋转压实仪至少压实2个试件。为确定混合料理论最大相对密度还需要制备2个试样。短期老化过程；确定混合料理论最大相对密度（按ASTM的方法）。确定旋转压实次数：取决于设计高气温和交通。由上次课的表知，初始压实、设计压实和最大压实次数分别为Nini＝8次旋转、Ndes＝109次旋转和Nmax=174次旋转。压实过程中连续检测试件高度，按混合料初始质量、固定的试模体积与所测高度，计算任何旋转次数的混合料毛体积相对密度

（估算）。压实之后，按ASTM的方法，测定试件的毛体积相对密度

（实测）。LOGO12GPS导航：现在是集料结构设计阶段【三】资料分析与表达1.计算修正系数

修正系数C=最后实测的试件毛体积密度/最后计算的毛体积相对密度。2.修正计算的毛体积相对密度→实测的毛体积相对密度

用该系数乘以压实过程中的各个计算的毛体积密度得到相当于实测的毛体积密度(最终结果取两个试件的平均值)。见后表s。LOGO13GPS导航：现在仍是集料结构设计阶段表4-1

试验混合物1的压实资料γmm(实测)=2.563试件1试件2平均旋转数高度(mm)γf（估算）γf（修正）％γmm

高度(mm)γf（估算）γf（修正）％γmm％γmm

5129.02.1362.18285.2130.02.1542.20986.285.78127.02.1702.21786.5128.12.1912.24787.687.110125.72.1922.24087.3126.72.2152.27288.688.015123.52.2302.27988.9124.72.2502.30890.189.520122.22.2542.30389.9123.42.2752.33391.090.430120.12.2942.34491.4121.52.3092.36892.491.940119.02.3152.36592.3120.22.3342.39493.492.850118.02.3342.38593.0119.32.3532.41394.293.660117.22.3512.40293.7118.52.3692.43094.894.380116.02.3762.42894.7117.32.3932.45595.895.2100115.22.3922.44495.4116.42.4112.47396.595.9109114.92.3982.45095.6116.12.4172.47996.796.2125114.42.4092.46196.0115.62.4272.48997.196.6150113.72.4242.47796.6115.02.4402.50397.797.2174113.12.4362.48997.1114.52.4512.51498.197.6

γf(实测)=2.489

C=1.022

γf(实测)=2.514C=1.026LOGO14试验混合物1密实曲线LOGO15表4-2

试验混合物2的压实资料γmm(实测)=2.565LOGO16试件1试件2平均旋转数高度(mm)γf（估算）γf（修正）％γmm

高度(mm)γf（估算）γf（修正）％γmm

％γmm

5131.72.0902.15884.2132.32.0982.15984.284.28129.52.1272.19685.6130.12.1342.19685.685.610128.02.1512.22186.6128.72.1582.22186.686.615125.82.1882.26088.1126.52.1952.25988.188.120124.32.2152.28789.2124.92.2232.28889.289.230122.22.2532.32790.7122.72.2622.32890.890.740120.72.2812.35691.8121.22.2902.35791.991.950119.62.3022.37792.7120.12.3112.37992.892.760118.72.3202.39693.4119.22.3292.39793.593.480117.32.3472.42494.5117.82.3572.42694.694.5100116.32.3682.44595.3116.82.3772.44795.495.4109115.92.3752.45395.6116.42.3852.45595.795.7125115.32.3882.46696.1115.82.3982.46896.296.2150114.62.4032.48296.7115.12.4122.48396.896.8174113.92.4172.49697.3114.42.4272.49897.497.4

γf(实测)=2.496

C=1.0332.498C=1.029试验混合物2密实曲线LOGO17表4-3

试验混合物3的压实资料γmm(实测)=2.568LOGO18试件1试件2平均旋转数高度(mm)γf（估算）γf（修正）％γmm

高度(mm)γf（估算）γf（修正）％γmm

％γmm

5130.92.1162.16984.4129.52.1362.18885.284.88127.22.1532.20785.9127.32.1722.22586.686.310127.22.1782.23286.9125.92.1962.24987.687.315125.12.2142.26988.3124.12.2292.28389.088.720123.72.2392.29589.3122.82.2532.30889.989.630121.82.2742.33190.7121.02.2862.34291.291.040120.52.2982.35591.7119.72.3102.36692.291.950119.62.3172.37592.5118.72.3302.38793.092.760118.82.3322.39093.1118.12.3422.39993.593.380117.62.3552.41494.0116.92.3652.42394.494.2100116.72.3732.43294.7116.12.3832.44195.194.9109116.42.3792.43895.0115.82.3892.44795.395.2125115.92.3902.44995.4115.22.4002.45895.795.6150115.32.4022.46295.8114.62.4132.47296.396.1174114.82.4132.47396.3114.12.4242.48396.796.5

