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沥青混合料配合比设计工程实例沥青混合料配合比设计工程实例 题目题目 试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混合料的配合组成。合料的配合组成。原始资料原始资料 1.1.道路等级道路等级 高速公路；高速公路；2.2.路面类型路面类型 AC-16AC-16沥青混凝土；沥青混凝土；3.3.结构层位结构层位 三层式沥青混凝土的上面层；三层式沥青混凝土的上面层；4.4.气候条件气候条件 最低月平均气温最低月平均气温-8-8；5.5.材料性能材料性能（1 1）沥青材料）沥青材料 可供应可供应A A级级7070号和号和9090号两种道路石油沥青。经号两种道路石油沥青。经检验各项技术性能均符合要求。检验各项技术性能均符合要求。（2 2）矿质材料）矿质材料1 1）碎石和石屑）碎石和石屑:石灰石轧制碎石，饱水抗压强度石灰石轧制碎石，饱水抗压强度12OMPa12OMPa，洛杉矶磨耗率，洛杉矶磨耗率12%,12%,粘附性粘附性(水煮法水煮法)级级,视密度视密度2.70g/cm2.70g/cm3 3；2 2）砂）砂:黄砂黄砂(中砂中砂),),含泥量及泥块量均含泥量及泥块量均1%,1%,视密度视密度2.65g/cm2.65g/cm3 33 3）矿粉）矿粉:石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块无团粒结块，视密度视密度2.58g/cm2.58g/cm3 3。设计要求设计要求 1.1.根据道路等级、路面类型和结构层位，根据道路等级、路面类型和结构层位，确定沥青混凝土类型，并选择矿质混合料的确定沥青混凝土类型，并选择矿质混合料的级配范围。根据现有各种矿质材料的筛析结级配范围。根据现有各种矿质材料的筛析结果，采用图解法确定各种矿料的配合比，并果，采用图解法确定各种矿料的配合比，并依据题意对高速公路要求组配的矿质混合料依据题意对高速公路要求组配的矿质混合料的级配进行调整。的级配进行调整。2.2.通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。3.3.最佳沥青用量按水稳定性检验和抗车辙最佳沥青用量按水稳定性检验和抗车辙能力校核。能力校核。解解 1.1.矿质混合料配合组成设计矿质混合料配合组成设计 （1 1）确定沥青混合料类型）确定沥青混合料类型 由由题题意意，为为使使高高速速公公路路上上面面层层具具有有较较好好的的抗抗滑滑性，选用中粒式性，选用中粒式AC-16AC-16型沥青混凝土混合料。型沥青混凝土混合料。（2 2）确定矿质混合料级配范围）确定矿质混合料级配范围 按按表表1 1查查出出中中粒粒式式AC-16AC-16型型沥沥青青混混凝凝土土的的矿矿质质混混合料级配范围，经调整后的工程级配范围如表合料级配范围，经调整后的工程级配范围如表1 1。级配类型级配类型筛孔尺寸筛孔尺寸(方孔筛方孔筛)/mm)/mm16.16.O O13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.070.075 5AC-16AC-16沥青混沥青混凝土工程级凝土工程级配范围配范围下限下限9090767660603434202013139 97 75 54 4上限上限100100929280806262484836362626181814148 8表表1 1 矿质混合料要求级配范围矿质混合料要求级配范围 /%/%（3 3）矿质混合料配合比设计）矿质混合料配合比设计 矿质集料筛分试验矿质集料筛分试验 现场取样进行筛分试验现场取样进行筛分试验:碎石选用三种规格：碎石选用三种规格：101020mm20mm、5 510mm10mm、3 35mm 5mm 石屑石屑 黄砂黄砂 矿粉矿粉 六种矿质集料的筛析结果列于下表。六种矿质集料的筛析结果列于下表。表2 六种集料的筛分结果材料名称材料名称筛孔尺寸（方筛孔）筛孔尺寸（方筛孔）/mm/mm16.O16.O13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.070.075 5通过百分率通过百分率/%/%碎碎 石石101020mm20mm10010088.688.616.616.6O.4O.4O.3O.30.30.30.30.30.30.30.30.30.20.25 510mm10mm10010010010099.799.78.78.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.60.63 35mm5mm10010010010010010094.794.73.73.70.50.50.50.50.50.50.50.50.30.3石石 屑屑10010010010010010010010097.297.267.867.840.540.530.230.220.620.64.24.2黄砂黄砂10010010010010010010010087.987.962.262.246.446.43.73.73.13.11.91.9矿矿 粉粉10010010010010010010010010010010010010010099.899.896.296.284.784.7 组成材料配合比设计计算组成材料配合比设计计算 采用图解法设计组成材料配合比，如附图采用图解法设计组成材料配合比，如附图1 1所示。