上面层目标配合比设计报告.doc

编号：XXXXXX001

XX省道XXX段改造工程上面层
Sup13 橡胶改性沥青混合料目的配合比设计报告

XXXX工程集团有限公司
XXX年XX月XX日

原 材 试 验 检 测 报 告

委托单位
XX工程建设指挥部
建设单位

工程名称

监理单位

样品名称
石灰岩集料、橡胶改性沥青、矿粉
检测类别
委托检查
样品数量
1#料150kg、2#料100kg、3#料100kg、矿粉10 kg、橡胶改性沥青15 kg
规格型号
1# 5~15mm、2# 3~5mm、
3# 0~3mm
生产厂家

送样日期

送样人
XX
见证人
//
样品状态
正常，可检
实验日期
XXXX
检测地点
XXXX
检测环境
XX
检测项目
Sup13目的配合比设计
报告编号
XXX
检测仪器
数显电热鼓风干燥箱（101A）（QR-003）、沥青混合料拌和机（SDJ-20）（QR-004）、马歇尔电动击实仪（MDJ-I）（QR-007）、旋转压实仪（AFGIC）（QR-009）、全自动马歇尔稳定度仪（LD-190）（QR-015）、真空理论密度仪（C55JXHRL-4205）（QR-011）、循环式恒温水浴（SDSY-65）（QR-013）、电子天平（TSCALE）、自动车辙实验仪（TAT-II）（QR-010）等
检测依据
JTG E42-2023、JTG E20-2023、JTG F40-2023、AI-SP2
《江苏省高速公路沥青路面施工技术规范DB32/T1087-2023》
检测数据
参见报告
检测结论
符合相关设计规定
备 注
//
编制： 审核： 签发：
一、概述
XX工程建设指挥部委托，XX集团有限公司对XX段改造工程上面层Sup13橡胶改性沥青混合料进行目的配合比设计。室内目的配合比设计方法参考美国Superpave沥青混合料设计标准（AI-SP2）进行，并依据我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2023）的规定进行马歇尔实验，提供Sup13室内配合比的马歇尔实验技术数据。根据目的配合比设计结果，进行了水稳定性能（浸水马歇尔实验、冻融劈裂实验）、高温动稳定度实验验证。
二、原材料
本次实验所用集料为XX料场产石灰岩，沥青为橡胶改性沥青，所有原材料均由委托单位送样，依据Superpave 设计规定，进行了集料性质实验（实验结果汇总于表2-1）和各种矿料及沥青的密度实验（实验结果汇总于表2-2）。
表2-1 集料性质实验结果汇总表
实验项目
实验值
Superpave规范规定
粗集料棱角性（%）
100
100%
细集料棱角性（%）
48
>45%
细长扁平颗粒（％）
8.3
<10%
洛杉矶磨耗值（％）
24.8
<35～45%
坚固性（％）
3.0
<10～20%
粘土含量（砂当量）（％）
82
>60%
表2-2 集料与沥青密度实验结果汇总表
矿 料
表观相对密度
毛体积相对密度
吸水率（%）
1# 料
2.699
2.671
0.39
2# 料
2.698
2.669
0.40
3# 料
2.680
2.585
1.37
矿 粉
2.720
//
//
沥青密度
1.045
三、设计集料结构的选择
1. 依据Superpave设计的一般方法，在选择设计集料结构时，一方面调试、选出粗、中、细三个级配，根据集料的性质（密度和吸水率）计算出三个级配的初始用油量。然后用初始用油量成型试件，根据实验结果，计算出这三个级配的沥青混合料在空隙率为4%时所需的沥青用量及相应的沥青混合料其他体积性质，矿料间隙率（VMA）、饱和度（VFA）、矿粉与有效沥青之比（F/A）、初始旋转次数的压实度（%Gmmat in）等。表3-1为各种集料的筛分实验结果，表3-2为三个调试级配的料堆配合比，表3-3为三个实验级配各筛孔尺寸通过率明细表，表3-4为估算沥青用量汇总表。
表3-1 各种集料料堆的筛分结果
筛孔

规格
通过筛孔（方孔筛，mm）百分率（%）
19
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1#
100
94.8
77.5
1.1
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
2#
100
100
100
70.4
0.7
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
3#
100
100
100
100
90.6
57.9
36.4
20.4
13.7
10.2
矿粉
100
100
100
100
100
100
99.1
98.0
96.9
85.9
表3-2 实验级配料堆配合比组成
矿 料
级配1
级配2
级配3
1#
51.0
49.0
47.0
2#
13.0
13.0
13.0
3#
34.0
36.0
38.0
矿粉
2.0
2.0
2.0
表3-3 实验混合物级配明细表
筛孔尺寸
通过率（%）
级配1
级配2
级配3
19
100.0
100.0
100.0
13.2
97.3
97.4
97.5
9.5
88.5
89.0
89.4
4.75
45.7
47.7
49.7
2.36
33.0
34.8
36.6
1.18
21.8
23.0
24.2
0.6
14.5
15.2
16.0
0.3
9.1
9.5
9.9
0.15
6.8
7.0
7.3
0.075
5.3
5.5
5.7

