沥青混合料目标配合比设计与检验.docx

沥青混合料配合比设计与检验（AC-13）

一、 设计及试验依据
1、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）
2、《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）
3、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）
二、主要仪器
1、车辙试验机
2、沥青混合料稳定度测定仪
3、浸水天平
4、沥青混合料理论最大相对密度仪
5、震摆筛选机
6、李氏比重瓶
7、洛杉矶磨耗试验机
8、电液式压力试验机
9、测力延度仪低温针入度试验器
10、全自动沥青软化点试验器等

三、原材料试验
1、沥青
沥青产于江西省沥青储运总站，规格型号国产50#沥青，对其性能指标试验结果列表1。
表1 沥青性能检测

技术要求
试验方法

实测记录
T0603-2011

40～60
T0604-2011

≥80
T0605-2011

≥49

≥99.5

±0.8

/

/

≥260

/

≥2.2

实测记录

≥200

2、集料
石灰岩产地为xxx、玄武岩产地为xxx，规格型号为10-15mm玄武岩碎石、5-10mm玄武岩碎石、0-5mm石灰岩石屑，对其性能指标检测结果列表2、表3表4。

表2 集料基本性能试验
试验项目
技术要求
试验方法
压碎值(%)
≤26
T0316-2005
磨耗值(%)
≤28
T0317-2005
表观相对密度(%)
≤2.60
T0304-2005
吸水率(%)
≤2.0
T0304-2005
坚固性(%)
≤12
T0314-2005
针片状颗粒含量(混合料(%)
≤15
T0312-2005
其中粒径大于9.5mm(%)
其中粒径大于9.5mm(%)
≤12
≤18
水洗法＜0.075mm颗粒含量(%)
≤1
T0310-2005
集料磨光值
≤42
T0321-2005
集料与沥青粘附性
≤5
T0616-2005
软石含量(%)
≤3
T0320-2005
表3 集料密度试验结果
规格型号(mm) 试验项目
10-15
5-10
0-5
表观相对密度
2.936
2.905
2.688
毛体积相对密度
2.898
2.858
/
吸水率(%)
0.44
0.56
/
表4 集料筛分试验结果
规格型号(mm)

筛孔(mm)
11-16
5-10
0-5
通过百分率（%）
31.5
100
100
100
26.5
100
100
100
19
100
100
100
16
98.0
100
100
13.2
82.9
100
100
9.5
34.7
95.0
100
4.75
2.4
22.1
97.6
2.36
0.8
4.1
66.9
1.18
0.8
2.9
46.8
0.6
0.8
2.9
31.6
0.3
0.8
2.9
21.0
0.15
0.8
2.9
15.7
0.075
0.8
2.3
12.5

3、矿粉及外掺料
矿粉产地为xxx，外掺矿物纤维产地为xxx，外掺掺量为0.25%，对其性能指标试验结果见表5。
矿粉筛分采用水洗法，筛分试验结果见表6。
表5 矿粉基本性能试验
试验项目
技术要求
试验方法
表观密度(t/m3)
≥2.50
T0352-2000
含水量（%）
≤1
T0103 烘干法
粒径范围 ﹤0.6mm（%）
﹤0.15mm（%）
﹤0.075mm（%）
100
90～100
75～100
T0351-2000
外观（-）
无团粒结块
-
亲水系数（-）
＜1
T0353-2000
塑性指数（%）
＜4
T0354-2000
加热安定性（-）
实测记录
T0355-2000

