上面层AC-13型沥青混合料目标配比设计报告.doc

HUNAN GONGCHENG ZHIYE JISHU XUEYUAN 上面层上面层 AC 13AC 13 型沥青混合料配合比设计型沥青混合料配合比设计 姓姓 名 名 专专 业 业 道路桥梁工程技术 班班 级 级 23083 指导教师 指导教师 高速公路 上面层上面层 AC 13 型沥青混合料型沥青混合料 目标配合比设计报告目标配合比设计报告 试验人员 试验人员 报告编写 报告编写 报告审核 报告审核 项目部 试验室 二 一一年三月 目目 录录 说 明 1 一 原材料试验 4 1 沥青试验 4 2 集料试验 4 3 填料试验 6 4 沥青与集料的粘附性试验 7 二 AC GAC 13 型沥青混凝土目标配合比设计 8 1 上面层方案 AC 13 8 2 上面层方案 AC 13 14 3 上面层方案 GAC 13 20 三 AC GAC 13 型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表 27 四 AC GAC 13 型沥青混凝土目标配合比推荐方案 28 1 方案比选 28 2 推荐方案 32 1 说 明 一 设计依据 1 公路自然区划标准 JTJ 003 86 2 公路沥青路面设计规范 JTG D50 2006 3 公路沥青路面施工技术规范 JTG F40 2004 4 公路工程沥青与沥青混合料试验规程 JTJ052 2000 5 公路工程集料试验规程 JTG E42 2005 6 广东省交通厅粤交基函 2003 299 号 关于加强我省高速公路一级公路沥青路 面质量管理的通知 2003 3 7 广东省交通工程质量监督站粤交监督 2002 106 号 关于要求进一步加强沥青 混凝土路面原材料及配合比质量管理的通知 2002 5 8 国道主干线广州绕城公路东段 珠江黄埔大桥 两阶段施工图设计及修编 9 国道主干线广州绕城公路东段 珠江黄埔大桥 路面施工质量控制与管理手册 二 设计思路 由于本项目沿线地处华南沿海暴雨区 降雨充沛 雨量集中 历时降雨强度大 多年年平均降水量 1638 5mm 年最大降水量 2000mm 雨季 3 9 月份 降水量占年 降水量的 81 多年平均蒸发量 1400 1600mm 本地区年平均气温 21 7 22 6 1 月份平均气温 15 5 7 月份平均气温 28 6 极端最高气温 37 39 极端最低 气温 0 3 7 月平均地温 30 32 按公路自然区划标准 JTJ 003 86 划分属 7 华南沿海台风区 根据沥青路面使用性能气候分区属夏炎热冬温潮湿区 1 4 1 同 时根据本项目 工可报告 提供的交通量预测 设计年限内一个车道上的累计当量轴 次为 2 3 107次 属于重交通 未来重载超载对路面的影响较大 基于以上两个因素 我部在进行上面层目标配合比设计时 主要考虑沥青混合料 的抗高温性能及抗水损害的能力 同时作为表面层 其抗滑性能也是需要重点考虑的 路用性能 因此 我部在进行矿料合成级配设计时 考虑通过提高 4 75mm 以上碎石含量 使粗集料之间形成骨架嵌挤结构 以提高抗高温车辙的能力 并适当减小 9 5mm 以上 粗集料的用量 提高混合料的均匀性和施工均匀性 减少路面施工离析造成的局部渗 2 水 同时 通过增大 1 18mm 以下细集料的含量 使细集料充分填充粗集料间隙 并 结合省内已有经验 以 4 5 5 作为设计目标空隙率 混合料沥青饱和度控制在 65 70 之间 既形成密水结构 避免早期水损害发生 又可避免路面经过行车荷载 再压密后 剩余空隙率过小 沥青用量偏大出现泛油现象 由于路面的微观构造制约着轮胎与路面之间的湿抗滑力水平 而路面的宏观构造 控制着湿抗滑力随车速提高而下降的比率 因此 路面的抗滑能力是由路面的宏观构 造和微观构造决定的 为此 首先需要采用磨光值高 压碎值 冲击值 和磨耗值低 的石料作上面层的主骨料以形成良好的微观结构 同时优选级配并采用合理的施工工 艺以形成大的宏观结构 为进一步验证据此思路设计的沥青混合料能否满足高温稳定性 水稳定性和抗滑 性能等要求 我部根据现行规范提出了两个设计方案分别进行配合比试验 同时参考 广东省内目前采用较多的在规范 AC 13 基础上改进的抗滑层混合料级配 以下以 GAC 13 标示 提出了适用于本项目选用材料的 GAC 13 型沥青混合料目标配合比方 案 并与前两个级配方案的沥青混合料性能进行比较 以比选出适于本项目采用的抗 滑层沥青混合料配合比最优方案 三 设计内容 1 按 公路工程集料试验规程 JTG E42 2005 和 公路工程沥青及沥青混合 料试验规程 JTJ052 2000 对原材料的各项物理力学指标进行试验并判断材料的性 能 2 按集料的筛分结果 按 公路沥青路面施工技术规范 JTG F40 2004 中对 AC 13 型沥青混凝土矿料级配范围的要求 对其进行矿料组成设计 并以 4 75mm 通 过率为关键性筛孔通过率 提出两个设计方案 同时参考 GAC 13 型沥青混凝土级配 范围 提出 GAC 13 沥青混合料目标配合比设计方案 3 按 公路沥青路面施工技术规范 JTG F40 2004 和 公路工程沥青及沥青 混合料试验规程 JTJ052 2000 的规定 分别对 AC 13 型沥青混凝土两个设计方案 和 GAC 13 型沥青混凝土设计方案进行马歇尔试验 并确定出最佳用油量 4 依据确定的最佳沥青用量 分别对 AC 13 型沥青混凝土两个设计方案和 GAC 13 型沥青混凝土设计方案进行 60 和 70 的车辙试验 3 5 依据确定的最佳沥青用量 分别对 AC 13 型沥青混凝土两个设计方案和 GAC 13 