高性能沥青混合料目标配合比设计示例

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1、 为了便于大家更好的掌握高性能沥青混合料的设计方法，本文以某高速路下面层，高性能沥青混合料目标配合比设计为示例，完整地介绍了高性能沥青混合料配合比设计的全过程，希望对大家有所帮助。 设计类型：AC-20型沥青混凝土 沥青根据建设项目的气候特征和交通荷载等因素，综合考虑，采用SBR改性沥青。要求达到PG分级指标PG64-28指标以上。且满足改性沥青的各项技术指标要求。具体试验结果见表1。 表1 兰炼90号B级道路石油沥青试验结果 检 验 项 目试验结果AH-90试验方法针入度 (25, 100g, 5s) (0.1mm)608080100T 0604延度 (5cm/min, 15) 不小于 (c

2、m)100100T 0605延度 (5cm/min, 10) 不小于 (cm)2020软化点 (环球法) 不小于 ()4645T 0606溶解度 (三氯乙烯) 不小于 (%) 99.5T 0607针入指数PI -1.0+1.0T 0604薄膜加热试验163, 5h质量损失 不大于(%) 0.6T 0610针入度比 不小于 (%) 65T 0604延度 (10) 不小于 (cm) 6T 0605闪点 (COC) 不小于 () 245T 0611含蜡量 (蒸馏法) 不大于 (%) 2.0T 0615密度 (15) 不小于 (g/cm3)0.996实测记录T 0603动力粘度 (绝对粘度，60) 不

3、小于 (Pa.s) 160T 0620 设计采用海原县油坊源料场的白云岩破碎石料，粗集料料源特性指标检验结果见表2。根据AC-20型的矿料级配范围，将粗集料分为三种规格：S9(10mm-20mm)；S12(5mm-10mm)；S14(3mm-5mm)。粗集料检验结果见表表2 粗集料料源特性指标检验结果检 验 项 目单位S9结果S12结果S14结果技术要求试验方法压碎值 不大于%19.3 28T 0316洛杉机磨耗损失 不大于%28.8 30T 0317表观相对密度 不小于2.8382.8372.8702.60T 0304毛体积相对密度 不小于2.7632.7312.741T 0304吸水率 不

4、大于%1.01.41.62.0T 0304坚固性 不大于% 12T 0314与沥青的粘附性不小于级 4T 0663石料冲击值(对于中下层) 不大于%19.7 28T 0322表3 粗集料加工技术规格检验结果规格名称技术规格公 称粒 径通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）1913.29.54.752.360.6S9要求102095100-01505 结果 96.247.43.91.0 S12要求510 1009010001505 结果 10084.64.73.4 S14要求35 1009010001503结果 10098.77.34.9表4 粗集料加工质量检验结果 试验项目指标检测结果S9S1

5、2S14针片状颗粒含量（%），不大于其中：粒径大于9.5mm，不大于粒径小于9.5mm，不大于15 122.6 18 3.2 水洗法小于0.075颗粒含量(%)，不大于10.51.812.44软石含量(%)，不大于37.9 1）机制砂：本设计选用海原县油坊源料场的白云岩破碎石屑，加工规格符合S16的规格要求。淘洗滤去0.075mm以下颗粒使用。表5沥青混合料用细集料技术质量要求检 验 项 目单 位结果技术要求试验方法表观相对密度 不小于2.8292.50T 0328毛体积相对密度 2.815 坚固性(0.3mm部分) 不小于% 12T 0340亚甲蓝值 不大于g/kg 25T 0346棱角性

6、不小于%44.0445T 0344表6 沥青混合料用填料技术质量要求检 验 项 目单位检测结果技术要求试 验 方 法表观密度 不小于g/cm3 2.50T 0352含水量 不大于% 1T 0103烘干法粒度范围0.6mm0.15mm0.075mm% 1009010075100T 0351外观 无团粒结块亲水系数 1T 0353塑性指数 4T 0354加热安定性 实测记录T 0355采用小鸿沟料场石灰岩磨细的矿粉，亲水系数为0.72，为满足施工要求，0.075mm的通过量必须大于85%。为增加矿料与沥青的粘附力，在混合料中加入矿料总量的2%的消石灰粉替代等量的矿粉，并作为混合料级配的组成部分。

7、2（表7 计算参考级配 (ACS-20)最大粒径（mm）公称粒径（mm）通过以下尺寸筛孔(mm)的质量百分率（%）贝雷法约束参数检验26.51913.2 9.54.752.361.180.60.30.150.075CA(d/2)CA(D/4)FA1FA2FA310010079.164.041.026.116.710.86.94.42.80.6400.3900.410.410.411009575.260.838.924.815.910.36.64.22.70.5580.3580.410.410.411009071.257.636.923.515.19.76.24.02.60.4890.3280.

