摘要：Superpave混合料的性能，对原材料的质量控制，设计原理，与AC-I型沥青混合料的对比。
关键词：Superpave、质量控制、马歇尔试验。
一、前言
近年来，我国高速公路和城市快速干道发展很快。其中，高速公路总里程已仅次于美国居世界第二位。沥青混凝土路面具有强度高、平整性能好等优点，因而它广泛用于我国高等级公路。
已通车的高等级公路大部分质量是好的，但也确实存在一些不可忽视的问题。高速公路建设中沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜。沥青路面的早期破坏主要有两种，其一为雨季出现的水损坏，其二为高温季节出现的车辙。前者更为常见。沥青路面发生早期破坏，除了施工工艺与质量控制方面的原因外，沥青混合料设计不当，或者缺乏一个比较规范的混合料设计方法也是主要原因之一。
世界各国针对这些问题在八十年代和九十年代提出了许多改进路面性能的设计方法。其中美国Superpave为代表的密级配混合料设计方法和德国SMA为代表的开级配混合料设计方法最具有代表性。SMA是由沥青、纤维稳定剂 、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料，有着优良的路用性能，但要增加工程投资。而美国的Superpave研究成果采用“高性能沥青混合料”，其特点是：抵抗车辙的能力强；有良好的密实性，基本上不透水，能有效的防止和减少水损坏，使用寿命比普通沥青混凝土长；有较好的构造深度，抗滑能力强，施工工艺与普通沥青混凝土相同，投资与普通沥青混凝土相差无几，有着广泛的运用前景。
二、Superpave对集料的要求和现有存在的问题：
1．Superpave对原由的集料试验方法进行了改进，提出了集料的两个要求：一致特性和料源特性。一致特性包括：粗集料的棱角性，细集料的棱角性，粗集料的扁平细长颗粒及细集料的砂当量；料源特性包括：坚固性，安定性及有害物质。通过以上规定，主要目的是提高其内摩阻角，从而提高混合料的抗车辙能力，保证在搅拌和碾压时集料不碎裂，并保证沥青与矿料之间的粘结力。
2．集料的质量管理是我国沥青路面工程中的薄弱环节。因此，加强对集料的管理刻不容缓。
1）集料中小于0.075㎜颗粒含量因严格控制。
2）集料因有适当的破碎加工方法，这两年通过省厅对料场准入制考核以有一定的改善，但仅对供应高速公路的料场。
3）集料来源不同，造成筛孔尺寸混乱，实际级配与配合比设计所采用的级配有很大的差距。
集料是沥青混合料中的重要组成部分，合格的集料对提高沥青混合料路用性能有很重要的影响。
三、Superpave沥青混合料设计原理
1．Superpave确定了沥青混合料压实试验。室内压实是利用Superpave旋转压实仪成型，旋转压实仪是一种全新的压实成型设备，它的主要功能是成型试样，同时在成型过程中采集数据，设计人员还同时可以控制试样的压实度。
沥青路面早期的性能取决于沥青混合料的性能和压实的效果。因此Superpave进行松散混合料的短期老化试验，其实验条件为135℃加热4个小时。
2．Superpave沥青混合料设计系统的主要成果是提取了性能试验和性能预测模型，且试验结果可以用于预测路面的实际性能，换句话说，Superpave沥青混合料设计结果可以根据ESAL值预测使用期内路面的性能及路面在行车荷载作用下出现车辙、疲劳开裂和低温开裂的时间。
有两种以性能为基础的试验方法，Superpave剪切试验（SST）和间接拉伸试验（IDT）。
利用SST进行各种温度下的试验以模拟路面温度的改变，它的主要目的是进行疲劳试验。
IDT主要进行材料的蠕变和拉伸强度试验，这种试验利用一个垂直向的荷载在径向截面上加一个荷载以测定材料的劈裂强度。
在Superpave试验中，SST和IDT的试验结果主要为性能模型提供输入数据，利用以上模型，设计人员可以预估在沥青胶结料，集料和填料混合以后的混合料的综合性能。
总之，高性能沥青路面是以路用性能为基础的。它的研究包括3个主要环境特征，即高温、低温气候和水。而每一个特征都反映了某种具有代表性的路面病害机理。高性能沥青混合料的设计方法是通过车辙、疲劳开裂、低温开裂、老化速度、水的作用和粘结力损失等来提高和改善沥青路面的工作性能，它真实的反映了材料配比、结构设计和现场施工条件等真实因素，并考虑了包括温度变化、含水量、交通量及荷载组成在内的各种因素的临界特征和数值。
四、马歇尔击实试验和旋转压实的比较
在不同沥青用量条件下，旋转压实方法较马歇尔击实要稳定一些，也就是说，沥青含量的变化对旋转压实的影响较小些，而对马歇尔击实的影响则较明显。这是由于旋转压实和马歇尔击实的作用是不同的，旋转压实对混合料产生揉搓碾压作用，在试验的过程中，有利于集料之间的错动，从而使集料有从新排列的过程。旋转压实的机械作用和沥青都是集料不断密实的原因。而马歇尔击实的过程中，当沥青含量不足时石料的错动会很少，不利与产生集料的重新排列，只有当沥青含量增加时集料的相对移动才可能发生。所以沥青含量对马歇尔击实试件的影响要比对旋转压实仪的影响大。下表是某工地Superpave-20在级配相同沥青含量相同的混合料分别进行妈歇尔击实和旋转压实试验的对比数据（见表一）。
表一某Superpave-20级配各沥青用量与毛体积密度比较表
五、施工中的质量控制
1．施工温度：温度是施工控制的一个非常重要的方面，他应结合沥青粘度进行确定，Superpave混合料相对于AC-I型混合料要粗，温度损失也相对AC型混合料快。
2．混合料离析：沥青混合料的离析是造成路面早期损坏的重要原因，即使暂时没有损坏，对沥青混合料的使用性能也有严重的影响。为了减轻离析，提高沥青混合料的均匀性，在施工阶段应特别注意。
六、结论
自Superpave沥青混合料设计方法在我国实践以来，可以说对道路界是一场新思想的变革，Superpave沥青混合料结构经实践证明较我们传统的密实悬浮类混合料的抗车辙性能有了明显的改善，这一设计方法的最大亮点即为引用了混合料的体积性质作为设计的关键标准，同时旋转压实的成型工艺也较传统的马歇尔击实的成型方法更能模拟实际路面车轮的搓揉作用。但作为一种新的设计方法，我们要用一分为二的观点来看问题，这一设计方法还有许多方面需要我们去研究探讨，例如：在混合料配合比设计中只是单一的以体积指标为标准，并没有引入力学性能指标这是否合适，此外由于Superpave混合料采用的级配较粗，从目前国内已修筑的Superpave路面来看渗水系数过大的路段较多。Superpave混合料级配设计中的限制区对于我国现有的石料性质还需要进一步的试验验证。相信通过大量的研究，我们会对Superpave有更加深层次的认识和改进，从而有利于提高沥青混合料质量，为公路事业做出贡献。