四、沥青混合料试验

表6 沥青混合料基本性能试验
试验项目
技术要求
试验方法
沥青混合料密度（表干法）
/
T0705-2011、T0706-2011、T0707-2011 、T0708-2011
沥青混合料马歇尔稳定度及流值
/
T0709-2011
沥青路面芯样马歇尔试验
/
T0710-2011
沥青混合料理论最大相对密度（真空法）
/
T0711-2011、T0712-2011
沥青混合料车辙
/
T0719-2011
沥青混合料冻融劈裂
/
T0729-2000
沥青混合料中沥青含量（离心分离法）
/
T0722-1993
沥青混合料的矿料级配检验方法
/
T0725-2000
沥青混合料中回收沥青（阿布森发）
/
T0726-2011 、T0727-2011
沥青混合料饱水率试验
/
T0717-1993
沥青混合料渗水试验
/
T0730-1993
沥青混合料表面构造深度试验
/
T0731-1993
摩擦系数
/
/
沥青路面平整度
/
/
沥青路面弯沉值
/
/
沥青路面厚度
/
/
沥青路面压实度
/
/

五、密级配沥青混合料AC-13配合比掺配
1、初选级配
根据原材料筛分试验结果及规范要求进行掺配，掺配1号、2号曲线，结果见表7。
表7 AC-13型沥青混合料设计
集料名称

10-15 mm
5-10
mm
0-5
mm
矿粉
合成级配
级
配
中
值
级配范围
限制区域
控制点
级配
掺配比例（%）
1号级配
33
27
37
3
2号级配
34
30
33
3
1号
2号
/
上限
下限
上限
下限
上限
下限

筛孔(mm)
通过率（%）
31.5
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
/
100
100
100
/
/
/
/
26.5
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
/
100
100
100
/
/
/
/
19
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
/
100
100
100
/
/
/
/
16
98.0
100.0
100.0
100.0
99.3
99.3
/
100
100
100
/
/
/
/
13.2
82.9
100.0
100.0
100.0
94.4
94.2
/
95
100
90
/
/
100
90
9.5
34.7
95.0
100.0
100.0
77.1
76.3
/
76.5
85
68
/
/
90
90
4.75
2.4
22.1
97.6
100.0
45.9
42.7
/
53
68
38
/
/
/
/
2.36
0.8
4.1
66.9
100.0
29.2
26.6
/
37
50
24
39.1
39.1
58
28
1.18
0.8
2.9
468
100.0
21.4
19.6
/
26.5
38
15
31.6
25.6
/
/
0.6
0.8
2.9
31.6
99.4
15.7
14.6
/
19
28
10
23
19
/
/
0.3
0.8
2.9
21.0
95.3
11.7
10.9
/
13.5
20
7
15
15
/
/
0.15
0.8
2.9
15.7
83.2
9.4
8.8
/
10
15
5
/
/
/
/
0.075
0.8
2.3
12.5
69.0
7.6
7.2
/
6
8
4
/
/
10
2

2 、选定一条设计级配
根据1号，2号级配曲线的掺配比例，并根据预估最佳油石比，按技术规范及操作规程进行马歇尔试验，分别成型几组试件。试件击实成型温度170℃，试件尺寸φ101.6×63.5mm，击实次数双面各75次，成型后试件用表干法测定各试件毛体积相对密度和吸水率，同时用真空法测定沥青混合料的理论最大相对密度。试验结果见表8：
表8 AC-13型沥青混合料初选级配马歇尔试验结果
级配
最佳油石比（%）
合成矿料毛体积相对密度
毛体积相对密度
理论最大相对密度
空隙率（%）
矿料间隙率（
沥青饱和度（%）
稳定度（kN）
流值(mm)
1号
5.0
2.801
2.510
2.581
2.8
14.7
81.2
/
/
2号
2.809
2.505
2.606
3.9
15.1
74.2
/
/
3号
/
/
/
/
/
/
/
/
备注
/

