目标配合比设计.docx

试 验 检 测 报 告

委托单位

建设单位
//
工程名称

监理单位
//
样品名称
集料、改性沥青、矿粉
检测类别
委托检验
样品数量
1份
规格型号
//
生产厂家
//
送样日期

送样人
//
见证人

样品状态
正常
试验日期

检测地点

检测温度

检测项目
目标配合比
样品编号
PB0801001
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) 、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）、自动车辙试验仪(TAT-II)(QR-010) 、电子天平（TSCALE）、等
检测依据
JTJ052-2000、JTG F40-2004
《江苏省高速公路建设指挥部沥青路面施工技术指导意见汇编》
检测数据
参见附件
检测结论
符合设计要求
备 注
//
检测： 审核： 签发：

一、概述
中面层Sup20改性沥青混合料目标配合比设计。室内目标配合比设计方法依据美国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 F40-2004）的要求进行马歇尔试验，提供Sup20室内配合比的马歇尔试验技术数据。根据目标配合比设计结果，进行了水稳定性能（浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验）、高低温性能试验验证。
二、材料
本次试验所用集料为xx产石灰岩，沥青为xx改性沥青，矿粉为xx产，所有原材料均从现场取样，依据Superpave 设计要求，进行了集料性质试验（试验结果汇总于表2-1）和各种矿料及沥青的密度试验（试验结果汇总于表2-2）。
表2-1 集料性质试验结果汇总表
试验项目
试验值
Superpave规范要求
粗集料棱角性（%）
100
100
细集料棱角性（%）
46.8
>45
细长扁平颗粒（％）
2.6
<10
洛杉矶磨耗值（％）
16.7
<35～45
坚固性（％）
1.3
<10～20
粘土含量（砂当量）（％）
78
>50
表2-2 集料密度试验结果汇总表
矿 料
表观相对密度
毛体积相对密度
吸水率（%）
1# 料
2.734
2.710
0.31
2# 料
2.739
2.706
0.44
3# 料
2.741
2.689
0.71
4# 料
2.742
2.680
0.84
5# 料
2.752
2.698
1.16
矿 粉
2.720
/
/
沥青
1.033
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，首先调试、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，根据试验结果，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）、初始旋转压实次数的压实度（%Gmmat in）等。表3-1为各种集料的筛分试验结果，表3-2为三个调试级配的料堆配合比，表3-3为三个试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

集料
通过筛孔（方孔筛，mm）百分率（%）
26.5
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1#
100
96.4
50.3
3.8
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.1
2#
100
100
97.9
69.3
4.9
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.1
3#
100
100
100
100
97.3
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.2
4#
100
100
100
100
100
95.0
12.7
2.8
0.8
0.8
0.8
0.5
5#
100
100
100
100
100
100
97.4
70.4
40.3
24.0
17.9
11.2
矿粉
100
100
100
100
100
100
100
100
100
99.9
92.0
85.4
表3-2 试验级配料堆配合比组成
矿 料
级配1
级配2
级配3
1#

2#

3#

4#

5#

矿粉

表3-3 试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
26.5

19

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

图1 初试三种级配曲线
表3-4 估算沥青用量汇总表
试验级配
Gsb
(g/cm3)
Gsa
(g/cm3)
Gse
(g/cm3)
Vba
Vbe
Ws
Pbi
（%）
1
2.701
2.740
2.732
0.010
0.088
2.303
4.22
2
2.700
2.741
2.733
0.012
0.088
2.303
4.29
3
2.699
2.741
2.733
0.012
0.088
2.303
4.30
表中：Gsb––––级配集料毛体积密度；
Gsa––––级配集料表观密度；
Gse––––级配集料有效密度；
Vba––––集料吸收的沥青胶结料体积；
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. 试验级配的评价
根据各个级配的估算沥青用量，用4.2%的沥青用量成型试件，沥青混合料的拌和及成型温度根据经验确定，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。根据交通量数据选择压实次数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，本次试验为N设计=100次，估算沥青用量下各级配旋转压实试验结果汇总于表3-5。
表3-5 三种试验级配旋转压实试验结果汇总表
压实次数
级配1
级配2
级配3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
N（8次）高度（mm）

N（100次）高度（mm）

空气中重（g）

水中重（g）

饱和面干重（g）

毛体积相对密度

初始压实度（%）

设计次数压实度（%）
95.49
95.94
96.47
实测理论相对密度
2.552
2.554
2.553
计算理论相对密度
2.555
2.555
2.555
表3-6 三种级配估算沥青用量试验结果评价表
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
4.42
13.37
70.07
1.1
84.00
2
4.31
13.08
69.43
1.2
84.55
3
4.11
12.65
68.37
1.4
85.00
Superpave标准
≥13.0
65～75
0.6～1.2*
≤89.0
注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。
表3-6为三种级配估算沥青用量试验结果评价表。依据表3-6的评价指标，可以得出级配1、2均能满足Superpave 设计要求，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
设计级配确定后，就要确定设计沥青用量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结果，根据经验取Pb为4.2%，四个沥青用量分别为：3.7%、4.2%、4.7%、5.2%。在进行确定选择级配沥青用量的试验时，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试验结果汇总表
沥青用量(%)
3.7
4.2
4.7
5.2
实测理论相对密度
2.570
2.554
2.535
2.514
计算理论相对密度
2.575
2.555
2.536
2.517
试件编号
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
高度(mm)
8次
127.8
128.0
128.2
126.5
126.3
126.8
124.8
125.0
124.8
124.1
123.8
124.2
100次
113.0
112.8
113.3
111.4
112.0
111.8
110.2
109.6
110.4
109.2
109.5
110.3
空气中重（g）
4877.4
4803.5
4812.4
4793.2
4805.1
4803.4
4788.2
4801.3
4793.5
4805.1
4811.7
4796.2
水中重（g）
2888.1
2835.3
2840.6
2843.2
2852.3
2850.5
2848.2
2855.1
2849.7
2859.9
2862.5
2854.1
饱和面干重（g）
4888.2
4814.2
4822.9
4802.1
4813.6
4811.7
4794.3
4808.7
4800.3
4810.4
4815.2
4801.6
毛体积相对密度
2.439