型沥青混凝土设计方案进行水稳定性试验 6 依据确定的最佳沥青用量 分别对 AC 13 型沥青混凝土两个设计方案和 GAC 13 型沥青混凝土设计方案进行渗水试验 7 依据确定的最佳沥青用量 分别对 AC 13 型沥青混凝土两个设计方案和 GAC 13 型沥青混凝土设计方案进行抗滑性能试验 4 一 原材料试验 1 沥青试验 按设计要求 抗滑层沥青选用 SBS 改性沥青 改性沥青试验严格按照 公路工程 沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052 2000 的要求和方法进行 改性沥青性能指标试 验结果见表 1 所列 试验结果表明 该 SBS 改性沥青已检测的性能指标除运动粘度偏 大外 其余指标均能满足现行规范及本项目相关技术文件要求 沥青粘度增大 3Pa s 软化点提高 有利于改善沥青的感温性 但生产时 易造成拌和楼输油 管道的堵塞 应加强输油管道的疏通工作 壳牌新粤 佛山 SBS 改性沥青试验结果 表 1 项 目试验结果设计要求试验依据 针入度 25 100g 5s 0 1mm 58 40 60 针入度指数 P I 1 7 0 5 T0604 2000 延度 5cm min 5 cm 33 5 25T0605 1993 软化点 87 3 70T0606 2000 运动粘度 135 Pa s 3 4 3T0625 1993 闪点 230 230T0611 1993 溶解度 99 5 99 0T0607 1993 弹性恢复 5cm min 25 85 80 0T0662 2000 贮存稳定性离析 48h 软化点差 0 1 2 5T0661 2000 密度 15 g cm3 1 036 实测 相对密度 25 1 031 实测 T0603 1993 旋转薄膜加热试验 163 5h 质量损失 0 3 0 8 T0610 1993 残留针入度比 87 4 65T0604 2000 残留延度 5cm min 5 cm 22 4 20T0605 1993 注 不能保证连续施工时 应按相关技术文件要求频率对进场沥青的贮存稳定性进行检测 注 不能保证连续施工时 应按相关技术文件要求频率对进场沥青的贮存稳定性进行检测 2 集料试验 本项目上面层 AC GAC 13 型沥青混合料目标配合比设计试验所采用的集料为增 城三江三和石场生产的角闪岩 集料粒径规格分别为 S10 10 15mm S11 5 10mm S14 3 5mm 和 S16 0 3mm 如图 1 图 4 5 图 1 10 15mm 碎石 图 2 5 10mm 碎石 图 3 3 5mm 碎石 图 4 0 3mm 石屑 图 1 图 4 为增城三江三和石场碎石加工现场 该石场堆料场地较小 场地硬化 不充分 缺少必要的排水设施 除尘效果较差 因此为保证本项目上面层矿料质量及 连续施工时供料及时 建议尽快落实石场配套设施建设 并要求施工单位提前备料 矿粉为从化吕田生产的石灰岩矿粉 水泥采用 粤花 牌 32 5 水泥 沥青为壳牌 新粤 佛山 沥青有限公司生产的 SBS 改性沥青 集料试验严格按照 公路工程集料试验规程 JTG E42 2005 的要求和方法进行 粗 细集料试验结果分别见表 2 表 3 所列 6 粗集料试验结果 表 2 试验项目单位试验结果规范标准试验依据 洛杉矶磨耗损失 10 4 28T0317 2005 磨光值BPN 45 42T0321 2005 压碎值 9 7 20T0316 2005 粘附性级 5 4T0616 1993 10 15mm 碎石 2 875 5 10mm 碎石 2 878 表观相对密度 3 5mm 碎石 2 857 2 60T0304 2005 10 15mm 碎石 0 42 吸水率 5 10mm 碎石 0 50 2 0T0307 2005 坚固性 12T0314 2000 冲击值 28T0322 2000 软石含量 1T0320 2000 针片状颗粒含量 混合料 其中粒径大于 9 5mm 其中粒径小于 9 5mm 7 2 5 6 8 1 10 8 12 T0312 2005 10 15mm 碎石 0 2 5 10mm 碎石 0 3 水洗法 0 075mm 颗粒 含量 3 5mm 碎石 0 2 1T0310 2005 10 15mm 碎石 2 840 各种集料的毛体 积相对密度 5 10mm 碎石 2 837 T0304 2005 细集料试验结果 表 3 试验项目单位试验结果规范标准试验依据 表观相对密度 2 864 2 50T0328 2005 砂当量 61 60T0334 2005 坚固性 12T0340 2005 亚甲蓝值g kg 25T0349 2005 棱角性 流动时间 s 30T0345 2005 注 石屑的砂当量值偏低 应加强碎石生产过程中的除尘效果 减少已开采碎石被山体泥土污染 注 石屑的砂当量值偏低 应加强碎石生产过程中的除尘效果 减少已开采碎石被山体泥土污染 3 填料试验 填料试验结果见表 4 所列 试验结果表明 本项目采用的填料技术指标满足现行 规范标准要求 7 矿粉及水泥技术指标 表 4 试验项目单位试验结果规范标准试验依据 矿粉2 773 2 50 表观相对密度 水泥 t m3 3 050 T0352 2000 矿粉亲水系数 0 87 1T0353 2000 含水量 0 09 1T0332 2005 塑性指数 2 4T0354 2000 粒度范围 0 6mm 0 15mm 0 075mm 100 100 93 5 100 79 5 99 5 100 90 100 75 100 T0351 2000 注 括号内数值为水泥粒度范围 注 括号内数值为水泥粒度范围 4 沥青与集料的粘附性试验 本试验采用 T0616 