美国SHRP/SUPERPAVE沥青结合料路用性能规范
美国自20世纪50年代起进行大规模的公路建设,至70年代已经基本上建成州际的公路网。但在1973年世界发生石油危机,由于美国的财政不景气,公路管理、维修的预算大幅度缩 减,公路研究经费匮乏,并导致70年代后期起公路的严重损坏。1982年,汽车超载限制从 1973年的73280lbs(约33.2t) , 提高到800000lbs(约36.3t) , 提高了10%, 对路面的荷载增加了 40%-50%,同时,由于普遍采用子午线轮胎,轮胎的接地压力增加,路面的负荷更加增大。另 一方面,石油危机导致美国炼制道路沥青用的原料油中,中东原油份额大幅度减少,进人80年 代后,从其他国家进口的原油比例又开始大幅度增加,从北海、中东、南美、非洲多方位进口,使 原油的来源复杂化,质量变动大。也就是说,路面荷载增加,再生材料使用和原油变动复杂,使 路面的质量迅速降低,进入了一个被称为“被荒芜的美国公路”的历史时期。尤其是对美国这 样的个人出行和社会经济的90%依靠公路的汽车社会,公路的荒废引起了社会的广泛关注。
在沥青标准规格方面,当时有两方面的问题普遍受到批评:一是沥青标准是使用了几十年 的经验性标准, 尤其是在美国同时存在三个标准(针人度级标准PEN, 原样沥青60℃粘度级标 准AC和RTF OT老化后的粘度级标准AR) , 各州各行其是(图1-3-1, 图1-3-2) (7] , 另外还有各种 改性沥青的各种标准,相当混乱;二是沥青标准指标的试验方法中,没有反映低温性能的指标, 不能评价低温开裂的耐久性。各项指标的试验方法都是经验性的,不能评价改性沥青,而且没 有反映沥青在路面使用过程中经过长期老化的情况等等。因此,要求制定统一的反映沥青在 各个阶段的使用性能,既能反映普通沥青的路用性能,又能评价改性沥青的路用性能的标准的 呼声甚高。
在这样的情况下, 1982年10月美国运输部(DOT) 联邦公路总署(FHWA) 委托国家研究中 心(NRC) 所属的交通运输部(TRB) “在短时间内, 实施集中的、战略性的公路研究计划(Strategic Highway Research Program, 简称SHRP) , 以取得具有投资效益的成果”。这就是美国战略性公路 研究计划SHRP的由来。 美国战略性公路研究计划(SHRP) 是道 路部门的一项划时代的研究项目,它的研究成果将会对国际公路事业做出巨大的贡献。SHRP从1984年设立办公室, 经过1987年10月~1993年3月约5年半的研究,将长期使用性能研究(LTPP) 及各项推广应用的持续性研究转给了FHWA.其中关于沥青的研究成果,包括材料规格、试验方法、混合料配合比设计、使用性能评价等,并将这些成果综合统称为SUPERPAVE(Superior Perfoming Asphalt Pavement) 。SUPERPAVE TM 作为一个注册商标,确切地说可称为“沥青 图1-3-2 美国AC、AR及PEN级沥青标准的关系 及沥青混合料路用性能规范”,或称为“休 泊尔沛福”。这个体系的一整套沥青结合料的路用性能规范(AASHTO MP 1) 和沥青混合料性能 规范, 尤其引人注目。与以往任何一个沥青标准所不同的是, SHRP沥青结合料路用性能规范 是建筑在沥青材料的各项路用性能的基础上提出的评价指标, 因此SHRP的研究者认为, 它不 仅适用于普通沥青, 也适用于改性沥青。目前此规范正由AASHTO和FHWA组织在全国验证、 推广, 以便在近期成为AASHTO的正式标准。
美国SHRP沥青结合料路用性能规范如表1-3-15, AASHTO MP 1将沥青分为四个等级和21 个亚级,四个等级为PG52、PC58、PG64、PG70,亚级从-10℃~-46℃,每6℃一档。PG是Pe- fo mance Grade之词头, 表示反映路用性能, 分级直接采用设计使用温度表示适用范围。如前 所述, SUPERPAVE沥青结合料路用性能等级(PG) 按当地的温度条件确定: 设计最高温度:7d最高平均路面温度; 设计最低温度:年极端最低温度。 同时,根据道路等级、交通量确定保证率为95%(平均值)或98%,例如PG58-28.表示该 级沥青适用于最高路面设计温度不超过58℃,最低路面设计温度不低于-28℃的地区。