2.463
初始压实度（%）
83.38
84.63
85.45
86.54
设计压实度（%）
94.42
95.84
96.94
97.87
表3-8 四种沥青用量沥青混合料体积性质
沥青用量（%）
在压实次数时
矿粉/有效沥青比例
初始压实度（%）
压实度（%）
（设计次数）
VMA（%）
VFA（%）
3.7
94.42
13.28
57.93
1.4
83.38
4.2
95.84
13.11
68.25
1.2
84.63
4.7
96.94
13.21
76.87
1.1
85.45
5.2
97.87
13.49
84.24
1.0
86.54
4.25(计算)
96.00
13.12
69.11
1.2
84.71
Superpave标准
≥13.0
65～75
0.8～1.2*
≤89
注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。
根据表3-8中，3.7%、4.2%、4.7%、5.2%四个沥青用量的体积性质，通过图表插值法(图2)得到设计沥青用量为4.25%及其对应的体积性质（见表3-8中沥青用量4.25%）。

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4.25%，根据经验采用沥青用量4.2%成型试件，验证4.2%的沥青用量在最大压实次数时，本次N最大=160次, 对应的体积性质指标，试验结果汇总于表3-9。
表3-9 设计沥青用量验证试验结果表
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（％）
4.2
95.93
13.05
68.81
1.2
85.11
97.50
Superpave标准
≥13.0
65～75
0.6～1.2*
≤89
≤98
注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。
5. 设计结果
通过以上试验和分析，级配2为设计级配，配合比为1#:2#:3#:4#:5#:矿粉=26.0%:20.0%:16.0%:12%:23.5%:2.5%。其对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（%）
13.05
≥13.0
VFA（%）
68.81
65～75
DP
1.2
0.6～1.2*
%Gmm（最初）
85.11
≤89
%Gmm（最大）
97.50
≤98
注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。
四、马歇尔试验结果汇总表
依据Superpave设计方法得到的Sup20沥青混合料，采用马歇尔试验方法成型试件，得到对应的马歇尔指标，试验结果汇总于表4-1。
表4-1 Sup20 马歇尔试验技术指标表
试验项
试验结果
要求
击实次数（次）
正反75次
正反75次
稳定度（KN）
13.56
≮8
流值（0.1mm）
30.4
20~50
空隙率（%）
4.93
4.0～6.0
沥青饱和度（%）
64.35
60～70
VMA（％）
13.83
≥13
残留稳定度（％）
87.2
≥85
五、性能验证试验
为了检验Sup20改性沥青混合料的各项路用性能，按照有关规范进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、 车辙试验、小梁弯曲试验，试验结果汇总于表5-1~表5-4。
表5-1 浸水马歇尔试验结果
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（%）
要求（%）
Sup20
13.56
11.83
87.2
≥85
表5-2 冻融劈裂试验结果
混合料类型
无条件劈裂强度（MPa）
条件劈裂强度
（MPa）
TSR（%）
要求（%）
Sup20

84.5
≥80

表5-3 车辙试验结果汇总表
混合料类型
沥青用量（%）
动稳定度（次/mm）
1
2
3
平均
要求
Sup20
4.2
5830
6120
5500
5817
≥3000
表5-4 -10℃小梁弯曲试验结果
混合料
类型
最大荷载
(KN)
跨中挠度
（mm）
抗弯拉强度（MPa）
劲度模量（MPa）
破坏应变（με）
要求
（με）
Sup20
0.87
0.4944
7.10
2596
2736
≥2000
0.89
0.5150
7.27
2704
2687
0.94
0.4841
7.67
2542
3019
0.95
0.5254
7.76
2758
2812
0.80
0.5665
6.53
2974
2196
1.04
0.5459
8.49
2866
2962
平均值
0.92
0.5219
7.47
2740
2735
六、目标配合比设计结论
采用现场取样的集料、矿粉和改性沥青等原材料，按照美国Sup20设计标准进行室内配合比设计，得到最佳沥青用量为4.2%（油石比为4.4%），通过马歇尔和旋转压实试验验证，其空隙率、VMA、VFA（饱和度）等均能满足相关要求，由浸水马歇尔、冻融劈裂试验知，该级配抗水害性能良好；通过车辙试验得到其动稳定度满足要求；通过小梁弯曲试验得到其低温性能满足要求；因此本次目标配合比设计结果可作为生产配合比设计依据。

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