8、410.410.411001009010071.279.157.664.041.036.926.123.516.715.110.89.76.96.24.44.02.82.60.40.80.250.50.250.50.250.50.250.52.2一般可选择；表8 各级料筛分结果及掺配比例 (ACS-20)规格名称通过以下筛孔的质量百分率（%）1913.29.54.752.361.180.60.30.150.075掺配比例S996.246.92.90 34S1210010084.11.81.80.60.60.60.60.626S1410010010098.62.50.50 10.5S161001

9、0010010082.753.735.225.39.82.127矿粉10010010010010010010010099.282.42.5消石灰10010010010010010010099.999.085.40合成级配98.781.962.940.325.617.212.29.55.32.8 合成级配筛分检验10081.061.740.224.815.910.68.25.02.6 目标级配989877.562.740.225.616.410.66.84.32.8 评价合成级配符合目标级配误差要求2.3 依据新的公路沥青路面施工技术规范 表9 初选级配范围表级配范围通过以下筛孔的质量百分率（%

10、）26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075规范级配范围级配 上限1009062502616128543下限10010080725644332417137合成级配10010081.061.740.224.815.910.68.25.02.6施工级配容许误差 6%5% 2%上限 46.229.8 4.6下限 34.219.8 0.62.4 首先，对施工级配上下限进行检验 按Superpave级配控制点检验 (ACS-20)级配范围通过以下筛孔的质量百分率（%）26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075控制点上限-1009

11、0-49-8下限10090-23-2合 成 级配10010081.061.740.224.815.910.68.25.02.6评价符合Superpave级配控制点按Superpave级配限制区检验 (ACS-20)级配不宜通过的区域(相应以下筛孔的质量通过百分率)（%）筛孔尺寸mm2.361.180.60.3合成级配24.815.910.68.2禁区范围最小34.622.316.713.7最大34.628.320.713.7质检级配上限 下限 评价符合限制区要求0.3 0.150.0751.180.62.3626.51913.29.5164.750102030405060708090100筛孔

12、尺寸（mm）通过率（%）原点与最大尺寸点设计合成级配限制区最小限制区最大值控制点(最小)控制点(最大)最大理论密度线图1 0.45次方指数级配曲线图部分筛孔上限进入表10 设计目标级配及级配范围级配范围通过以下筛孔的质量百分率（%）26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075目标级配 上限10010082.9704934.222.316.711.88.35.8下限1009071.257.636.923.515.19.76.24.02.52.5 确定设计目标级配 3.1 表11 各级集料密度规格名称S9S12S14S16矿粉消石灰沥青公称粒径（mm）10-20

13、5-103-50-3 表观密度 Gia2.7142.7222.7322.72 3.01毛体积密度Gib2.672.6322.6712.6142.6142.5123.013.2 按设计孔隙率、预计的矿料间隙率和密度测定结果，以及合成级配矿料组成，估算沥青混合料最佳油石比（或最佳沥青用量），计算结果如下表。表12 估算最佳油石比（或最佳沥青用量）表粉 胶 比F/B 1.044合成集料表观密度Gsa2.835合成集料毛体积密度Gsb2.777集料面干吸水率 W0.7384集料吸入沥青体积系数C0.736合成集料有效密度Gse2.820单位 混合料中集料质量Gmw2.402空隙率Va4VMA取值13.

