省际通道通辽至鲁北一级公路是内蒙古自治区东西省际通道与通辽市的连接线，是自治区“三横、九纵、十二出口”的组成部分，也是通辽市最重要的对外通道和经济主干线。工程全长163 km，路线技术等级为平原微丘区一级公路，设计行车速度为100 km／h，面层采用3+4沥青混凝土。本文主要介绍下面层Superpave一19级配设计方法。

    Superpave是1987年美国国会投资1．5亿美元，历时5年开展了旨在改善美国公路使用性能的耐久性的美国战略公路研究计划(SHRP)的重要成果。主要包括一个基于使用性能的沥青胶结料规范(PG体系)，一个混合料的配合比设计方法和一个混合料分析系统。Superpave作为一种新的沥青混合料设计方法，在我国尚未普及。同时，由于其配套设备过于昂贵，因此对采用Superpave方法设计的沥青混合料面层采用马歇尔方法进行施工质量控制，研究其实施的可行性。

1 Superpave—19沥青混合料配合比设计

1．1原材料选择

    (1)沥青：通鲁一级公路工程项目所在地区7年来的最高气温为38．8℃，最低气温为一33．9℃，标准差为2℃。项目所在地的纬度值为43．5°。取使用可靠度(沥青在所处环境下满足使用性能要求的百分比)为70％，利用公式(1)和(2)计算沥青应采用的PG等级为PG64—28，即最高路面设计温度为64℃，最低设计温度为一28℃。

    上述公式用于计算沥青胶结料的高温等级。其中，T(pav)为高温等级；T(air)为7年最高气温；Lat为项目所在地的纬度；H为距离表面层的深度；∮为气温标准差；z为对应于70％可靠度的正态分布系数，z=0．520。

    上述公式用于计算沥青胶结料的低温等级。其中，T(pay)为低温等级；T(aiT)为7年最低气温；其余符号同(1)。

    项目选用壳牌5％SBS改性沥青，标号选用SBS—I—c级，基质沥青为B一90，质量技术性质见表l。

    (2)集料：采用内蒙古自治区阿古拉山的玄武岩，质量技术指标均满足规范要求。

    (3)矿粉：采用内蒙古库伦旗生产的石灰岩质矿粉，质量技术指标满足规范要求。

1．2沥青混合料配合比设计

    Superpave沥青混合料级配设计是通过旋转压实系统设计软件来实现的，主要步骤有：

    (1)根据项目设计情况确定旋转压实次数。根据通鲁一级公路的设计交通量，选择旋转压实仪的压实次数为：初始压实次数Nini=8；设计压实次数Ndes=100；最大压实次数Nmax=160．1。根据集料的筛分情况和Superpave的要求(传过控制避开限制区)，设计3种混合料级配：粗级配，细级配和中间级配各1组，如图1所示。

    (2)计算3种级配的初始沥青用量Pb，用旋转压实仪成型试件。

    (3)如表2所示，将所得沥青混合料的压实特性和体积特性与Superpave规范要求进行比较。确定合成级配1为最终设计配合比，拟定沥青用量为4．5％。

    (4)采用合成级配1的集料比例，并分别按照拟定沥青用量，拟定沥青用量±O．5％，拟定沥青用量一1％四个沥青用量拌和混合料，并进行相关的体积特性和压实特性的试验，其结果如表3所示。

    根据表3的试验结果，绘制沥青胶结料用量与空隙率、VMA、VFA、粉胶比、不同压实次数时的压实度关系曲线图，在关系图上确定出设计沥青用量和设计沥青用量对应的沥青混合料体积特性和压实特性；在胶结料含量与空隙率关系曲线图中找到设计空隙率为4％时所对应的沥青用量，设计的沥青用量为4．6％；在其它关系图中找到设计沥青用量对应的各指标的数值，见表4。

1．3最大压实次数验证

    为了使混合料的抗车辙性能更有保障，Superpave规定了最大压实次数时的最大压实度不能超过98％。

    用4．6％设计沥青用量拌和沥青混合料，在最大压实次数160次下旋转成型2个试件，其密度与压实度结果汇总于表5，压实密度符合Superpave-19的相关要求。

2马歇尔方法对比试验

    按照规范规定，对Superpave沥青混合料设计方法设计的沥青混合料的各项马歇尔技术指标进行试验检测，结果见表6。 

    对确定的级配和设计沥青用量，按照规范和试验规程进行路用性能指标检验，结果汇总于表7。

    以上各项技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)相关要求。

3结论

    (1)以上试验数据表明，Superpave一19沥青混合料下面层有较好的路用性能，可以在本工程的路面结构中使用。

    (2)旋转压实仪的原理是揉搓成形，而马歇尔方法的成形原理是击实。美国NCAT研究表明，采用马歇尔试件成型方法时，双面击实50次的效果，与使用旋转压实仪搓揉次数100次的情况是基本等效的，所以本项目中采取双面75次的击实方法，无法对Superpave设计方法进行很好的验证，反而又回到了马歇尔方法上，建议在以后的验证试验中采用双面击实50次的成型方法。

    (3)在旋转压实仪成型试件的过程中，为保证(115±5)mm的试件高度，必须控制沥青混凝土的质量。目前国内大部分单位采用的4 800妇沥青混凝土在本项目中却未能实现对试件高度的有效控制，发生了多次返工的想象。项目组采用4 550 kg的混凝土，而且随着沥青用量的变化加以适当的调整，取得了良好的效果，因此建议在控制试件高度的时候，应该根据具体的集料性能来加以调整。

    (4)关于限制区的问题，虽然国外的很多研究表明限制区已经没有避开的意义，但对于不同的石料，限制区的作用存在不确定性，而且由于美国和中国的地理位置不同，材料性能有很大的差异，所以不能盲目照搬美国的成果，应该多做相关的研究。