Superpave与针入度体系在沥青胶结料性能评价中的差异分析

靳 燕

(四川公路桥梁建设集团有限公司技术中心)

1 引 言

近年来，我国各省高速公路迎来了大规模的建设与发展，在引进新技术，推广新应用方面均取得了突破性进展，但是无论排水降噪沥青路面的应用，还是长寿面沥青路面的推广，仍然面层均以沥青路面为主。纵观已建高速路面，沥青路面在早期均出现了不同程度的路面病害，而且这种早期病害往往与原材料的控制不无关系。作为沥青混合料重要的组成之一

——沥青胶结料，与集料的粘附性以及路面各种路用性能的形成具有重要的意义。然而，我国现行的沥青胶结料或沥青混合料的评价体系均为经验型或半经验型，尤其是沥青性能的评价仍然采用针入度分级体系，而针入度分级体系是经验型的评价方法，并不能与热拌沥青混合料的性能有直接的联系，现行的规范对这种的关系的建立均是基于经验性的;而美国PG 分级体系旨在评价沥青结合料的性能。因此，近来年Superpave 沥青混合料试验与技术在我省乃至我国高速公路建设中均有一定的应用。

目前，基于美国夏普技术在沥青胶结料性能评价体系中的应用已有众多科研成果，本文基于我国已有研究成果，从胶结料性能角度分析了Superpave 与针入度体系的差异，并对两个典型的试验结果进行了分析。

2 Superpave 与针入度体系的差异

(1)基于经验性的针入度和延度试验与沥青混合料的性能之间是通过经验性的关系连接的;而Superpave 的动态剪切流变仪、弯曲流变仪所测试指标所表征的物理意义与现场混合料的施工、路面性能(即对沥青路面高温车辙、疲劳开裂、低温开裂病害的表征)直接相关，如现场摊铺、压实温度可以通过布氏旋转粘度仪所测定的粘度确定，而沥青老化前路面的高温性能、低温性能可通过DSR 与BBR 所测定的物理指标予以表征。

(2)我国规范所采用的针入度、延度、粘度等技术指标值并不考虑所应用的气候条件、地理位置等外界因素，均在标准温度下进行评价(针入度通常采用25℃，而普通沥青的粘度通常采用60℃);而Superpave 虽然对DSR、BBR 等试验所测定的技术指标的标准采用统一值(如DSR:原样沥青G* /sinδ 不小于1.0kPa，短期老化后的沥青G* /sinδ 不小于2.2 kPa，长期老化后的沥青G* /sinδ 不大于5000 kPa;BBR:蠕变劲度不大于300，m 值不小于0.3)，但是通过对工程所在地的普遍气候可选择满足规范要求的温度予以试验，实质上是选择PG 分级对应的结合料等级。

(3)针入度分级体系对温度的考虑相对较局限(如改性沥青最低试验温度为5℃的延度)，并没有对工程所在地温度的变化范围予以全面考虑;但是如上所述，Superpave 对沥青的低温劲度等试验方法均有规定，考虑普遍温度范围较为全面。

(4)沥青路面随着服务年限的延长，沥青老化的不断加剧，路用性能均会出现不同程度的衰减，但是目前我国的规范仅通过旋转薄膜老化或薄膜老化考虑了生产和施工期间的短期老化(主要采用的评价指标为短期老化后的针入度比与延度)，并没有对长期老化进行具体的规定和配套的试验方法;而Superpave 体系纳入了沥青生产、应用整个寿命中的三个关键阶段:沥青混合料拌合之前，基质沥青的运输、储存及加工(通过不进行老化的原样沥青试验进行表征)沥青混合料拌合、摊铺、碾压过程中的短期老化(通过旋转薄膜烘箱RTFOT 进行表征)在自然因素、交通荷载作用下，随着时间的延长，沥青结合料的长期老化(通过压力老化仪PAV进行表征)

(5)针入度分级体系可能更适应于评价普通沥青，而目前我国大部分地区的沥青路面的上面层均采用改性沥青，部分地区中面层也开始采用改性沥青，改性沥青的使用越来越普遍;而美国的Superpave 体系专门为沥青胶结料制订的，可用于评价改性或普通沥青，适用范围较大。

但是Superpave 体系也存着这明显的不足，比如设备昂贵，操作较为复杂，推广难度较大，不适应与施工现场测试，并且未考虑沥青储存稳定性等指标。

3 沥青胶结料性能试验分析

3.1 Superpave 规范的主要技术指标

Superpave 体系是基于路用性能的评价体系，其评价指标肯定有益于现有的针入度分级体系，具体试验方法及指标见表1。

3.2 Superpave 与针入度体系测试的试验结果分析

基于对Superpave 与针入度体系差异的分析可见，针入度体系与Superpave 体系对同一沥青性能评价的结果可能并不相同，从国内某沥青厂家生产的不同批次沥青实验结果中不满足要求的两个典型试验结果(如表2，SBS 改性沥青)可得证。

表1 Superpave 沥青结合料试验方法及指标

表2 SBS 改性沥青试验测试结果

续表2

因此，在现阶段沥青质量控制的应用中，建议将常规指标与Superpave 指标均作为沥青质量控制的技术指标，将针入度、延度、软化点与G* /sinδ 作为主要评价指标，并将控制短期老化后的各项指标作为沥青质量控制的关键。另外，建议在生产过程中对SBS 改性剂的掺量进行严格控制，以提高沥青胶结料的性能。

4 结 论

虽然美国Superpave 规范已在众多国家有所应用，但是我国沥青性能的评价仍然以针入度体系为主，通过对Superpave 与针入度体系差异以及两者优劣性的分析，Superpave适应范围更广，对性能的评价更贴近于实际，但是并不适应于现场评价，而针入度体系操作简单，易于应用。基于上述分析及室内典型试验结果的研究，建议将常规指标与Superpave 指标均作为沥青质量控制的技术指标，并在沥青质量检测过程中严格控制关键阶段(短期老化)与关键指标(针入度、延度、软化点与G* /sinδ)的试验结果。

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