沥青混合料配合比设计(09用.ppt

四、热拌沥青混合料的配合比设计,设计目标 配制出满足基本性能要求的沥青混合料。 关键问题 1、确定混合料性能要求 2、各种原材料的选取 粗细骨料选择和品质要求，沥青种类 3、各种原材料用量的确定。,设计思路 1、确定设计混合料的类型。 依据道路等级、路面类型、结构层位表3-15 确定气候、雨量分区表3-7 2、确定混合料的技术性能指标。 力学指标（高温稳定性）：击实次数、MS、FL、DS 低温抗裂性：弯曲破坏应变 耐久性指标：VV、VFA、VMA、MS0、TSR 表3-19、20、21、22、23 3、原材料选取 沥青标号、骨料品质 表2-6、2-7、3-8、9、10、11、12、13、14,4、骨料级配确定和设计 确定选取骨料的组配，满足级配要求。 表3-16 粗骨料、细骨料、矿粉比例 5、沥青混合料设计 确定最佳沥青用量，满足技术指标要求。 矿料设计、最佳沥青用量确定,（一）矿质混合料的配比设计,问题的提出 1、骨料粒级如何配合，堆积空隙率最小？ 最大堆积密度理论 2、不同骨料如何搭配，才能获得最大堆积密度？ 矿料配合比设计方法,1、矿质混合料级配理论（最大密度曲线理论） W.B.富勒（Fuller）研究发现：矿质混合料过筛百分率与粒径的关系曲线越接近抛物线，混合料的密实度越大，空隙率越小。 P2=kd 当筛孔尺寸d等于集料的最大粒径D时，该颗粒的通过百分率P为100 p=100（d/D）0.5 实际应用 ：p=100（d/D）n ，n幂级配通式 n通常在0.30.7之间 ，0.5时为最大密度曲线,P-d级配曲线,P-logd级配曲线,已知矿料最大粒径，理论上可以推算最佳级配范围,2、矿质混合料的组成设计 合理组配不同集料，使混合料级配处于要求的范围之内，并尽可能逼近理想的最大密度曲线 数解法和图解法 已知条件： （1）各种集料的筛分析试验结果； （2）设计要求：技术规范规定或理论计算得到的矿质混合料级配范围 迫近表3-16的级配中值,数解法 基本原理： （1）设有A、B、C三种集料，欲配制级配为M的矿质混合料，A、B、C在混合料中百分比分别为X、Y、Z，则： X + Y + Z = 100 （2）设集料A、B、C中某粒径i颗粒含量分别为aA(i)、aB(i)、aC(i)，混合料M相应颗粒含量为aM(i)，则： XaA(i) + YaB(i)+ ZaC(i)= aM(i) （3）假定混合料中某粒径颗粒仅由一相应的优势集料提供，其他集料不含此种颗粒，则优势集料用量可直接求出。,计算AC-13I型沥青混凝土的矿料配合比。 已知： 碎石、石屑和矿粉三种矿质集料，筛分析试验结果见表1。 沥青混凝土矿料的级配要求 计算： （1）确定碎石、石屑、矿粉在矿质混合料中所占的比例。 （2）校核矿质混合料合成级配计算结果是否符合规范要求级配范围。,例题1,（1）矿质混合料级配范围中值换算为分计筛余中值 （2）确定优势骨料，计算相应含量 优势骨料1：碎石优势粒径为4.75mm， 则混合料中碎石含量： X = aM(4.75)/ aA(4.75) = 21.0/49 = 42.1% 优势骨料2：矿粉优势粒径为0.075mm 则混合料中矿粉含量： Z= aM( 0.0.75)/ aC(0.0.75)= 6.0/85.3 = 7.0% （3）计算石屑在矿质混合料中的含量Y Y= 1 - X Z = 50.9% （4）校核、计算、调整。 如何校核？原则是什么？,图解法 基本原理 （1） n幂公式p=100（d/D）n 中， p与（d/D）n为直线关系,（2） 假设矿料为单一粒径骨料组成，则其级配曲线为直线 （3）各粒径骨料用量可通过首尾相连，与级配中值线的交点确定,（4）非单一粒径各骨料用量按下述方法确定 A、级配曲线相离，作相离点的垂直平分线。 B、级配曲线相接，连接相接点。 C、级配曲线相重叠，作垂线使之在两条级配曲线上截得的线段长度相等。 通过所作垂线与级配中值直线的交点，作水平线，在纵坐标上截得的距离为相应骨料的用量。,例题2、试用图解法设计某高速公路用细粒式沥青矿质混合料的配合比。 已知： （1）有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿料，各集料通过百分率列于表中。 （2）设计级配范围按沥青路面施工及验收规范沥青混凝土混合料细粒式AC13-I要求的级配范围和中值列于表中。,步骤1：绘制图解法用图，纵坐标取10cm表示通过量，横坐标取15cm表示筛孔尺寸。作级配曲线中值，并确定筛孔坐标。 步骤2：将碎石、石屑、砂和矿粉的级配曲线绘制于图中 步骤3：确定各集料所占比例。,步骤4、根据图解法求得的各集料用量百分率，列表进行校核计算如表,步骤5、0.3mm和0.6mm通过量偏低，0.075mm通过量偏高。配合比调整，碎石X=31%，石屑Y=26%，砂Z=37%，矿粉W=6% 步骤6、将调整后合成级配绘制于规范要求级配曲线中,(二)、沥青混合料的配比设计,1、热拌沥青混合料配比设计步骤 A、矿质混合料的配比设计 1）根据道路等级、路面结构和层次，选取沥青混合料类型 2）确定合成矿料要求的级配范围。 