由所示。由图解法确定各种材料用量为图解法确定各种材料用量为101020mm20mm碎石碎石:5:510mm10mm碎碎石石:3:35mm5mm，碎石，碎石:石屑石屑:黄砂黄砂:矿粉矿粉=34.5%:24%:10.5%:11.5%:13%:6.5%=34.5%:24%:10.5%:11.5%:13%:6.5%。调整配合比调整配合比 从附图从附图1 1可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值。由于高速公路交通量大、轴载重，为使沥青围中值。由于高速公路交通量大、轴载重，为使沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向级配曲线范围的下限，为此配合比应做调整。级配曲线范围的下限，为此配合比应做调整。经调整，各种材料的用量比例为：经调整，各种材料的用量比例为：101020mm20mm碎石碎石:5:510mm10mm碎石碎石:3:35mm5mm碎石碎石:石屑石屑:黄砂黄砂:矿粉矿粉=42%:20%:14%:9%:10%:5%=42%:20%:14%:9%:10%:5%。调整后合成级配曲线光滑平顺，且接近级配曲线的下限。调整后合成级配曲线光滑平顺，且接近级配曲线的下限。附图1 矿质混合料配合比计算图矿质混合料配合比计算图 附图2 矿质混合料级配曲线图矿质混合料级配曲线图 试件试件组号组号油油石石比比/%/%技技 术术 指指 标标毛体积密毛体积密度度s s /g/gcmcm-3-3空隙率空隙率VV/%VV/%矿料矿料间隙率间隙率VMA/%VMA/%沥青沥青饱和度饱和度VFA/%VFA/%稳定度稳定度MS/kNMS/kN流值流值FLFL/mm/mm1 12 23 34 45 54.04.04.54.55.05.05.55.56.06.02.3282.3282.3462.3462.3562.3562.3532.3532.3482.3485.85.84.74.73.63.62.92.92.52.517.917.917.617.617.417.417.717.718.418.462.562.569.869.877.577.580.280.283.583.58.78.79.79.710.510.510.210.29.89.82.12.12.32.32.52.52.82.83.73.7技术标准技术标准3 36 6 1313656575758 81.51.54 4表表3 3 马歇尔试验结果汇总表马歇尔试验结果汇总表 （4 4）马歇尔试验结果分析）马歇尔试验结果分析 绘制沥青用量绘制沥青用量物理、力学指标关系图物理、力学指标关系图 根据表根据表3 3马歇尔试验结果汇总表，绘制沥青马歇尔试验结果汇总表，绘制沥青用量与毛体积密度、空隙率、饱和度、矿料填用量与毛体积密度、空隙率、饱和度、矿料填隙率、稳定度、流值的关系图，如附图隙率、稳定度、流值的关系图，如附图3 3。附图3 油石比-马歇尔试验各项指标关系曲线图 相应于密度最大值相应于密度最大值a a1 1=5.20%=5.20%，相应于稳定度最大值，相应于稳定度最大值a a2 2=5.15%=5.15%，相应于，相应于规定空隙率范围中值规定空隙率范围中值a a3 3=4.75%=4.75%，相应于规定饱和度范围中值，相应于规定饱和度范围中值a a4 4=4.40%=4.40%。确定最佳沥青用量初始值（OAC1）确定最佳沥青用量初始值（OAC2）由附图3得，各指标符合沥青混合料技术指标要求的沥青用量范围为：OACminOACmax=4.20%5.20%，则 综合确定最佳沥青用量（OAC）OAC=（5.03%+4.70%）/2=4.87%按OAC=4.87%检查VMA符合要求，且位于贫油沥青一侧；亦满足其他指标的要求。最佳沥青用量（OAC）检验 水稳定性检验：采用沥青用量为4.87%制备马歇尔试件，测定标准马歇尔稳定度及浸水(48h后)马歇尔稳定度，试验结果如附表4。表4 沥青混合料水稳定性试验结果最佳油石比最佳油石比OAC/%OAC/%马歇尔稳定度马歇尔稳定度/kN/kN浸水马歇尔浸水马歇尔稳定度稳定度/kN/kN浸水残留浸水残留稳定度稳定度/%/%规范规定残留规范规定残留稳定度稳定度/%/%4.874.878.38.37.67.692927575从表从表4 4试验结果知：试验结果知：OAC=4.87%OAC=4.87%符合水稳性标准要求。符合水稳性标准要求。抗车辙能力检验：以油石比为4.8%制备沥青混合料试件，进行抗车辙试验，试验结果如表：表5最佳最佳油石比油石比OAC/%OAC/%试验温度试验温度T/T/试验轮压试验轮压/MPa/MPa试验条件试验条件动稳定度动稳定度/次次mmmm-1-1规范规定规范规定动稳定度动稳定度/次次mmmm-1-14.874.8760600.70.7不浸水不浸水1300130010001000 从表从表5 5试验结果知：试验结果知：OAC=4.87%OAC=4.87%的沥青混合料动稳定度的沥青混合料动稳定度大于大于10001000次次/mm/mm，符合高速公路抗车辙能力的规定。，符合高速公路抗车辙能力的规定。结论：根据以上试验结果，参考以往工程实践经验，结合结论：根据以上试验结果，参考以往工程实践经验，结合考虑经济因素，综合决定采用最佳油石比为：考虑经济因素，综合决定采用最佳油石比为：4.87%4.87%。