14、5集料吸入沥青的体积Vba0.013吸入沥青的油石比Qba0.550有效沥青油石比Qbe3.982最佳初始油石比Qb4.532最佳初始沥青用量Pb4.336有效沥青体积Vbe0.095有效沥青用量Pbe3.809最大理论密度Gmm2.616混合料毛体积密度Gmb2.511（1）压实所用的旋转次数取决于交通量，如表表13 交通量等级与混合料试件旋转压实次数的关系设计ESALs(百万)压实次数应用范围M初始M设计M最大0.365075很轻交通量0.33775115中等交通量3308100160中等至重交通量309125205重交通量 （2）理论最大相对密度（表14 理论最大密度试验结果（真空法）序

15、号沥青用量(%)理论最大密度（g/cm3）试件1试件2平均值13.82.6362.6272.63224.22.6212.6172.61934.62.6012.6102.60645.02.5942.5902.59255.42.5852.5862.586 （3）试样的毛体积相对密度（表15 旋压成型试件体积特性指标结果序号沥青用量(%)毛体积密度理论最大密度（真空法）空隙率VAVMAVFA13.82.5132.6324.5012.9365.2924.22.5102.6194.1513.4069.0534.62.5272.6062.9813.1877.4045.02.5452.5921.9912.9

16、384.6555.42.5582.5861.0912.8791.54沥青用量与空隙率关系图y = -2.245x + 13.269R2 = 0.98050123453.63.844.24.44.64.855.25.45.65.8沥青用量（%）空隙率（%）100mbsasbGPVMAG100aaaVMAVVFAVMA100mmmbammGGVG 从沥青用量与空隙率关系图上，截取Va=4%时的沥青用量为4.15%4.2%。再看沥青用量4.2%时，VMAa=13.4%，VFA=69%。体积指标完全满足要求且与理论配合比基本一致。 选取空隙率Va=4%、VMAa大于最小值，且最好小于最小值加1.5%，

17、如果VMAa大于最小值加1.5%，还应进行滴漏试验检验，检验合格后，VFA也符合要求，则体积指标检验完成。如有出入，则按下式调整沥青用量Pbm或油石比Q。 0.4 (4)bmbaPPV0.4 (4)baQQV 式中：Va是试样测得的空隙率。 接着调整VMA：(4)aaVMAVMAAV 式中：VMAa为试样求得的矿料间隙率。 A系数，当Va4%， A=0.2。表16 压实成型的混合料试件压实性能检测指标设计ESALs要求压实度 (理论最大相对密度 %)M初始M设计M最大0.391.596.098.00.3390.531089.0103030 以目标配合比设计的最佳用油量、表17 马歇尔试验检测结

18、果沥青含量%理论密度kg/cm3表干密度kg/cm3空隙率%矿料间隙率%饱和度%稳定度kN流值cm3.92.6272.4646.21114.7457.913.322.514.22.6192.4855.10914.2764.313.312.684.52.6102.5034.10513.93170.5612.931.38技术标准 36146575824注：对改性沥青混合料,马歇尔试验的流值可适当放宽。试验指标单位夏炎热区(1-1、1-2、1-3、1-4区)夏热区及夏凉区(2-1、2-2、2-3、2-4、3-2区)中轻交通重载交通中轻交通重载交通马歇尔试验标准马歇尔击实法击实次数 (双面)次75试件

19、尺寸mm101.6mm63.5mm稳定度MS不小于kN8流值FLmm241.5424.524体积指标旋转压实仪法成型设计空隙率V (%)%4矿料间隙率VMA (%)不小于相应于以下公称最大粒径(mm)的最小VMA及VFA技术要求 (%)26.51916121313.5沥青饱和度VFA (%)6575表19 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求气候条件与技术指标相应于下列气候分区所要求的动稳定度 (次/mm)试验方法七月平均最高气温 () 及气候分区302030100050010002505002501. 潮湿区2. 湿润区3. 半干区4. 干旱区浸水马歇尔试验残留稳定度 (%)，不小于普通沥青混

20、合料8075T 0790改性沥青混合料8580冻融劈裂试验的残留强度比 (%)，不小于普通沥青混合料7570T 0729改性沥青混合料8075表21 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变（）技术要求气候条件与技术指标相应于下列气候分区的破坏应变 ()试验方法年极端最低气温 ()及气候分区-9.01. 冬严寒区2. 冬寒区3. 冬冷区4. 冬暖区1-12-11-22-23-21-32-31-42-4普通沥青混合料，不小于260023002000T0728改性沥青混合料，不于300028002500表22 沥青混合料试件渗水系数 (ml/min) 技术要求级配类型渗水系数 (ml/min)试验方法密级配沥青混凝土，不大于120T 0730