京福高速公路徐州绕城西段下面层70号道路石油沥青Sup25生产配合比设计报告.docx

编号：

京福高速公路徐州绕城西段XX标
下面层70号道路石油沥青Sup25
生产配合比设计报告

某省交通科学研究院
中心试验室
二OO六年六月

1 概述
受某省高速公路建设指挥部委托，某省交通科学研究院承担了京福高速公路徐州绕城西段XX标下面层70道路石油号沥青Sup25生产配合比的设计。内容包括：原材料筛分复核、冷料仓转速比的确定、热料仓料筛分、生产配合比级配组合设计、沥青用量的确定等工作。此次生产配合比设计参照了美国Superpave沥青混合料设计标准（AI SP-2）、《某省高速公路建设指挥部沥青路面施工技术指导意见汇编》（2005年5月）及目标配合比设计报告。
2 目标配合比设计结果
按照Superpave设计方法技术服务组对XX标下面层Sup25进行了设计，并进行了各项性能试验的验证，目标配合比设计的结果如下：
表2-1 目标配合比各材料比例
混合料类型
下列各种矿料所占比例（%）
沥青用量
(%)
1#
2#
3#
4#
矿粉
Sup25
28.0
35.0
11.5
23.0
2.5
3.7
表2-2 目标配合比设计级配
混合料类型
集料级配，下列筛孔（mm）的通过率（%）
37.5
26.5
19.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
Sup25
100
99.0
87.9
71.6
56.4
37.9
23.3
15.2
11.1
7.8
6.4
4.9
表2-3 设计沥青用量时旋转压实试验验证表
沥青用量
(%)
设计压实次数
F/A
(%)
初始压实度(%)
最大压实度(%)
压实度(%)
VMA(%)
VFA(%)
3.7
95.9
12.17
66.08
1.48
84.8
97.1
Superpave标准
96.0
≥12
65~75
0.6~1.2*
≤89
≤98
注：*当采用粗级配时，粉胶比可增加至0.8~1.6。
3 生产配合比级配调试
3.1 原材料筛分试验　
生产配合比设计时，为了验证进场原材料规格的变异性，确保生产配合比设计合成级配的准确性，技术服务组对其目标配合比设计完成后进场的原材料进行了原材料筛分试验复核工作，同时与目标配合比设计所用原材料进行了比较。比较结果表明，进场原材料与目标配合比设计所用原材料筛分试验结果1#料变化个别筛孔变化较大，19.0mm筛孔通过率偏粗17.1%，13.2mm筛孔通过率偏细14.7%。筛分试验结果见表3-1，差值结果见表3-2。
表3-1 进场原材料筛分结果
材料　
下列筛孔的通过率（%）（方孔筛）
31.5
26.5
19.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1#料
100
96.4
39.7
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
2#料
100
100
100
91.2
56.5
6.8
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
3#料
100
100
100
100
100
96.4
9.4
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
4#料
100
100
100
100
100
100
86.2
56.3
39.3
26.6
20.0
12.2
表3-2 目标配比设计用原材料与进场原材料筛分结果差值
材料　
下列筛孔的通过率（%）（方孔筛）
31.5
26.5
19.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1#料
0.0
-0.2
-17.1
14.7
-0.6
-0.4
-0.3
-0.3
-0.3
-0.3
-0.3
-0.1
2#料
0.0
0.0
0.0
-3.0
1.7
4.0
0.0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
3#料
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
-1.4
-1.5
-1.0
0.0
0.2
0.2
0.2
4#料
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
2.8
3.5
3.7
5.0
4.3
1.4
注：差值结果为进场原材料与目标配比设计用原材料相减。
3.2 拌和楼冷料流量试验　
生产配合比设计中，技术服务组于6月4日与市高指、监理组、施工单位等四方共同完成了拌和楼冷料流量试验。
本项目采用英国产ACP-4000型拌和楼，冷料进料速度采用转速比控制，包括单仓转速比、统一转速比控制。生产过程中通过单仓转速比的设定，确保各料仓材料用量比例，而统一转速比的控制，则是在保证冷料比例不变的情况下，通过此转速比整体调整材料进料量，调节拌合楼产量。本次流量试验在保证统一转速比恒定的情况下进行，对于每种材料按转速比大小进行3次流量试验，每次流量试验进料时间为5分钟，流量与转速比关系见表3-3与图3-1。
表3-3 XX标拌和楼流量试验结果
1#料
2#料
3#料
4#料
转速比
(%)
流量
(t/h)
转速比
(%)
流量
(t/h)
转速比
(%)
流量
(t/h)
转速比
(%)
流量
(t/h)
48
34.15
61
67.28
20
16.57
41
29.66
58
40.57
71
73.97
30
28.84
51
37.88
68
47.52
81
87.19
40
34.46
61
47.39

