摘 要

从理论上讲，Superpave沥青混合料的空隙率被压实到5%，可以减缓沥青结合料的老化速度，从而在不增加成本的前提下减少路面裂缝，维持它的抗车辙能力，不增加成本的前提下延长路面的寿命。

 关键词

Superpave沥青混合料 | 设计参数 | 路面状况

在过去的50年里，以下对话可能已经出现过许多次。我会这样想，是因为我刚入行的时候也问了同样的问题。

年轻的工程师问：“我不明白，为什么我们将混合料的空隙率设计为4%，在施工中却只要求达到8%？”经验丰富的工程师答：“也许是因为交通会把它压实到4%吧。反正在我还是新人的时候，别人就是这样告诉我的。”

“4%”的设计概念至少可以追溯到20世纪40年代早期，马歇尔设计方法崭露头角的年代。如今，尽管大多数沥青混合料已经使用Superpave方法设计，这种方法身上还是带着前者的影子-空隙率依旧被设计为4%。

在Superpave设计方法被开发出来之前，马歇尔设计方法无处不在。除了法国之外，它在全球几乎成了一个通用标准。1959年，原法国道路和桥梁实验室(LCPC)的人员在访问美国期间对得克萨斯旋转压实仪印象深刻；20世纪70年代，他们开发了一种基于自己设计的旋转压实仪的混合料设计方法。

虽然LCPC方法允许空隙率在某个范围之内，但是设计通常以5%进行；道路的压实目标是密实度为95%(空隙率为5%)。

Superpave混合料设计方法围绕Superpave旋转压实仪构建。该设备起源于得克萨斯旋转压实仪，但是也吸纳了法国对LCPC旋转压实仪的研究。考虑到它与两种压实仪及体积分析的关系，Superpave可以追溯到1890年代后期的Richardson设计方法。

在美国战略公路研究计划(SHRP，它是Superpave的摇篮)期间，发生过以类似LCPC的方式设置Superpave的讨论，即把空隙率设计为5%，施工时也压实到5%。然而，为了便于实施，SHRP认为Superpave应该尽可能模仿马歇尔设计方法，于是这个想法被束之高阁了。

为什么我们要继续生活在马歇尔设计方法的阴影下？从理论上讲，Superpave应该可以采用法国的做法。如果Superpave沥青混合料的空隙率被压实到5%，就有可能减少沥青结合料的老化，并且在不增加成本的前提下延长路面的寿命。

Superpave5使用的设计空隙率为5%，而不是目前的Superpave设计方法要求的4%。为保持相同的小沥青含量，VMA比当前Superpave体积配合比设计标准(AASHTOM323)中规定的值增加1%。

对Superpave5的设想是沥青混合料至少具有相同的沥青结合料含量，可以把现场空隙率压实至5%，并且保证抗车辙能力不会变差。但是，这些可以实现吗？路面的老化速度会变慢吗？

印第安纳州先后在2013、2014、2016年建设了3个试验项目。标准Superpave4沥青混合料的平均密实度分别为92.5%、91.8%和93.3%(即空隙率分别为7.5%、8.2%和6.7%)；Superpave5混合料的平均密实度为95.9%、94.7%和95.5%(即空隙率分别为4.1%、5.3%和4.5%)。在所有的试验项目中，Superpave5和Superpave4沥青混合料使用一样的设备碾压。这些试验项目用于确认在相同的现场压实下，可以获得更高的密实度。

在2018年的评估中，从每个地点回收沥青结合料，结果发现：3个Superpave4样品位置的平均值为PG100.0-16.2；3个Superpave5样品位置的平均值为PG94.0-21.0。在高温等级下，Superpave5部分的沥青结合料老化比Superpave4低6℃；在低温等级下，Superpave5部分的老化比Superpave4低4.8℃。包含裂缝、车辙与平整度(IRI)在内的路面状况数据被自动化车辆收集起来。使用Superpave5和Superpave4铺筑的两个部分都非常平整，平均车辙深度也基本相同。主要的性能差异在于表面开裂。Superpave4部分被大约30~1125px的块状裂缝覆盖了，Superpave5部分则几乎没有。

该研究项目为Superpave5设定了设计参数，早期的试验段展现了它带来的减少老化和开裂等好处。2018年，印第安纳州交通部(INDOT)签订了12个Superpave5项目，为该州的承包商获得Superpave5沥青混合料的设计与施工经验创造条件。

2019年1月，INDOT修改了规范，要求所有沥青混合料均采用Superpave5设计。从2019年9月开始，INDOT的所有项目都将使用新的规范。

然后，我想可以回答文中那个问题了：使用Superpave5设计方法可以减缓沥青结合料的老化速度，从而在不增加成本的前提下减少路面裂缝，维持它的抗车辙能力。

符合规范：EN 12697 10, EN 12697 31 | ASTM D6925 | AASHTO T312, TP4 SHRP M 002 | AS/NZS 2891 | NT BUILD 427

意大利Matest旋转压实仪具有很高的性能，是市场上具创新性的旋转压实仪，沥青混合料旋转压实仪有两种型号实用型旋转压实仪和科研型旋转压实仪，旋转压实仪在混凝土和沥青行业有多种用途。

模拟和再现实际道路铺设的实际压实条件，以测试符合ASTM、EN和AS标准的沥青压实特性。根据NT Build 427规范，模拟和再现混凝土预制生产线中混凝土混合料压实特性。

                                                                                                  B045实用型                                                     B045-01科研型

设备名称：Superpave旋转压实仪SGC
型       号：B045/B045-01
制  造  商：意大利Matest公司

主要特点

核心优势

不再需要压缩空气
与气动或液压作动器相比，电动执行器具有显著的优势。特别是，电动作动器可以完全控制整个压实的行程。
伺服控制的电动作动器由于其平滑的加载压实荷载而提高了机器性能。

科研型旋转压实仪特点
意大利Matest的研发部门致力于提高旋转压实仪的性能。通过对设备研发的经验积累，无论是学术研究目的还是实验室常规测试，Matest旨在满足任何类型的使用需求。
科研型旋转压实仪提供了确定沥青混合料主要性能和预测其实际用途适用性所需的重要参数。集成剪切应力测量和动态角度调整系统允许用户在不进行任何额外操作的情况下执行各种测试。

Matest旋转压实仪参数对照表

CYBER-PLUS控制器

Matest Cyber-Plus控制器是新一代沥青测试数字控制器。这款控制器可以控制、获取、显示和传输数据，同时可以连接Matest软件进行远程控制和打印测试结果和测试参数。
Cyber-Plus控制器配备了宽7英寸触摸屏显示器和用户友好的界面。

密度和空隙率分析
后期处理分析以确定混合料的设计特性

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