运用SUPERPAVE体积设计法设计温拌沥青混合料

方彦红

(山西交通建设监理咨询集团有限公司，山西 太原 030012)

运用SUPERPAVE体积设计法设计温拌沥青混合料，美国的设计方法为以热拌混合料的设计空隙率为基准，选用热拌混合料的级配和油石比，经验预估三个集料温度，采用热拌混合料拌和时对应的沥青温度，成型沥青混合料试件，通过测试试件的空隙率，推定混合料拌和温度、压实温度，再比较两种混合料的路用性能，最后用于温拌沥青混合料的生产。本文以此为基准，运用SUPERPAVE体积设计法设计石灰岩温拌沥青混合料。

1 SUP-19热拌沥青混合料设计

本文选用SUP-19级配进行试验，选用SBS改性沥青(普通沥青为SK90韩国90号普通沥青)，SBS改性剂剂量为4.5%，集料为0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm、10～20 mm的石灰岩碎石。沥青加热温度：165 ℃，集料：180 ℃，进行旋转压实SUP-19热拌沥青混合料设计，级配设计结果如图1，体积指标见表1。

图1 SUP-19级配曲线图

通过不同油石比试验，确定结果见表1。

表1 旋转压实体积指标

通过试验结果分析，选设计空隙率为4.0%，设计结果见表2。

表2 旋转压实体积指标设计结果

2 SUP-19温拌沥青混合料设计

采用维实维克直投式温拌剂DAT-H5，利用旋转压实法设计温拌混合料，采用热拌SUP-19级配，油石比4.5%，沥青温度选择165 ℃，集料预估温度选择140 ℃、150 ℃、160 ℃，进行温拌混合料的试件的体积指标试验，级配图见图1。

从表3可以得出，随着温度的进一步升高，温拌沥青混合料试件压实度、沥青饱和度VFA在逐渐增加，试件的空隙率、矿料间隙率VMA逐渐降低；当设计要求空隙率为4%时，对应的集料加热温度为153 ℃，此时混合料的所有马歇尔指标均满足热拌沥青混合料的技术要求。所以，集料温度选择150 ℃～155 ℃、沥青温度选择165 ℃时，拌和的温拌混合料性能可以达到热拌混合料的性能要求。

表3 旋转压实体积指标设计结果

3 两种混合料路用性能比较

对于热拌沥青混合料，选用集料温度180 ℃，SBS改性沥青温度165 ℃。温拌沥青混合料，集料温度选择153 ℃、SBS改性沥青温度165 ℃、出料温度140～150 ℃进行混合料的路用性能试验及对比。

从表4，表5，表6可以看出，温拌混合料、热拌混合料试件的空隙率VV、动稳定度DSR、浸水残留稳定度、劈裂强度TSR均基本相同。因此，本文选定的集料温度150 ℃～155 ℃、沥青温度165 ℃、拌和温度140 ℃～150 ℃时，拌和的沥青混合料性能没有发生性能衰减。

表4 车辙试验结果

表5 浸水马歇尔试验结果

表6 两种混合料冻融劈裂试验结果

4 两种混合料压实特性分析

采用进口维实维克DAT-H5，研究添加和未添加DAT-H5的沥青混合料压实特性变化情况。试验设备选用旋转压实仪，压实过程中生成压实曲线，分析压实曲线的变化情况，分析混合料在施工阶段和压实阶段的容易压实性能。热拌SUP-19与温拌SUP-19压实曲线见图2。

图2 温拌沥青混合料及热拌沥青混合料压实效果对比

从图2可以看出温拌沥青混合料运用旋转压实法压实时和热拌混合料压实效果基本相同。这说明在温拌剂表面活性的作用下，温拌沥青混合料压实过程中搓揉效果对它十分适应。

当前压路机的大量使用，碾压遍数的进一步增加，尤其是胶轮压路机的使用使沥青混合料压实更紧密，并且温拌混合料对有搓揉效果的压实方案较为适应，即搓揉压实对混合料温度并不敏感。所以，本次试验选用旋转压实仪成型混合料试件，可较好的模拟道路施工过程中的压实效果。

5 结 论

(1)在不改变沥青加热温度的情况下，温拌剂的加入可以显著降低混合料的压实温度。

(2)运用旋转压实法，以试件空隙率为基准，确定集料温度为150 ℃～155 ℃、改性沥青温度为165 ℃时，拌和的温拌混合料性能可以达到热拌混合料的性能要求。

(3)温拌、热拌沥青混合料的三项路用性能基本相同，表明温拌剂可以非常有效的弥补由于混合料温度的降低，带来无法压实的缺陷。

(4)通过旋转压实过程中，压实曲线的比较，发现添加DAT-5温拌剂的混合料压实效果与热拌基本一致，也说明了DAT-5温拌剂用于沥青混合料，在较低温度下可起到表面活性的作用，使混合料相对较为容易压实。