图3-1　皮带转速比与流量的关系图
根据目标配合比设计结果，结合冷料流量试验绘制的流量关系曲线，计算出拌和楼正常产量在260t/h时各冷料仓皮带转速比，所需正常产量总转速比设定为40%，结果如表3-4所示。
表3-4 XX标拌和楼各冷料仓流量设定
材料
1#料
2#料
3#料
4#料
设定值（%）
102
83
33
73
预计流量
（t/h）
70.1
87.6
28.8
57.6
3.3热料仓筛分试验
（1）拌和楼筛网设置根据本项目矿料的级配及对该拌和楼的应用经验，拌和楼筛网尺寸分别为32mm、16mm、6mm、2.5mm。
（2）在生产配合比设计过程中，为保证二次筛分试样的代表性和真实性，拌和楼上料速度与正常生产时上料速度相一致。各个热料仓单独放料，各热料仓前面料放掉，待稳定后从热料仓放料取样，并对所取样品采用四分法进行了热料仓料筛分和密度试验，结果见表3-5和表3-6。
表3-5 拌和楼各热料仓料筛分结果
材料　
下列筛孔的通过率（%）
37.5
26.5
19.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
4#仓
100
98.6
53.6
2.7
0.7
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
3#仓
100
100
100
94.7
67.3
1.9
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
2#仓
100
100
100
100
100
91.3
12.0
1.8
1.0
0.7
0.7
0.7
1#仓
100
100
100
100
100
100
95.1
56.8
34.4
20.7
14.6
10.7
矿粉
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
90.0
85.3
表3-6 拌和楼各料仓集料密度试验结果
材料类型
表观相对密度
毛体积相对密度
吸水率（%）
4#仓
2.726
2.701
0.34
3#仓
2.720
2.699
0.29
2#仓
2.722
2.679
0.59
1#仓
2.721
2.656
0.91
矿粉
2.701
/
/
3.4生产配合比调试
依据目标配合比设计级配及热料仓筛分试验结果，进行了生产配合比级配组合设计，各热仓料及矿粉质量比为：
4#仓:3#仓:2#仓:1#仓:矿粉=31.0%:31.5%:14.0%:21.0%:2.5%。
矿料合成级配计算结果如表3-7所示。生产、目标配合比级配对照如图3-2。
表3-7 生产配合比矿料级配组合设计
材料及用量（%）
下列筛孔的通过率（%）
37.5
26.5
19
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
4#仓（31.0）
31.0
30.6
16.6
0.8
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
3#仓（31.5）
31.5
31.5
31.5
29.8
21.2
0.6
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
2#仓（14.0）
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
12.8
1.7
0.3
0.1
0.1
0.1
0.1
1#仓（21.0）
21.0
21.0
21.0
21.0
21.0
21.0
20.0
11.9
7.2
4.3
3.1
2.3
矿粉（2.5）
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.3
2.1
合成级配
100
99.6
85.6
68.2
58.9
37.0
24.4
15.0
10.1
7.2
5.7
4.8
目标配比
100
99.0
87.9
71.6
56.4
37.9
23.3
15.2
11.1
7.8
6.4
4.9