1993 中水煮法 在两种情况下对改性沥青与粗集料的粘附性 进行试验 一种为常规试验 另一种是先用粗集料与水泥进行裹覆后再与沥青进行粘 附性试验 试验结果见表 5 所列 试验结果表明 集料与沥青的粘附性等级满足设计 要求 尽管通过试验不采取抗剥落措施时 集料与沥青的粘附性仍能满足设计要求 但为了增强集料与沥青的粘附能力 提高上面层的抗水损害能力 建议上面层改性沥 青混合料生产时添加 1 5 2 0 水泥代替部分矿粉 同时通过添加水泥提高沥青胶浆 的劲度模量 亦可改善上面层的抗永久变形能力和承载能力 改性沥青与集料粘附性试验结果 表 5 改性沥青与集料粘附性 试验条件试验前未用水泥裹覆试验前用水泥裹覆 试验后石料表面上沥青膜剥落情况 集料棱角处沥青膜有轻微剥离 但 少于 10 沥青膜无剥离 粘附性等级 55 备注所用石料为角闪岩 沥青为 SBS 改性沥青 注 该集料与注 该集料与 SBSSBS 改性沥青的粘附性能满足规范及本项目相关文件要求 改性沥青的粘附性能满足规范及本项目相关文件要求 8 二 AC GAC 13 型沥青混凝土目标配合比设计 1 上面层方案 AC 13 1 原材料筛分及合成级配 AC 13 型沥青混凝土合成矿料级配组成 方案 表 6 原材料级配通过百分率 筛孔 尺寸 mm 10 15mm 碎石 5 10mm 碎石 3 5mm 碎石 0 3mm 石屑 矿粉水泥 合成级 配 规范推荐 范围 26 5100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 19100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 1699 6 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 99 9 100 100 13 287 8 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 97 6 90 100 9 510 7 98 5 100 0 100 0 100 0 100 0 81 6 68 85 4 750 7 0 5 94 3 100 0 100 0 100 0 46 0 38 68 2 360 4 0 3 27 2 88 5 100 0 100 0 32 9 24 50 1 180 4 0 3 11 1 64 7 100 0 100 0 24 1 15 38 0 60 4 0 3 4 3 41 3 100 0 100 0 16 6 10 28 0 30 4 0 3 2 3 28 7 99 2 100 0 12 9 7 20 0 150 4 0 3 1 5 17 4 93 5 100 0 9 5 5 15 0 0750 4 0 3 0 0 6 6 79 5 99 5 6 0 4 8 掺配比例 20 0 33 5 14 5 27 5 2 5 2 0 2 方案 矿料合成级配曲线如图 5 所示 1 18 0 6 0 15 0 075 0 3 2 36 4 75 9 5 13 2 16 19 26 5 31 5 37 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 筛孔尺寸 mm 通过百分率 下限上限中值AC 13目标 方案1 图 5 AC 13 型 方案 矿料合成级配曲线图 9 3 马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 AC 13 方案 马歇尔试验结果见表 7 AC 13 方案 马歇尔试验结果 表 7 试件密度 试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 13 52 4612 7059 016 645 514 9725 5 24 02 5072 6846 615 457 216 2428 6 34 52 5162 6645 515 564 320 8036 3 45 02 5392 6444 015 273 818 1732 4 55 52 5482 6242 915 380 916 5739 0 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 015 40 注 注 1 1 沥青加热温度控制在沥青加热温度控制在 160160 165 165 矿料加热温度为 矿料加热温度为 190190 200 200 混合料拌和温度为 混合料拌和温度为 170 170 上下浮动 上下浮动 5 5 击实温度为 击实温度为 160160 165 165 混合料废弃温度 混合料废弃温度 195 195 2 2 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 最佳沥青用量确定 由表 7 得出的油石比与各项测定指标的关系曲线如图 6 所示 2 450 2 460 2 470 2 480 2 490 2 500 2 510 2 520 2 530 2 540 2 550 3 54 04 55 05 5 油石比 毛体积相对密度 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 21 00 22 00 3 54 04 55 05 5 油石比 稳定度 KN 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 10 0 3 54 04 55 05 5 油石比 空隙率 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 