γf(实测)=2.473

C=1.0252.483C=1.024试验混合物3密实曲线19GPS导航：现还是集料结构设计阶段3.计算分析LOGO20表4-4混合物在Nini、Ndes和Nmax的%γmm试验混合物187.1%96.2%97.6%285.6%95.7%97.4%386.3%95.2%96.5%表4-4实际上是表4-1～表4-3的摘录汇总。GPS导航：进入集料结构设计阶段的计算分析部分3.1

确定在Ndes的空隙率和矿料间隙率3.1.1在Ndes的空隙率注意：式中第二项表示毛体积相对密度与理论最大密度的百分比21%

混合物1：混合物2：混合物3：3.1.2在Ndes的矿料间隙率22混合物1：混合物2：混合物3：注意三个沥青混合料的矿料含量相同见P113.1.3在Ndes时VV与VMA

的汇总注意表4-5包含了表4-4的内容。23表4-5

三种试验混合物压实空隙率和矿料间隙率汇总混合物％AC14.487.1%97.6%96.2%3.8%12.7%24.485.6%97.4%95.7%4.3%13.0%34.486.3%96.5%95.2%4.8%13.5%需要强调：Superpave要求的设计空隙率为4%，那么发现了没有，三个集料结构在初始沥青用量时的空隙率均不为4%？说明什么问题？-----说明初始沥青用量不合适，还需要调整。怎么调整？→3.23.2计算空隙率为4％时，在

的估算沥青含量：LOGO24

Pb估算＝Pbi-0.4×(4-VV)混合物1：Pb估算

混合物2：Pb估算

混合物3：Pb估算GPS导航：在集料结构设计阶段的计算分析部分3.3

计算在估算的沥青结合料含量

时的体积指标（VMA和VFA）和在Nini、Nmax的

％

3.3.1对VMA

考虑VMA的标准，本例为13.0%25估算=初始＋C×(4-VV）C—为常数，如VV<4%为0.1；

如VV>4%为0.2

混合物1：混合物2：混合物3：注意：混合物3的计算式中应为13.53.3.2对VFALOGO26混合物1：混合物2：混合物3：3.3.3对

％

LOGO27

LOGO28③上述汇总

表4-6在Ndes估算的混合料体积特性【表中13.3%应为15.5%】联系89%，98%29混合物试验％AC估算％AC％空隙14.4%4.3%4.0%12.7%65.8%24.4%4.5%4.0%13.0%69.2%34.4%4.7%4.0%13.3%70.1%表4-7估算的混合料密实特性混合物试验

％AC估算

％AC14.4%4.3%86.9%97.4%24.4%4.5%85.9%97.7%34.4%4.7%87.1%97.3%3.4计算粉胶比LOGO303.

4.1计算有效沥青结合料混合物1：混合物2：混合物3：GPS导航：到了集料结构设计阶段的末期3.4.2计算粉胶比LOGO31混合物1：混合物2：混合物3：

对粉胶比的要求：0.6—1.23.5集料结构选择的综合分析混合物1：不能满足VMA的最低标准是不可接受的；混合物2：是可接受的，但其VMA处于最小值；混合物3：不仅有可接受的VMA，而且满足VFA和粉胶比标准及密实标准。根据这些资料，选定试验混合物3为集料结构。LOGO32GPS导航：∵终于完成了集料结构设计一旦根据试验混合物选定了设计集料结构，则在不同沥青结合料含量压实试件，然后对混合料特性进行评价，以确定设计沥青结合料含量（前面估算的沥青含量毕竟是一“估算值”）。初拟4个沥青含量（最低要求）：试验混合物估算的沥青含量；试验混合物估算的沥青含量±0.5％；试验混合物估算的沥青含