1.現(xiàn)行馬歇爾瀝青混合料設(shè)計方法的局限性
該法由密西西比州公路局布魯斯·馬歇爾（Bruce Marshall）提出，其特點是注意到瀝青混合料的穩(wěn)定度/流值，密實度/孔隙率特性。進行這樣的分析以產(chǎn)生HMA混合料耐久性所適合的空隙比例。但是，馬歇爾擊實方式不可避免的會造成集料破碎，影響試件的最終試驗結(jié)果，如空隙率和用油量?，F(xiàn)行的馬歇爾設(shè)計的一套指標主要是針對密級配常規(guī)瀝青混合料制定開發(fā)的，對某一些聚合物改性瀝青，例如SBS改性瀝青，流值超過40仍然能用，雖然新版規(guī)范的技術(shù)指標作了一些改進，但仍需進行深入研究。根據(jù)眾多學者的研究，馬氏沖擊壓實沒有模擬實際路面形成的混合料壓密特性。產(chǎn)生的指標，如穩(wěn)定度，流值等不能反映熱拌瀝青混合料（HMA）的抗剪強度。從而與路面的破壞，如車轍、疲勞和低溫開裂并不相關(guān)，也就不能預(yù)防路面早期破壞。因此，這個帶有經(jīng)驗性質(zhì)的方法逐漸顯示出局限性。
2.Superpave瀝青混合料體積設(shè)計法的概念
為了克服現(xiàn)行瀝青混合料設(shè)計方法存在的一些缺點，建立瀝青混合料性能與瀝青路面使用性質(zhì)的直接關(guān)系，美國經(jīng)過1987~1993年6年的努力，提出了一套全新的瀝青混合料設(shè)計方法——Superpave瀝青混合料體積設(shè)計法。Superpave混合料設(shè)計系統(tǒng)根據(jù)項目所在地的氣候和設(shè)計交通量，把材料選擇與混合料設(shè)計都集中在方法中，該方法要求在設(shè)計瀝青路面時，充分考慮在服務(wù)期內(nèi)溫度對路面的影響，要求瀝青路面在最高設(shè)計溫度時能滿足高溫性能的要求，不產(chǎn)生過量的車轍；在路面最低設(shè)計溫度時，能滿足低溫性能的要求，避免或減少低溫開裂；在常溫范圍內(nèi)控制疲勞開裂。對于瀝青膠結(jié)料，采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗來模擬瀝青混合料在拌和站與攤鋪過程中的老化；采用壓力老化容器模擬瀝青在路面使用過程中的老化。對于集料，在進行瀝青混合料集料級配設(shè)計時，采用控制點與限制區(qū)的概念來限定、優(yōu)選試驗級配設(shè)計。對于瀝青混合料試件采用旋轉(zhuǎn)壓實儀制備。在試件壓實過程中，記錄旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)與試件高度的關(guān)系，從而對瀝青混合料的體積特性進行評價。
3.我國的SAC
沙慶林院士曾經(jīng)撰文（《公路》2003.8第6期）詳細介紹了當前密實式熱拌混合料礦料級配的發(fā)展方向是粗集料斷級配。SAC系列就是我國自主研究開發(fā)成功的粗集料斷級配瀝青混凝土。它從1988年11月底初完成的正定試驗路，至今經(jīng)過16年的不懈努力，潛心研究，已在2000Km以上的高速公路上得到應(yīng)用。
4.Superpave與SAC的比較
Superpave與SAC兩個最顯著的區(qū)別：一是儀器設(shè)備的不同Superpave使用旋轉(zhuǎn)壓實儀，SAC主要還是馬氏擊實儀；二是礦料級配，Superpave雖然提出最大密實度線，但級配的確定依賴于經(jīng)驗，沒有建立與結(jié)構(gòu)行為有關(guān)的級配設(shè)計方法，SAC則不然。Superpeave的主要內(nèi)容之一是提供礦料級配組成的方法和具體的礦料級配。Superpave雖然不再直接使用Fuller公式來計算級配曲線，但仍按此公式畫一條最大密度線后，以此為基礎(chǔ)，在此線的上下設(shè)置7個控制點和一個限制區(qū)作為設(shè)計礦料級配或礦料顆粒組成曲線的依據(jù)。
如圖-1 1 0.45次方級配曲線
Superpeave并不主張用類似圖上對角線的連續(xù)級配，它要求級配曲線既通過圖上的7個控制點之間，又不要進入限制區(qū)（后來同濟大學的一些試驗證明通過限制區(qū)的礦料級配，其瀝青混凝土的性質(zhì)甚至還優(yōu)于不通過限制區(qū)礦料級配瀝青混凝土的性質(zhì)。實際上，在美國早就不用限制區(qū)）。這樣的級配曲線不再是連續(xù)級配，在美國通常要求級曲線處限制區(qū)的下面，并稱其為粗集料級配。Superpeave礦料級配組成的發(fā)表，實際上等于在美國放棄了使用近百年的傳統(tǒng)連續(xù)級配，應(yīng)該說，Superpave礦料級配設(shè)計方法沒有明確的原則，屬于經(jīng)驗性的。
SAC礦料級配的設(shè)計原則是用粗集料形成骨架，用細集料填充骨架中的孔隙，使設(shè)計的瀝青混凝土，既密實空氣率小使水不容易透入，又具有較高的高溫抗永久形變能力。SAC礦集料級配分三部分，粗細集料的分界統(tǒng)一為4.75mm，即大于4.75mm為粗集料，4.75~0.075mm為細集料，小于0.075mm為填料。通常使用三個控制點，第一個控制點是標稱最大粒徑的通過量，如95%，97.5%或100%，第二個控制點是4.75mm篩孔的通過量如30%，35%或40%，第三個控制點是0.075mm篩孔的通過量，如4~10%之間的某一個值，必要時也可以在4.75mm和0.075mm之間再設(shè)一個控制點，如1.18mm。對于礦料能配不再像以前的那樣，對粗細級配給出一個較寬的級范圍，而是通過計算公式確定一根礦料級配曲線?；居嬎愎饺缦拢?