3 54 04 55 05 5 油石比 流值 0 1mm 10 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 0 85 0 3 54 04 55 05 5 油石比 饱和度 14 6 14 8 15 0 15 2 15 4 15 6 15 8 16 0 16 2 16 4 16 6 16 8 17 0 3 54 04 55 05 5 油石比 矿料间隙率 3 54 04 55 05 5 油石比 稳定度 KN 空隙率 饱和度 流值 0 1mm 公共范围 图 6 AC 13 目标配合比 方案 确定沥青用量图 根据曲线图 由于密度没有严格出现峰值 所以采用目标空隙率 4 5 对应的油石 比作为 OAC1 可以得到 OAC1 4 84 OAC2 4 49 5 08 2 4 79 各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为 4 49 5 08 最佳油 石比的初始值 OAC1在此范围内 根据 OAC1和 OAC2 并结合广东省高速公路建设的实际情况 确定 AC 13 目标 配合比 方案 的最佳油石比为 OAC 4 8 当 OAC 4 8 时 空隙率为 4 6 VMA 值为 15 19 满足设计要求 4 最佳油石比马歇尔试验 11 AC 13 方案 最佳油石比马歇尔试验结果 表 8 试件密度试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 14 82 5302 6524 615 3069 920 931 5 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 015 40 注 注 1 1 沥青加热温度控制在沥青加热温度控制在 160160 165 165 矿料加热温度为 矿料加热温度为 190190 200 200 混合料拌和温度为 混合料拌和温度为 170 170 上下浮动 上下浮动 5 5 击实温度为 击实温度为 160160 165 165 混合料废弃温度 混合料废弃温度 195 195 2 2 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 5 浸水马歇尔试验 AC 13 方案 残留稳定度试验结果 表 9 稳定度 KN 油石比 浸水时间 试验结果平均值 残留稳定度 19 20 20 77 22 42 30min 21 19 20 90 19 91 18 17 20 99 4 8 48h 19 50 19 64 94 0 结论浸水马歇尔残留稳定度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 6 冻融劈裂试验 AC 13 方案 冻融劈裂试验结果 表 10 油石比 试验条件 稳定度 KN 劈裂抗拉强度 MPa 冻融劈裂强度比 13 59 13 83 13 65 未经受冻融循环 15 31 1 398 13 74 13 70 13 12 4 8 经受冻融循环 14 95 1 381 98 8 结论冻融劈裂试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 12 7 车辙试验 AC 13 方案 车辙试验结果 表 11 车辙板尺寸 300 300 50mm 拌和温度 170 碾压温度 160 行走距离 23 1cm 试验编号 轮压 MPa 试验温度 动稳定度 次 mm 平均值 次 mm 10862 9545 60 10161 10190 6058 7500 0 7 70 5780 6446 结论车辙试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 8 渗水试验 AC 13 方案 渗水试验结果 表 12 试验 编号 初始读数时间 s 初始读数 ml 终读数时间 s 终读数 ml 渗水系数 ml min 平均值 ml min 010018031070 0 010018019030 0 010018024046 7 48 9 结论渗水试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 9 抗滑试验 AC 13 方案 构造深度试验结果 表 13 摊砂直径 mm 构造深度 cm 2 31831 DTD 次数 D1D2 平均直径 D mm 测定值平均值 185175180 00 98 180175177 51 01 175170172 51 07 1 02 结论构造深度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 13 AC 13 方案 抗滑值试验结果 表 14 温度 T 15温度修正值F 1 温度 T 时测得的摆值 BPN BT F 12345 平均 标准温度 20 时的摆值 BPN 20B F 平均 585758585857 856 8 575758585857 656 6 56 7 10 车辙板压实度试验 对轮碾成型的车辙板进行抽取芯样 检测压实度 试验结果如下 AC 13 方案 试件压实度试验结果 表 15 以试验室试件密度 作标准密度 以理论最大相对密度 作标准密度 空中 质量 ma g 水中 质量 mw g 表干 质量 mf g 试件毛 体积相 对密度标准 密度 压实度 平均 标准 密度 压实度 平均 1025 9615 61027 42 4912 53098 52 65293 9 方案 1491 1892 31495 22 4732 53097 8 