图3-2 目标、生产配合比级配对照图
4 沥青用量确定
根据生产配合比的级配调试结果，进行了目标配合比下最佳沥青用量（3.7%）及最佳沥青用量±0.3%下的Superpave体积性能指标的测试。压实温度采用145℃，按设计旋转压实次数成型试件（N＝100次），试验结果见表4-1。
表4-1　生产配合比各沥青用量下的各项体积指标
生产配合比级配的沥青用量（％）
VMA
（％）
VFA
（％）
F/A
(%)
设计次数下的压实度（%）
初始次数压实度（％）
实测最大理论密度
（g/cm3）
计算最大理论密度
（g/cm3）
3.4
12.12
60.5
1.59
95.21
84.6
2.568
2.573
3.7
12.07
67.3
1.44
96.05
85.7
2.555
2.561
4.0
12.17
72.2
1.32
96.62
85.7
2.545
2.549
Superpav设计标准
≥12.0
65～75
0.6～1.2*
96.0
≤89.0
/
/
注:*采用粗级配时，粉胶比可增加至0.8~1.6。
将上述结果绘制各项体积指标与沥青用量关系曲线（图4-1），由图可知沥青用量为3.7%时试件的空隙率为3.95%，最终取生产配合比最佳沥青用量为3.7%。

图4-1 体积指标与沥青用量关系曲线
5 生产配合比体积指标验证
5.1 旋转压实试验
根据选定的级配和沥青用量成型试件，验证最大压实次数（N=160）下对应的体积性质指标，试验结果见表5-1：
表5-1 最大次数下体积指标试验结果
沥青用量
(%)
设计压实次数
F/A
(%)
初始压实度(%)
最大压实度(%)
压实度(%)
VMA(%)
VFA(%)
3.7
96.05
12.07
1.44
67.3
85.7
97.85
Superpave标准
96.0
≥12
65~75
0.6~1.2*
≤89
≤98
注：*当采用粗级配时，粉胶比可增加至0.8~1.6。
试验结果表明在确定沥青用量为3.7%时，混合料旋转压实试验各项结果均满足Superpave技术要求。
5.2 马歇尔试验
马歇尔试验结果见表5-2，马歇尔试验结果各关键指标满足施工指导意见要求。
表5-2 沥青混合料马氏试验结果
指标
结果
马氏
密度(g/cm3)
理论
密度(g/cm3)
空隙率(%)
稳定度(kN)
流值
(0.1mm)
饱和度(%)
矿料间隙率(%)
体积性质
2.426
2.555
5.06
13.52
32.4
61.4
13.09
技术要求
／
／
4~6
≥8
20-40
60~70
≥12
6 抗水损害试验
为了验证沥青混合料的抗水损害性能，进行了浸水马歇尔试验，试验结果见表6-1。试验结果表明其抗水损害性能良好，满足省高指指导意见要求。
表6-1 浸水马歇尔稳定度试验结果
混合料类型
非条件（0.5h）
条件(48h)
残留稳定度S0（%）
要求（%）
空隙率（%）
马歇尔稳定度（kN）
流值（0.1mm）
空隙率（%）
浸水马歇尔稳定度（kN）
流值（0.1mm）
Sup25
5.03
12.29
34.2
5.09
11.93
31.6
90.8
≥85
4.93
14.86
33.2
5.01
12.86
35.5
5.24
13.42
29.8
5.09
12.01
32.2
平均值
5.06
13.52
32.4
5.06
12.27
33.1
7 生产配合比设计结论
以目标配合比设计的结论为基础，技术服务组对京福高速公路徐州绕城西段XX标ACP-4000型拌和楼进行了生产配合比级配调试和最佳沥青用量的确定，并对最佳沥青用量进行了生产配合比体积指标验证，同时进行了抗水损害试验，得出了以下结论：
1、参照目标配合比级配设计的结果，省交通科学研究院技术服务组与施工单位共同进行了生产配合比的设计及调试，试验内容包括拌和楼热料筛分、马歇尔击实试验、旋转压实试验等，生产配合比各项试验结果均满足设计要求，该沥青混合料抗水损害性能良好。生产配合比设计结果见表7-1。
2、施工单位根据生产配合比设计结果可进行后期沥青路面的试拌、试铺工作。
表7-1 热料仓比例及设计沥青用量
混合料类型
下列各种矿料所占比例（%）
沥青用量
(%)
4#仓
3#仓
2#仓
1#仓
矿粉
Sup25
31.0
31.5
14.0
21.0
2.5
3.7

编制： 审核： 批准：

某省交通科学研究院
中心试验室
2006年6月21日