沥青配合比设计工作.ppt

2015年3月沥青混合料配合比设计2024/5/22 周三1交流内容 本次报告将从以下三个方面进行汇报：一、沥青混合料级配优化设计意图 二、沥青混合料级配优化与试验方法 三、原材料控制技术与要求实现“设计-材料-工艺”相匹配2024/5/22 周三2n优化的背景基于广西地方特点的沥青混合料材料组成 (地方特点包括气候特征、交通特征)n优化的目的与广西沥青路面使用环境相适应的级配 （首要抗车辙，防止早期病害）一、沥青混合料级配优化设计意图2024/5/22 周三3n我国区域辽阔，各地区差异影响，对沥青路面来讲，施工技术规范有它全而宽、泛的综合考虑，就级配组成来讲，参照规范范围可调出无数组符合要求的级配，但并不是所有符合要求的就是适应地方的，因此必须立足区域性地方特点，有针对性的做些优化设计工作。n其中，进行适用于地方的沥青级配优化设计要首先考虑并量化地方气候、交通、路面病害的基本特征。考虑地方特点的目的一、沥青混合料级配优化设计意图1.1 优化设计的背景考虑地方特点2024/5/22 周三4总体上属于亚热带气候，并受海洋气候影响明显，气候特征复杂多样，总体特征是“高温、多雨”桂北山区偏山地气候桂南沿海偏海洋气候1.1 优化设计的背景考虑地方特点气候2024/5/22 周三5气候指标年均气温极端高温极端低温1月均温7月均温高温集中时间段(日均高温30)雨季集中期(全年的70%以上)日照时间10的年积温辐射量年均降水量多雨中心降水量广西172342-3.65.515.227295959月月底底5858月月13001300230023005000850008300300901090100 0100022002000220002800800广东182442-4.3916282949月底68月15002100100020002000云南524812212368月120025001600750090150850120012001500湖南161841.6-15.747262979月46月1300180050005840861091200170020001.1 优化设计的背景考虑地方特点气候高温、多雨、雨热同期、积温大、日照长、辐射大均为沥青路面极为不利的工作环境2024/5/22 周三6高温明显且持续时间长：5-9月月平均日高温30，7-8月月平均日高温接近35。夏长无低温且时间短：仅12月、1月平均日低温在10左右。(仅桂林一带冬季低温在5左右)冬短2024/5/22 周三7百色地区 南宁地区 河池地区 梧州地区 钦州地区 桂林地区22002000180016001400120010008006004002000年降水量mm沿海地区p年降水量1000mmp沿海地区2000mmp雨热同期降水多2024/5/22 周三8往广东出海大西南注：图中红点标示为实测交通量1.1 优化设计的背景考虑地方特点交通2024/5/22 周三9重型货车代表车型2024/5/22 周三101.2 优化设计的基础级配设计的目标n级配优化以达到多碎石整体紧密骨架、嵌挤密实为原则进行，控制空隙率，减少沥青混合料的变形；n合适的油石比，保证沥青混合料具有足够的结构沥青和沥青薄膜厚度，保障沥青混合料的使用性能。n紧密骨架、密实、少离析、均匀性良好是级配设计的目标。2024/5/22 周三111.3 优化设计的目的预防广西沥青路面常见病害 项目组通过对多条高速公路的长期检测，车辙是广西地区沥青路面第一病害形式，早期修建的沥青路面车辙多在中下层位，但近几年随着超载加剧，新发现混合料级配不稳定时通车1年车辙在表面层随即发生，即在广西地区上中下面层均可能车辙。广西沥青路面首要抗车辙2024/5/22 周三12二、沥青混合料级配优化与试验方法2.每个设计流程对应的试验方法及内容3.上中下面层的级配优化结果1.配合比设计流程：目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证(试验段铺筑)、施工标准(稳定)配合比。主要内容：2024/5/22 周三13目标配合比设计：根据冷料规格初步确定目标级配曲线、最佳沥青用量及冷料掺配比例外委由交科院完成；生产配合比设计：根据拌合楼热料规格，初步确定热料比例(配方)工地试验室、交科院全程参与负责；生产配合比验证：拌合楼试生产确定各个生产参数，并进行试验路铺筑，视试验路铺筑情况，适当调整生产配合比试验段施工、交科院负责；施工标准配合比：经过一段时间的生产施工，拌合楼生产稳定后，确定标准施工配合比。之后不得随意更改配合比，若集料规格发生较大变化经试验室试验验证，并经监理单位、咨询小组同意后方可更改大规模施工、交科院监控。