3）矿质混合料配合比设计。 0.075mm、2.36mm和4.75mm筛孔通过量尽量接近设计级配范围中值。 对交通量大的道路，级配应接近下限； 小交通量的道路应偏上限。,B、确定最佳沥青用量 沥青用量表示： 油石比： ：各种矿料配合比（矿料总和为 ）（%） ：油石比（沥青与矿料的质量比）（%） 沥青百分含量%： ：各矿料配合比（矿料和沥青总和为 ） ：沥青含量（沥青占沥青混合料总质量百分率）（%）,1）测试试样制备： （1）按矿质混合料配比确定各种集料用量 （2）选取间隔为0.5%的五个沥青掺量 2）测定物理指标 （1）表观密度s （2）计算理论最大密度,（3）计算空隙率（VV）： （4）计算沥青体积百分率（VA）： （5）计算矿料间隙率（VMA）： （6）计算沥青饱和度（VFA）：,（7）测定力学指标 A：马歇尔稳定度MS B：流值FL C：计算马歇尔模数T 3）马歇尔试验结果分析 （1）绘制沥青用量与物理力学指标关系图。,（2）根据稳定度、密度、空隙率、沥青饱和度确定最佳沥青用量初始值1（OAC1） OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4,（3）根据符合各技术指标要求的沥青用量范围(不含VMA)确定沥青最佳用量初始值2（OAC2） OAC2=（OACmax+OACmin）/2 （4）根据OAC1和OAC2确定沥青最佳用量OAC OAC=（OAC1+OAC2）/2 检验OAC满足VMA要求，且偏最小值 预计车辙较大 ：OAC在OAC2和OACmin之间选取，但不小于OAC2的0.5% 寒区道路及一般道路 ：OAC可在OAC2和OACmax之间选取，但不大于OAC2的0.3%,4）水稳性试验 以最佳沥青用量OAC进行浸水马歇尔试验或冻融劈裂试验 若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行残留稳定度试验 要求：表3-22 5）抗车辙试验 以最佳沥青用量OAC进行动稳定度车辙试验 。 若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行试验 要求：表3-21 6）低温抗裂性检验 以最佳沥青用量OAC进行低温抗裂性检验。 若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行试验 要求：表3-22,例 、某高速公路沥青路面上面层沥青混合料的配合比设计。 原始资料 1、道路等级：高速公路 2、路面类型；沥青混凝土 3、结构层位：三层式沥青混凝土的上面层 4、气候条件：7月平均最高气温32、年极端最低气温-6.5 ，年降雨量1500mm 5、材料性能 （1）沥青材料： （2）矿质材料：碎石、石屑 ：石灰石轧制碎石，饱水抗压强度120Mpa，洛杉矶磨耗率12%，粘附性5级，视密度2.70t/m3。矿粉：石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，视密度2.58t/m3。,设计要求 1、根据道路等级、路面类型和结构层位确定沥青混凝土的矿质混合料的级配范围。根据现有的各种矿质材料筛析结果，用图解法确定各种矿质材料的配合比。 2、根据选定的矿质混合料类型相应的沥青用量范围，进行马歇尔试验，确定最佳沥青用量。 3、根据高速公路用沥青混合料要求，对设计的矿质混合料的级配进行调整，沥青用量按水稳性检验和抗车辙能力校核。,设计步骤 1、矿质混合料的配合比设计 1）确定沥青混合料的类型 根据原始资料，选用AC-13型沥青混凝土混合料。 2）确定矿质混合料的级配范围 依据附表确定AC-13型沥青混凝土的矿质混合料级配范围 3）矿质混合料的配比设计及校核,2、沥青最佳用量的确定 1）试件成型 采用AH-70沥青。依据附表 AC-13型沥青混凝土的沥青用量范围为5.0%7.0%，采用0.5%的间隔，以计算得到的矿料配比制备5组试件，按要求击实75次成型。 2）马歇尔稳定度试验 （1）物理指标测定 成型后试件，24h后测定其视密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等物理指标。 （2）力学性能测定 测定物理指标后的试件，在60下测定马歇尔稳定度、流值，计算马歇尔模数。试验结果列于表,（3）马歇尔试验结果分析 1、绘制沥青用量与物理-力学指标关系图,2、确定沥青用量初始值1（OAC1） OAC1=（6.20%+6.30%+5.60%+5.90%）/4=6.0% 3、确定沥青用量初始值2（OAC2） OACmax= 6.45% OACmin=5.30% OAC2=（6.45%+5.30%）=5.9%,a4,4、综合确定最佳沥青用量OAC 按沥青最佳用量初始值OAC1=6.0%检查各指标均符合要求，由OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量取OA