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什么是Superpave? 理解绩效沥青

什么是Superpave混合料配合比设计

什么是Superpave?

“Superpave”是高性能沥青路面的首字母缩写, 它由联邦公路管理局(FHWA)建立的伙伴关系发展而来, 美国国家公路和交通官员协会, 交通研究, 以及SHRP社区的其他人.

1991年,国会通过《loveBet爱博体育下载》(ISTEA),为这一项目和其他与运输有关的项目提供了额外资金. 和许多联邦一级的大型项目一样, 它的起源是简单的问题,随着时间的推移和资金的允许,它迅速发展成复杂的、无数的分支. 在这篇博文中, 我们将从配合比设计的角度来讨论Superpave的影响, 建筑材料测试, 以及实验室设备的资源.

Superpave混合料配合比设计

Superpave是一种沥青混合料设计方法,它起源于1984年发布的一份报告 交通研究委员会(交通研究), 美国的高速公路,加速了对创新的探索. 该报告概述了增加州和联邦基金的必要性,以发展急需的研究,使高速公路更好、更持久. 作为回应,国会在1987年批准拨款 战略公路研究计划(SHRP), 评估和开发提高沥青和混凝土路面耐久性和效率的五年计划, 混凝土结构, 安全, 以及美国高速公路的总体表现.

沥青混合料设计的新途径

而不是一个特定的过程或过程, Superpave是一个基于性能的沥青粘结剂和体积混合料设计规范. 这个想法是为了让沥青路面设计能够在美国任何地理区域的特定地点处理独特的天气和交通条件.S. 该系统由三个部分组成:

  • 沥青结合料规格. 一种基于沥青粘结剂性能对温度响应和老化特性的分级系统
  • 一个基于交通负荷和环境条件的设计系统
  • 混合设计系统和性能预测模型的分析测试

Superpave利用现代沥青铺装技术,开发更耐低温和疲劳因素开裂的混合料,并减少永久变形. Superpave意味着混合设计可以根据地理区域的极端温度来定制更好的性能和更长的寿命, 交通负荷, 以及利用公路或高速公路.

Superpave vs. 马歇尔

与马歇尔设计方法进行了比较, Superpave整合了材料选择和混合设计,并使用了一种完全不同的压实类型. 而不是加重锤的冲击, Superpave旋转压实机(SGC)使用液压动力的揉捏系统,其动作更接近于混合料的实际现场致密化. 施加的力是恒定的, 旋转次数可以控制, 并且该装置对沥青材料的压实性产生反馈. 使用SGC开发的最佳密度通常比马歇尔方法需要更少的沥青粘合剂.

《loveBet爱博体育下载》杂志2002年的一篇文章, Superpave成熟了他指出Superpave并不是一个放之四海而皆准的解决方案. 例如, 内华达沙漠中温暖的温度和轻交通的混合设计将不会在寒冷的天气中顺利进行, 明尼苏达州的大都市公路. 文章还将Superpave称为一个“复杂的选择系统”,指出粘结剂和骨料的分类和选择需要新的和不同的测试.

设计过程的第一步是收集项目的环境和使用信息. 换句话说, 空气和路面的最高/最低温度, 以及当前和预期的流量类型和负载. PG粘结剂的测试和选择标准, 总需求的结合, 详细介绍了混合料的设计 AASHTO 323米.

沥青粘结剂性能等级(PG)

超铺沥青粘结剂的性能等级(PG)与平均7天和最低预期路面设计温度有关, 这些名称直接表示这些温度. PG 64-16粘结剂适用于平均7天最高路面温度为64°C的项目场地, 预计路面最低温度为-16℃.

中列出的一系列测试 AASHTO 320米 描述粘合剂的特性及其在特定环境条件下的适用性. 有些测试并不是新的,但现在可以在更广泛的温度范围内进行,与现场性能直接相关, 同时考虑了短期和长期老化. 这些测试在检测导致热和疲劳裂纹的性能方面更有效, 还有发情.