二、沥青混合料级配优化与试验方法2024/5/22 周三142.2配合比试验AC-25n试验流程及方法：热料筛分、合成级配曲线；并测试堆积密度、捣实密度；根据目标配合比最佳油石比0.3%选定三组油石比进行马歇尔击实，双面击实75击；确定好级配组成后，单个试件配料单个击实，烘料温度163，沥青155，拌合160，击实150155；表干重法测试各档热料集料密度，并计算最大理论密度，并实测沥青混合料最大理论密度；测试马歇尔试件毛体积密度，计算空隙率、饱和度、间隙率、VCA、沥青油膜厚度、粉胶比等指标2024/5/22 周三152.1 配合比试验AC-20及AC-13n试验流程及方法：热料筛分、合成级配曲线；并测试堆积密度、捣实密度；根据目标配合比最佳油石比0.3%选定三组油石比进行马歇尔击实，双面击实75击；确定好级配组成后，单个试件配料单个击实，烘料温度180，沥青165，拌合170，击实165；表干重法测试各档热料集料密度，并计算最大理论密度，并实测沥青混合料最大理论密度；测试马歇尔试件毛体积密度，计算空隙率、饱和度、间隙率、VCA、沥青油膜厚度、粉胶比等指标2024/5/22 周三162.3 均匀化设计方法-优化型AC-25C-防施工离析减少最粗档集料用量级配下限级配上限增加9.5mm以上中间档集料用量注：红色曲线为优化级配，黄色曲线为偏中值的传统AC类。减少3-5mm、5-10mm用量2024/5/22 周三1718对比效果(骨架形态特征变化)2024/5/22 周三2.1 均匀化设计方法-优化型AC-20C-抗车辙注：红色曲线为优化级配，黄色曲线为偏中值的传统AC类。增加9.5mm-19mm集料用量大幅增加19-26.5mm用量压缩3-5mm、5-10mm用量2024/5/22 周三19对比效果(骨架形态特征变化)2024/5/22 周三20优化型级配有别于以往的沥青混合料“S形”密级配曲线，优化级配特点如下：p最大公称粒径、0.075mm用量相对不多；p35mm、510mm用量不多；p增加9.5mm以上的集料用量，中间档粗集料用量相对较多；p集料之间能形成骨架稳定、均匀密实的结构，目的为减少下面层沥青混合料AC-25C的离析，沥青混合料AC-25C组成设计向“AC-20C”转化，即控制AC-25C中19.0mm的通过率在80%左右；目的为增强中面层沥青混合料AC-20C的抗车辙能力，中面层沥青混合料AC-20C组成设计向“AC-25C”转化，即在AC-20C中增加1926.5mm的用量；2.3 均匀化设计级配特点总结级配26.51919161613.213.29.59.54.754.752.361.180.60.3 0.15 0.075AC2596.678.678.666.566.5585845.345.333.233.224.819.513.79.375.2AC2099.188.688.675.275.265.565.549.849.835.235.225.619.513.79.375.2已应用工程常用合成级配2024/5/22 周三21存在的问题：分档不合理，造成集料规格不标准，中下面层无法统一备料等诸多问题；集料规格形状不良，如0-5mm偏粗，10mm-20mm偏细；集料尤其是粉料洁净度不好。溢料多，不经济溢料多，不经济影响拌合楼产能影响拌合楼产能施工配比不稳定施工配比不稳定存在质量隐患存在质量隐患产生的直接危害 沥青及集料等原材料质量是控制路面质量的源头，重中之重，原材料质量控制不当，稳定优质的路面质量就无从谈起。集料的料源、工艺、筛网设置、形状规格、洁净度等一系列关键控制点，均直接影响到路面质量与工程经济性(溢料)，影响到沥青混合料生产的均衡性及稳定性、效率及效益。3.1 原材料控制技术2024/5/22 周三22集料的特性分为“资源特性”与“加工特性”，为充分利用当地石材，或是减少长距离调运集料增加的工程，可对“资源特性”一定的集料进行“加工特性”控制，提升集料的加工工艺控制与质量要求。在碎石场的原石开采、破碎筛分、成品质量控制进行事先控制，对可控环节和控制效果明显的环节加强控制，得到品质合格的原材料。3.1 石场的选择2024/5/22 周三233.1 石场的选择在进行石场选择时，应优选材质均匀，整体成岩性质好，无风化，无松散，杂质少的母岩作为供料源，并应对母岩的成分、强度、密度、吸水率、含杂质量等物理指标进行检测，能满足相关技术要求。2024/5/22 周三24石料加工场：破碎采用两级以上的工艺，二次破碎时应用反击式破碎机。标准分档建议按0-3mm、3-5mm、5-10mm、10-20mm(10-16mm)、20-30mm进行统一分档，加工配筛相应为4mm、6或7mm、11mm、23mm(16mm)、30mm。3.2 集料加工工艺28mm22mm11mm7mm2024/5/22 周三253.3 集料质量控制关键指标“规格、形状、洁净、稳定性，提高集料的可利用率”n筛分试验，判断规格是否符合要求n针片状含量，颗粒形状是否满足要求n含泥量、砂当量等，是否洁净n粘附性试验n密度、吸水率、压碎值、磨光值、磨耗值等常规物理指标。2024/5/22 周三26