Pdi=A(di/Dmax)B
式中：Pdi-----------篩孔尺寸di的通過量；
D(中國瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com)max --------各部分礦料的最大粒徑（mm）；
di -----------某篩孔尺寸（mm）；
A 、B------系數(shù)；
SAC礦料級配設(shè)計還有一個顯著特點是在礦料級配確定后，還要利用粗集料的干搗實空隙率VCADRC和瀝青混凝土中粗集料的空隙率VCAAC進行檢驗。以期建立與結(jié)構(gòu)行為有關(guān)的級配設(shè)計方法。
VCADRC方法是對礦料級配的原材料(含瀝青)進行礦料級配檢驗。調(diào)整以及重新取得符合要求的配合比和相應(yīng)的礦料級配，供做目標配合比應(yīng)用。其基本原理是以風干粗集料的不同密度（如干搗密度，一般密度和疏松密度）時的孔隙率VCADR為基礎(chǔ)，將其減去預(yù)留空隙率Va，即VCADR-Va后的可用孔隙率（用VCADRU表示）為標準，對于骨架密實結(jié)構(gòu)，細集料，填料和瀝青的體積率之和（可簡稱瀝青膠砂體積，并用VOLma,B表示）恰好填滿VCADRU。
VCAAC方法是用于對制成的瀝青混凝土試件進行礦料級配檢驗，調(diào)整以及最終取得符合要求的配合比和相應(yīng)的礦料級配，供做生產(chǎn)使用。其基本原理是，對于骨架密實結(jié)構(gòu)瀝青混凝土中粗集料骨架間的孔隙率，恰好被細集料，填料和瀝青的體積率之和（可簡稱瀝青膠砂體積，并用VOLma,B表示）以及預(yù)留空隙率Va所填滿。通過檢測建立與結(jié)構(gòu)行為有關(guān)的礦料級配設(shè)計方法，使粗集料真正實現(xiàn)嵌擠作用。這是SAC設(shè)計的一個突破。
5 Superpave與SAC能否有機結(jié)合
既然SAC與Superpave各有其優(yōu)缺點，那么能否實現(xiàn)二者的完美統(tǒng)一，譬如：使用SAC的體積法級配設(shè)計理念，Superpave的旋轉(zhuǎn)壓實儀、膠結(jié)料PG分級及混合料性能評估、材料選擇方法等。
綜上所述，提出一種新的混合料設(shè)計方法設(shè)想，筆者稱之為中國式Superpave,混合料設(shè)計過程如下：
1.材料選擇
根據(jù)工程所在地的氣溫條件選擇瀝青膠結(jié)料，依據(jù)交通量標準選定集料。
2.集料級配選擇
按照SAC礦料級配設(shè)計方法選擇集料級配，對級配組成的控制仍然使用FHWA0.45次冪圖。
3.確定瀝青用量
按估算的初始瀝青用量；初始瀝青用量的±0.5%和±1.0%用SGC成型試件，按Superpave水準Ⅰ選擇瀝青用量。
4.對選定的混合料進行體積性質(zhì)和水敏感性驗證
按我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）要求進行車轍試驗和水損害試驗?；旌狭侠匣鶕?jù)PP2短期老化試驗，水敏感性根據(jù)T283（或可根據(jù)我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ052-2000,T0729-2000方法進行，但空隙率應(yīng)與T283相同，Va=7%）。
以上是筆者在總結(jié)前輩科研成果的基礎(chǔ)上，提出的一種瀝青混合料體積法設(shè)計的新思路，正確與否還有待實踐檢驗，譬如：VCADRC與VCAAC成型狀態(tài)的前后一致性，體積測定的準確性等，在試驗體系尚存在許多方面可導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差；且無論級配類型，集料級配都以0.45mm為粗細臨界尺寸，欠妥；級配曲線在0.45次方圖上是走S形還是V形，還需進一步研究。
參考文獻：
1.瀝青路面工程手冊張登良 人民交通出版社 2004.1
2.多碎石瀝青混凝土SAC系列的設(shè)計與施工 沙慶林 人民交通出版社 2005.7
3.《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004 人民交通出版社 2004.11
4.《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ052-2000人民交通出版社 2000.8