PG沥青粘结剂的超铺试验
AASHTOASTM测试描述测试设备
T 48D92闪点克利夫兰开杯测试仪
T 240D2872旋转薄膜烘箱RTFO烤箱
T 313D6648弯曲蠕变劲度弯梁流变仪(BBR)
T 314-直接拉伸试验-
T 315D7175动态剪切动态剪切流变仪
T 316D4402旋转粘度旋转粘度计
R 28D6521加速老化压力老化容器(PAV)
真空脱气炉(VDO)

总选择

骨料约占沥青混合料的95%, 它们在路面整体性能中的作用是至关重要的. Superpave对于聚合可接受性有独特的标准,详细描述在AASHTO m323第6节中. 因为来自单个源的聚合很少能够满足所有的需求, 来自不同库存的材料经常被混合,以产生可接受的混合设计.

  • 等级控制点 意味着等级曲线的通过百分比值必须落在指定的点之间. 集料级配试验是用标准方法进行的( AASHTO T 27 / ASTM C136)及设备( AASHTO 92米 / ASTM E11 测试筛子). 级配直接影响强度等路面性能因素, 稳定, 磁导率, 和抗疲劳性. 最大尺寸也是提升厚度和压实的一个因素.
  • 一致属性要求指定了精细的聚合角度, 裂缝面百分比, 和砂当量(粘土含量)值以及形状. 有角聚集体抵抗车辙,因为他们更大的剪切阻力, but they also tend to form higher aggregate air voids; a problem when trying to control the amount of binder used. Superpave的总体一致特性是基于预期的等效单轴载荷(ESALs)和地面深度.
  • 源属性是m323中没有涉及的第三个标准,但通常在进行更传统的测试时使用 耐用性和可靠性 需要在本地.
对骨料进行超铺测试
AASHTOASTM测试描述测试设备
T 304C1252细骨料空隙率细集料角度仪
T 335-破裂面百分比1-
-D4791 (撤销)扁平和细长的粒子成比例的卡尺
T 176D2419砂等值砂当量仪
1t335是对骨料分离粒度馏分的断口表面的目视评价

Superpave混合设计分析

一旦收集了当地的环境条件,就可以决定使用哪种PG沥青粘结剂, 已经选择了聚合混合, 现在是确定最佳粘合剂含量的时候了. 准备了几种试验混合料,两种在建议的粘结剂含量下,两种在0.高出5%及0.低了5%.

每个试验混合样本都是在Superpave旋转压实机中进行压实的,采用三种不同的旋转循环,这三种循环的基础是20年的交通负荷估计 AASHTO R 35:

  • N最初的:此旋转次数衡量了施工过程中混合料的密实性. 如果此时混合空气空隙度过低,路面在交通荷载下可能会不稳定. 这也可能是混合物中天然砂过多的迹象.
  • N设计:重复场中混合物期望密度的旋转次数. 此时,4%的空隙率是最理想的.
  • N马克斯:这个数量的旋转产生的密度不应该超过场. 在N马克斯时,空气空隙率低于2%,这导致了过多的车辙.

经过在旋转压实机上的测试, 每种试验混合物的分离样品进行最大比重和体积比重测试. 从理论最大比重(Gmm 或大米试验)和散装比重试验(G mb)来计算空隙率(V a)和矿物聚集体的空隙(Vma)值.

混合分析的Superpave测试
AASHTOASTM测试描述测试设备
T 312D69251回转压实Superpave回转压实工具
T 209-理论最大比重沥青最大比重
T 166-沥青体积比重(SSD)比重配件
T 275-沥青体积比重(包蜡)比重配件
1ASTM D6925使用了与Superpave不同的测试方法

了解更多

Superpave作为一种设计方法继续成长和发展. 这些链接是很好的背景信息来源, 历史, 发展, 和实践的进步.

我们希望这篇博客文章已经回答了你关于Superpave和Superpave沥青混合料设计过程的问题. 如果你对特定的应用程序有疑问, 联系 我们的测试专家寻求帮助.

关于作者本·巴克斯