98 1 2 65293 3 93 6 14 2 上面层方案 AC 13 1 原材料筛分及合成级配 AC 13 型沥青混凝土合成矿料级配组成 方案 表 16 原材料级配通过百分率 筛孔 尺寸 mm 10 15mm 碎石 5 10mm 碎石 3 5mm 碎石 0 3mm 石屑 矿粉水泥 合成级 配 规范推荐 范围 26 5100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 19100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 1699 6 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 99 9 100 100 13 287 8 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 97 6 90 100 9 510 7 98 5 100 0 100 0 100 0 100 0 81 6 68 85 4 750 7 0 5 94 3 100 0 100 0 100 0 43 1 38 68 2 360 4 0 3 27 2 88 5 100 0 100 0 31 3 24 50 1 180 4 0 3 11 1 64 7 100 0 100 0 23 1 15 38 0 60 4 0 3 4 3 41 3 100 0 100 0 16 2 10 28 0 30 4 0 3 2 3 28 7 99 2 100 0 12 8 7 20 0 150 4 0 3 1 5 17 4 93 5 100 0 9 6 5 15 0 0750 4 0 3 0 0 6 6 79 5 99 5 6 2 4 8 掺配比 例 20 0 36 5 13 0 25 5 3 0 2 0 2 方案 矿料合成级配曲线如图 7 所示 1 18 0 6 0 15 0 075 0 3 2 36 4 75 9 5 13 2 16 19 26 5 31 5 37 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 筛孔尺寸 mm 通过百分率 下限上限中值AC 13目标 方案2 图 7 AC 13 型 方案 矿料合成级配曲线图 15 3 马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 AC 13 方案 马歇尔试验结果见表 17 AC 13 方案 马歇尔试验结果 表 17 试件密度 试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 13 52 4712 7058 616 246 613 6828 2 24 02 5132 6846 415 258 116 6530 3 34 52 5212 6645 315 365 118 5533 7 45 02 5412 6443 915 174 218 7536 0 55 52 5332 6243 515 777 820 0338 7 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 015 40 注 注 1 1 沥青加热温度控制在沥青加热温度控制在 160160 165 165 矿料加热温度为 矿料加热温度为 190190 200 200 混合料拌和温度为 混合料拌和温度为 170 170 上下浮动 上下浮动 5 5 击实温度为 击实温度为 160160 165 165 混合料废弃温度 混合料废弃温度 195 195 2 2 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 最佳沥青用量确定 由表 17 得出的油石比与各项测定指标的关系曲线图如图 8 所示 2 450 2 460 2 470 2 480 2 490 2 500 2 510 2 520 2 530 2 540 2 550 3 54 04 55 05 5 油石比 毛体积相对密度 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 21 00 3 54 04 55 05 5 油石比 稳定度 KN 16 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 10 0 3 54 04 55 05 5 油石比 空隙率 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 54 04 55 05 5 油石比 流值 0 1mm 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 0 85 0 3 54 04 55 05 5 油石比 饱和度 14 6 14 8 15 0 15 2 15 4 15 6 15 8 16 0 16 2 16 4 16 6 16 8 17 0 3 54 04 55 05 5 油石比 矿料间隙率 3 54 04 55 05 5 油石比 稳定度 KN 空隙率 饱和度 流值 0 1mm 公共范围 图 8 AC 13 目标配合比 方案 确定沥青用量图 根据曲线图 由于稳定度没有严格出现峰值 所以采用目标空隙率 4 5 对应的油 石比作为 OAC1 可以得到 OAC1 4 75 OAC2 4 41 5 04 2 4 73 各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为 4 41 5 04 最佳油 