综合分析以上试验结果，选定2号级配为设计级配。
3、确定最佳油石比
根据设计级配按5个不同油石比制备试件，进行马歇尔试验。试验结果见表9：
表9 AC-13型沥青混合料设计级配马歇尔试验结果
油石比（%）
毛体积相对密度
理论最大相对密度
空隙率
矿料间隙率（%）
沥青饱和度（%）
稳定度（kN）
流值(mm)
4.0
2.484
2.635
5.7
15.0
61.7
11.6
2.4
4.5
2.495
2.620
4.8
15.0
68.2
12.9
2.9
5.0
2.505
2.606
3.9
15.1
74.2
13.4
3.4
5.5
2.518
2.584
2.6
15.0
82.9
13.3
3.9
6.0
2.525
2.570
1.7
15.2
88.5
11.9
4.1
备注
1．以上各项指标均为5个试件的算术平均值，合成矿料毛体积相对密度为2.809；
2．技术要求参照《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004；
3．确认最佳沥青油石比OAC＝4.7%，对应的沥青毛体积相对密度ρ0 ＝2.496；
4．确定沥青用量曲线图见“图1”。

以油石比为横坐标，分别以试件毛体积相对密度、稳定度、空隙率、流值、矿料间隙率、及沥青饱和度为纵坐标，绘制各关系曲线如下图，试验结果图见图1，试验结果汇总见表10：

图1 马歇尔试验结果图

14.5
15.0
15.5
16.0
16.5
17.0
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
油石比（%）
VMA)

稳定度

标准要求
空隙率

稳定度(kN)
不小于8
流值

空隙率(%)
4～6
VFA

流值(mm)
1.5～4
VMA

VFA(%)
65～75
共同范围

VMA(%)
不小于14.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

油石比（%）

表10 马歇尔试验确定最佳沥青用量汇总表
参数
a3
OAC1
OAC2
OAC
油石比（%）
4.7
4.7
4.6
4.7

六、沥青混合料配合比设计检验：
沥青混合料配合比设计检验时，均采用矿料级配为10-15碎石：5-10mm碎石：0-5mm石屑：矿粉 =34%：30%：33%：3%，最佳油石比OAC＝4.7%，对应的沥青混合料毛体积相对密度ρ0 ＝2.496。
1、车辙试验
用于检验沥青混合料高温稳定性，试验结果见表11：
表11 车辙试验结果
类型及编号
动稳定度（次/mm）
单个值
平均值
规范要求
AC-13-1

4667
4206
≥2800
AC-13-2
4039
AC-13-3
3913
结论
该沥青混合料高温稳定性符合规范要求。
备注
1．试件尺寸：（300×300×50）mm；
2．试验温度60℃，轮胎压力0.7MPa。
3．试验方法：T0719；

2、浸水马歇尔试验
用于检验沥青混合料受水损害时的抗剥落能力，试验结果见表12：
表12 浸水马歇尔试验结果
试验项目
马歇尔稳定度（kN）
浸水马歇尔稳定度（kN）
残留稳定度（%）
规范要求
(%)
测定值
13.94
12.76
88.2
≥85
13.43
11.36
13.01
11.05
13.27
12.15
平均值
13.41
11.83
结论
该沥青混合料残留稳定度符合规范要求。
备注
1．试验方法：T0709。

3、冻融劈裂试验
用于进一步检验沥青混合料抗水损害能力，试验结果见表13：

表13 冻融劈裂试验结果
试验项目
冻融劈裂抗拉强度（MPa）
未冻融劈裂抗拉强度（MPa）
冻融劈裂抗拉强度比（%）
规范要求
(%)
测定值
0.93
1.04
94.1
≥80
0.96
0.99
0.97
1.02
0.96
1.04
平均值
0.96
1.02
结论
该沥青混合料冻融劈裂抗拉强度符合规范要求。
备注
1．试验方法：T0729。

七、结论及建议
结论：根据试验结果表明，AC-13型沥青混合料目标配合比设计的各项验证试验均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）相应的技术要求，最终确定掺配比例为：10-15mm碎石：5-10mm碎石：0-5mm石屑：矿粉 =34%：30%：33%：3%，矿物纤维外掺掺量为0.25%，最佳油石比为4.7%。