图1 初试三种级配曲线
表3-4 估算沥青用量汇总表
实验级配
Gsa
Gsb
Gse
Vba
Vbe
Ws
Pbi
（%）
1
2.693
2.642
2.683
0.013
0.102
2.269
5.03
2
2.692
2.640
2.682
0.013
0.102
2.268
5.04
3
2.692
2.638
2.681
0.014
0.102
2.268
5.06
表中：Gsa––––级配集料表观相对密度；
Gsb––––级配集料毛体积相对密度；
Gse––––级配集料有效相对密度；
Vba––––集料吸取的沥青胶结料体积；
Vbe––––有效沥青胶结料的体积；
Ws––––每立方厘米混合料中集料质量；
Pbi––––估算沥青用量。
2. 实验级配的评价
根据各个级配的估算沥青用量，用5.0%的沥青用量成型试件，拌和及成型温度根据经验拟定，采用旋转压实仪成型试件，设定旋转压实仪的单位压力为0.6MPa。根据交通量选择压实次数N最初=8次，N设计=100次，N最大=160次。将旋转压实次数设定在N设计，本次实验为N设计=100次，估算沥青用量下各级配旋转压实实验结果汇总于表3-5。

表3-5 三种实验级配旋转压实实验结果汇总表
压实次数
级配1
级配2
级配3
试件1
试件2
试件1
试件2
试件1
试件2
N设计（8次）高度（mm）
129.2
128.9
126.4
126.1
124.3
124.1
N设计（100次）高度（mm）
115.1
114.8
113.4
113.1
112.2
111.6
空气中重（g）
4850.3
4834.2
4849.1
4835.4
4844.2
4837.2
水中重（g）
2817.6
2808.2
2823.8
2815.9
2826.6
2822.3
饱和面干重（g）
4861.6
4845.4
4856.6
4843.1
4849.6
4842.5
毛体积相对密度
2.373
2.373
2.385
2.385
2.395
2.394
初始压实度（%）
85.06
86.14
86.85
设计次数压实度（%）
95.49
96.03
96.40
最大理论相对密度
2.485
2.484
2.484
表3-6 三种级配估算沥青用量实验结果评价表
级配
4%空隙率
沥青用量（％）
VMA（％）
（设计次数）
VFA（％）
（设计次数）
粉/有效沥青比例
初始次数
压实度（％）
1
5.23
14.57
72.54
1.16
85.06
2
5.04
14.17
71.77
1.26
86.14
3
4.90
13.82
71.06
1.35
86.85
Superpave标准
≥14.0
65～75
0.6～1.2*
≤89.0
注：*表达当级配通过限制区下方，粉胶比可增长到0.8～1.6。
表3-6为三种级配估算沥青用量实验结果评价表。依据表3-6的评价指标，可以得出级配1、2均能满足Superpave 设计规定，根据经验选择级配2为设计级配。
3. 选择设计级配的沥青用量
设计级配拟定后，就要拟定设计沥青用量Pb，所谓设计沥青用量就是指在设计旋转压实次数下得到空隙率为4%的沥青用量。根据Superpave 设计方法，一般选择四种沥青用量，它们分别为Pb、Pb±0.5%、Pb+1%。由表3-6结合经验取Pb为5.0%，因此，四个沥青用量分别为： 4.5%、5.0%、5.5%、6.0%。在进行拟定选择级配沥青用量的实验时，压实次数应设定在N设计，本次N设计=100次。