石比的初始值 OAC1在此范围内 根据 OAC1和 OAC2 结合广东省高速公路建设的实际情况 确定 AC 13 目标配 17 合比 方案 的最佳油石比为 OAC 4 7 当 OAC 4 7 时 空隙率为 4 6 VMA 值为 15 1 满足设计要求 4 最佳油石比马歇尔试验 18 AC 13 方案 最佳油石比马歇尔试验结果 表 18 试件密度 试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 14 72 5332 6564 6415 169 216 4230 8 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 015 40 注 注 1 1 沥青加热温度控制在沥青加热温度控制在 160160 165 165 矿料加热温度为 矿料加热温度为 190190 200 200 混合料拌和温度为 混合料拌和温度为 170 170 上下浮动 上下浮动 5 5 击实温度为 击实温度为 160160 165 165 混合料废弃温度 混合料废弃温度 195 195 2 2 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 5 浸水马歇尔试验 AC 13 方案 残留稳定度试验结果 表 19 稳定度 KN 油石比 浸水时间 试验结果平均值 残留稳定度 16 76 16 06 17 58 30min 15 26 16 42 13 19 16 83 14 37 4 7 48h 16 16 15 14 92 2 结论浸水马歇尔残留稳定度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 6 冻融劈裂试验 AC 13 方案 冻融劈裂试验结果 表 20 油石比 试验条件 稳定度 KN 劈裂抗拉强度 MPa 冻融劈裂强度比 12 67 16 13 15 07 未经受冻融循环 13 34 1 407 12 65 12 59 12 89 4 7 经受冻融循环 13 31 1 264 89 9 结论冻融劈裂试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 19 7 车辙试验 AC 13 方案 车辙试验结果 表 21 车辙板尺寸 300 300 50mm 拌和温度 170 碾压温度 160 行走距离 23 1cm 试验编号 轮压 MPa 试验温度 动稳定度 次 mm 平均值 次 mm 13125 10161 60 9844 11043 7412 6429 0 7 70 6923 6921 结论车辙试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 8 渗水试验 AC 13 方案 渗水试验结果 表 22 试验 编号 初始读数时间 s 初始读数 ml 终读数时间 s 终读数 ml 渗水系数 ml min 平均值 ml min 010018031070 0 010018027558 3 010018028561 7 63 3 结论渗水试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 9 抗滑试验 AC 13 方案 构造深度试验结果 表 23 摊砂直径 mm 构造深度 cm 2 31831 DTD 次数 D1D2 平均直径 D mm 测定值平均值 1901701800 98 1701701701 10 1801701751 04 1 04 结论构造深度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求 20 AC 13 方案 抗滑值试验结果 表 24 温度 T 15温度修正值F 1 温度 T 时测得的摆值 BPN BT F 12345 平均 标准温度 20 时的摆值 BPN 20B F 平均 606060605959 858 8 596059596059 458 4 58 6 10 车辙板压实度试验 对轮碾成型的车辙板进行抽取芯样 检测压实度 试验结果如下 AC 13 方案 试件压实度试验结果 表 25 以试验室试件密度 作标准密度 以理论最大相对密度 作标准密度 空中 质量 ma g 水中 质量 mw g 表干 质量 mf g 试件毛 体积相 对密度 标准 密度 压实度 平均 标准 密度 压实度 平均 977 7577 8980 82 4262 53395 82 65691 3 方案 985 9583 9989 52 4312 53396 0 95 9 2 65691 5 91 4 21 3 上面层方案 GAC 13 1 原材料筛分及合成级配 GAC 13 型沥青混凝土合成矿料级配组成 方案 表 26 原材料级配通过百分率 筛孔 尺寸 mm 10 15mm 碎石 5 10mm 碎石 3 5mm 碎石 0 3mm 石屑 矿粉水泥 合成级 配 规范推荐 范围 26 5100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 19100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 1699 6 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 99 9 100 100 13 287 8 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 96 9 95 100 9 510 7 98 5 100 0 100 0 100 0 