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各种沥青混合料设计方法的比较 【字号：大 中 小】　发布时间：2008-07-10?? 目前，国内外路面设计者对沥青混合料配合比设计方法的研究很多，纵观世界各国，现行用于沥青混合料配合比设计的方法主要有：马歇尔方法、维姆方法、Superpave方法、GTM方法以及贝雷法等，但其中又以马歇尔法运用得最为广泛。我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定，沥青混合料配合比设计采用马歇尔方法；同时规定，当采用其他方法设计沥青混合料配合比时，应按规范规定进行马歇尔试验及各项配合比检验，并报告不同设计方法的试验结果。不同混合料设计方法都有各自的特点，本文主要介绍几种主要设计方法的原理，并和马歇尔设计方法进行比较分析。 1 马歇尔设计方法原理与设计步骤 1.1设计原理 马歇尔法是由美国密西西比州公路局的Bruce Marshell提出，在第二次世界大战期间开始使用，后来美国陆军工程兵团对其进行了改进和完善。马歇尔设计法的基本原理是体积设计法，即在分析研究沥青混合料性能时，以沥青结合料与集料成分的体积比例作为计算依据，最终要达到的主要指标也是体积指标，如空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA等。通过沥青混合料组成材料的不同体积比例的组合，经过沥青混合料的拌和、试件的击实成型，最后测定试件的体积参数，从而确定沥青混合料各组成材料的比例。 1.2设计步骤 沥青混合料配合比马歇尔设计方法分为目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段。三个阶段的设计原理是一致的，即按照体积法进行设计。其最完整的设计步骤是在目标配合比设计阶段，设计过程如下。 原材料试验。即所有组成材料的物理、化学、力学性能试验，以确定其是否满足使用要求，从而确定其是否合格。 确定混合料的组成级配。按照要求的级配与所提供的各级集料的筛分，选好各级集料的比例，使混合料矿料的级配满足要求。 成型试件。根据经验估算沥青的最佳用量，以估算的最佳沥青用量为中值，以0.5%为步长，分别成型5个不同油石比：（估算最佳沥青用量-1.0%）、（估算最佳沥青用量-0.5%）、估算最佳沥青用量、（估算最佳沥青用量+0.5%）、（估算最佳沥青用量+1.0%）试件。 测定和计算试件的力学与体积指标，并绘制不同指标和沥青用量的关系曲线。确定最佳油石比。 对最佳油石比进行检验。 马歇尔设计方法操作简单，因此仍然是目前用的最多的设计方法，可以适用各种场合。 2 Superpave方法与马歇尔设计方法的比较 2.1 Superpave方法简介 Superpave沥青混合料配合比设计体系按照交通量的大小，分成3个不同的水平，由于水平2和3还不成熟，目前实施的是水平1，即属于体积设计方法。其主要内容包括材料选择、矿料级配设计、沥青用量设计、沥青混合料性能检验（仅限于水稳定性）四大步骤。 2.2材料选择和矿料级配 Superpave体系配合比设计的很重要的一步是集料的选择，尽可能就地取材，注重于加工特性，包括粗、细集料的棱角性、扁平及针片状颗料含量、含泥量（砂当量）。对沥青结合料的选择是Superpave的核心，它要求PG分析选择沥青标号，在气候指标上考虑保证率，对重交通量路段、慢速交通路段等需要提高1～2个高温等级，以使得混合料具有充分的高温抗车辙性能。 新的矿料级配范围是根据实践经验提出的，级配范围设计料控制点和限制区。Superpave要求矿料级配应该避开限制区，否则容易造成驼峰曲线或者VMA不足。矿料级配曲线允许在限制区的上方通过，但最好在限制区的下方通过。不过，现在对限制区是否合理有不同的看法，认为设置限制区并没有理论根据，实践中避开了限制区的反而在重载车作用下出现了严重的渗水或车辙。所以，现在的趋势是逐渐否定限制区。 2.3集料结构选择 选择好集料后，可以根据级配的控制点和实践经验，确定3种不同粒径含量的试验集料，即细颗粒含量大于并接近规定的低限的I型、细颗料含量小于并接近于规定的高限的型、中间颗粒含量大的型。 三种试验集料的级配选定后，通过旋转压实仪SGC来确定各自的体积特性，SGC的旋转压实次数根据交通水平确定，然后再利用有效密度确定沥青结合料的有效含量。在试验集料中加入沥青结合料制作不同有效沥青含量的试验混合料。沥青混合料的VMA的判断标准由设计孔隙率4%确定，VFA的标注与交通量有关。 2.4沥青结合料含量设计 当混合料的VMA、VFA符合规定要求时，按照（有效沥青含量-1.0%）、（有效沥青含量-0.5%）、有效沥青含量、（有效沥青含量+0.5%）、（有效沥青含量+1.0%）成型试件，以设计压实次数时孔隙率为4%的沥青结合料作为最佳沥青含量，如果VMA、VFA满足规范要求，则设计即告成功。 通过上面对Superpave设计方法的介绍，我们可以发现，S