表3-7 设计级配四种沥青用量实验结果汇总表
沥青用量(%)
4.5
5.0
5.5
6.0
试件编号
1
2
1
2
1
2
1
2
高度（mm）
8次
127.7
127.5
126.2
126.3
125.4
125.7
123.9
123.8
100次
114.3
114.2
113.0
113.4
112.3
112.5
111.8
111.6
空气中重（g）
4858.5
4856.8
4847.2
4863.4
4843.8
4864.4
4864.4
4851.6
水中重（g）
2818.5
2817.2
2821.0
2829.8
2820.9
2834.3
2839.8
2831.1
饱和面干重（g）
4867.1
4865.4
4852.9
4869.4
4848.1
4868.5
4867.7
4854.8
毛体积相对密度
2.372
2.371
2.386
2.384
2.389
2.391
2.399
2.397
初始压实度（%）
84.83
86.09
86.74
88.31
设计压实度（%）
94.74
96.02
96.89
97.92
最大理论相对密度
2.503
2.484
2.467
2.449
表3-8 四种沥青用量沥青混合料体积性质
沥青用量（%）
在设计压实次数时
矿粉/有效沥青比例
初始压实度（%）
压实度（%）
VMA（%）
VFA（%）
4.5
94.74
14.22
63.03
1.41
84.83
5.0
96.02
14.18
71.89
1.25
86.09
5.5
96.89
14.44
78.48
1.12
86.74
6.0
97.92
14.62
85.77
1.01
88.31
4.99(插值)
96.00
14.18
71.79
1.25
86.08
Superpave标准
≥14.0
65～75
0.8～1.2*
≤89
注：*表达当级配通过限制区下方，粉胶比可增长到0.8～1.6。
·根据表3-8中，4.5%、5.0%、5.5%、6.0%四个沥青用量的体积性质，得到设计沥青用量为4.99%及其相应的体积性质。

图2 沥青混合料Superpave体积指标与沥青用量关系曲线
4. 验证
依据第3节中得到的设计沥青用量4.99%，根据经验采用沥青用量5.0%成型试件，验证该沥青用量在最大压实次数N最大=160次时相应的体积性质指标，实验结果汇总于表3-9。
表3-9 设计沥青用量验证实验结果表
沥青用量（％）
设计次数时
F/A
初始压实度（%）
最大压实度（％）
压实度（％）
VMA（％）
VFA（％）
5.0
96.02
14.18
71.89
1.25
86.09
97.05
Superpave标准
≥14.0
65～75
0.6～1.2*
≤89
≤98
注：*表达当级配通过限制区下方，粉胶比可增长到0.8～1.6。
5. 设计结果
通过以上实验和分析，级配2为设计级配，配合比为1#：2#：3#：矿粉=49.0%：13.0%：36.0%： 2.0%。其相应的混合料体积指标列于表3-10。
表3-10 混合料体积性质表
混合料特性
设计结果
Superpave标准
VMA（%）
14.18
≥14.0
VFA（%）
71.89
65～75
DP
1.25
0.6～1.2*
%Gmm（最初）
86.09
≤89
%Gmm（最大）
97.05
≤98
注：*表达当级配通过限制区下方，粉胶比可增长到0.8～1.6。
四、马歇尔实验结果汇总表
依据Superpave设计方法得到的Sup13沥青混合料，采用马歇尔实验方法成型试件，得到相应的马歇尔指标，实验结果汇总于表4-1。
表4-1 Sup13马歇尔实验技术指标表
实验项
实验结果
规定
击实次数（次）
正反75次
正反75次
稳定度（KN）
12.66
≮8
流值（0.1mm）
26.4
20~50
空隙率（%）
5.09
4.0～6.0
沥青饱和度（%）
66.91
60～70
矿料间隙率VMA（%）
15.39
≥14
五、高温稳定性实验、水稳定性实验
为了检查Sup13 橡胶改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性，按照有关规范进行了浸水马歇尔实验、冻融劈裂实验、60℃车辙实验，实验结果汇总于表5-1、表5-2、表5-3。
表5-1 浸水马歇尔实验结果
混合料类型
马歇尔稳定度（kN）
浸水马歇尔稳定度（kN）
残留稳定度S0（%）
规定（%）
Sup13
12.71
11.15
87.7
≥85
表5-2 冻融劈裂实验结果
混合料类型
无条件劈裂强度（MPa）
条件劈裂强度（MPa）
TSR（%）
规定（%）
Sup13
0.5784
0.5082
87.9
≥80
表5-3 车辙实验结果汇总表
混合料
类型
沥青用量（%）
动稳定度（次/mm）
1
2
3
平均
规定
Sup13
5.0
4600
4615
4580
4602
≥3000
六、目的配合比设计结论
采用委托单位组织送样的集料、矿粉和橡胶改性沥青等原材料，参考美国Sup13设计标准进行室内配合比设计，得到最佳沥青用量为5.0%（油石比为5.3%），通过旋转压实和马歇尔实验验证，其空隙率、VMA、VFA（饱和度）等均能满足规定；通过车辙实验得到其动稳定度满足规定；由浸水马歇尔实验、冻融劈裂实验知，该级配抗水害性能满足规定；因此本次目的配合比设计结果可作为生产配合比设计依据。