100 0 77 1 60 80 4 750 7 0 5 94 3 100 0 100 0 100 0 34 2 26 48 2 360 4 0 3 27 2 88 5 100 0 100 0 28 4 17 36 1 180 4 0 3 11 1 64 7 100 0 100 0 21 8 15 29 0 60 4 0 3 4 3 41 3 100 0 100 0 15 7 10 22 0 30 4 0 3 2 3 28 7 99 2 100 0 12 4 6 16 0 150 4 0 3 1 5 17 4 93 5 100 0 9 4 4 11 0 0750 4 0 3 0 0 6 6 79 5 99 5 6 2 4 8 掺配比例 25 0 41 0 4 0 25 0 3 0 2 0 2 方案 矿料合成级配曲线如图 9 所示 1 18 0 6 0 15 0 075 0 3 2 36 4 75 9 5 13 2 16 19 26 5 31 5 37 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 筛孔尺寸 mm 通过百分率 规范上限规范中值规范下限 GAC 13上限GAC 13中值GAC 13下限 GAC 13目标 方案3 图 9 GAC 13 型 方案 矿料合成级配曲线图 22 3 马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 1 GAC 13 方案 马歇尔试验结果见表 27 本次试验条件同方案 和方案 即沥青加热温度控制在 160 165 矿料加热温度 为 190 200 混合料拌和温度为 170 上下浮动 5 击实温度为 160 165 GAC 13 方案 马歇尔试验结果 表 27 试件密度 试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 13 52 4602 7069 116 545 2 24 02 4652 6858 216 851 1 34 52 4702 6647 317 057 0 45 02 4842 6446 117 163 5 55 52 4792 6255 617 468 5 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 0 15 40 注 注 1 1 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 2 2 本方案设计空隙率为本方案设计空隙率为 5 05 0 由于方案 相较于方案 和方案 中 4 75mm 以上粗集料增多 3 5mm 规格料的用 量明显减少 矿料级配已接近于间断级配 在相同试验条件下 其空隙率和矿料间隙率明 显增大 沥青饱和度则减小 根据马歇尔试验技术指标要求范围 表 27 中试验结果不能 满足设计要求 针对这一问题可通过两种途径予以解决 第一 提高试验温度 通过增大 沥青的流动性来改善沥青混合料的和易性和可压实性 提高马歇尔试件的密实度 使各项 技术指标达到设计要求范围 第二 用棱角性较小的石屑部分或全部替换棱角性较大的角 闪岩石屑 改善沥青混合料的和易性和可压实性 2 GAC 13 方案 更换石灰岩石屑 矿料级配组成及曲线图 GAC 13 型沥青混凝土合成矿料级配组成 石灰岩石屑 表 28 原材料级配通过百分率 筛孔 尺寸 mm 10 15mm 碎石 5 10mm 碎石 3 5mm 碎石 0 3mm 石灰岩 矿粉水泥 合成级 配 规范推荐 范围 26 5100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 19100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 100 100 1699 6 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 99 9 100 100 13 287 8 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 96 9 95 100 9 510 7 98 5 100 0 100 0 100 0 100 0 77 1 60 80 4 750 7 0 5 94 3 99 2 100 0 100 0 34 0 26 48 23 2 360 4 0 3 27 2 85 9 100 0 100 0 27 8 17 36 1 180 4 0 3 11 1 63 3 100 0 100 0 21 5 15 29 0 60 4 0 3 4 3 42 1 100 0 100 0 15 9 10 22 0 30 4 0 3 2 3 28 4 99 2 100 0 12 4 6 16 0 150 4 0 3 1 5 22 6 93 5 100 0 10 7 4 11 0 0750 4 0 3 0 0 9 3 79 5 99 5 6 9 4 8 掺配比例 25 0 41 0 4 0 25 0 3 0 2 0 图 10 GAC 13 型 石灰岩石屑 矿料合成级配曲线图 GAC 13 方案 更换石灰岩石屑后马歇尔试验结果见表 29 更换石灰岩石屑后的试验条件同方案 和方案 即沥青加热温度控制在 160 165 矿料加热温度为 190 200 混合料拌和温度为 170 上下浮动 5 击实温度为 160 165 GAC 13 石灰岩石屑 马歇尔试验结果 表 29 试件密度试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 14 62 4792 6386 116 062 2 24 92 4742 6275 816 464 6 35 22 4792 6155 616 566 0 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 015 40 1 18 0 6 0 15 0 075 0 3 2 36 4 75 9 5 13 2 16 19 26 5 31 5 37 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 筛孔尺寸 mm 通过百分率 上限中值更换后GAC 13上限 GAC 13下限系列11系列3方案三 24 更换石灰岩石屑后的试验结果与表 27 中试验结果相比 尽管空隙率有所降低 但油 石比为 5 2 时的空隙率仍大于 5 与目标空隙率 4 5 相比仍明显偏大 说明仅通过更换 石灰岩石屑对沥青混合料的和易性改善效果尚不明显 3 GAC 13 方案 提高试验温度后的马歇尔试验结果见表 30 沥青加热温度仍按 160 165 控制 矿料加热温度为 190 200 混合料拌和温度 为 175 上下浮动 5 击实温度提高至 168 170 GAC 13 方案 马歇尔试验结果 表 30 试件密度试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 13 52 4582 7069 416 844 111 7830 2 24 02 4612 6858 316 950 713 5834 4 34 52 5042 6646 015 862 014 8833 4 45 02 5202 6444 715 770 112 2934 2 55 52 5312 6253 615 777 312 8144 5 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 015 40 注 注 1 1 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 2 2 本方案设计空隙率为本方案设计空隙率为 5 05 0 3 最佳沥青用量确定 由表 28 得出的油石比与各项测定指标的关系曲线图如图 11 所示 2 440 2 450 2 460 2 470 2 480 2 490 2 500 2 510 2 520 2 530 2 540 2 550 3 54 04 55 05 5 油石比 毛体积相对密度 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 3 54 04 55 05 5 油石比 稳定度 KN 25 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 10 0 3 54 04 55 05 5 油石比 空隙率 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3 54 04 55 05 5 油石比 流值 0 1mm 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 0 85 0 3 54 04 55 05 5 油石比 饱和度 15 0 15 2 15 4 15 6 15 8 16 0 16 2 16 4 16 6 16 8 17 0 17 2 17 4 3 54 04 55 05 5 油石比 矿料间隙率 3 54 04 55 05 5 油石比 稳定度 KN 空隙率 饱和度 流值 0 1mm 公共范围 图 11 GAC 13 目标配合比 方案 确定沥青用量图 根据曲线图 相应于密度最大值 稳定度最大值 目标空隙率 沥青饱和度范围中值 的沥青用量分别为 a1 5 3 a2 4 2 a3 4 84 a4 4 98 可以得到 OAC1 5 3 4 2 4 84 4 98 4 4 83 OAC2 4 68 5 29 2 4 99 各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为 4 68 5 29 最佳油石比 的初始值 OAC1在此范围内 根据 OAC1和 OAC2 结合广东省高速公路建设的实际情况 确定 GAC 13 目标配合 26 比 方案 的最佳油石比为 OAC 4 9 当 OAC 4 9 时 空隙率为 4 8 VMA 值为 15 6 满足设计要求 4 最佳油石比马歇尔试验 GAC 13 方案 最佳油石比马歇尔试验结果 表 31 试件密度 试件 组号 油石比 实测理论 空隙率 矿料间隙 率 沥青饱和度 稳定度 KN 流值 0 1mm 14 92 5142 6485 0815 867 913 6237 9 技术 要求 4 6 10 设计 空隙率 65 75 8 015 40 注 注 1 1 沥青加热温度控制在沥青加热温度控制在 160160 165 165 矿料加热温度为 矿料加热温度为 190190 200 200 混合料拌和温度为 混合料拌和温度为 175 175 上下浮动 上下浮动 5 5 击实温度为击实温度为 168168 170 170 混合料废弃温度 混合料废弃温度 195 195 2 2 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出 5 浸水马歇尔试验 GAC 13 方案 残留稳定度试验结果 表 32 稳定度 KN 油石比 浸水时间 试验结果平均值 残留稳定度 13 03 13 83 14 39 30min 13 21 13 62 13 94 11 22 13 30 4 9 48