某高速公路沥青路面上面层沥青混合料配合比设计.doc

某高速公路沥青路面上面层沥青混合料配合比设计1设计资料（1）该高速公路沥青路面为三层式结构，上面层结构设计厚度为4cm。（2）气候条件：7月份平均最高气温为32，年极端最低气温为-6.5，年降雨量为1500mm。（3）沥青材料：沥青密度1.025g/cm3，经检验各项技术性能均符合要求。（4）矿质材料：集料的级配组成见表12-3，集料采用石灰石轧制，抗压强度120MPa，洛杉矶磨耗率12%，粘附性等级为5级，表观密度2.703g/cm3。矿粉采用石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，表观密度2.68g/cm3。矿质集料级配与设计级配范围 表1材料名称下列筛孔（mm）的通过百分率（%）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075集料A10093170集料B1008414840集料C10092824221114矿粉D1009687AC-13的级配范围10095100708848683653244l1830122281648级配范围中值100987957453324171262设计要求（1）确定沥青混合料类型，并进行矿质混合料配合比设计。（2）确定最佳沥青用量。（3）根据高速公路用沥青混合料要求，检验沥青混合料的水稳定性和抗车辙能力。解题步骤1）矿质混合料配合比设计（1）确定沥青混合料类型以及矿质混合料的级配范围根据设计资料，所铺筑道路为高速公路，沥青路面上面层，结构层设计厚度为4cm。选用AC-13型沥青混合料，设计级配范围和中值见表1。（2）采用图解法进行矿质混合料配合比设计绘制图解法用图绘制图解法用图1。根据AC-13沥青混合料的级配范围中值数据，确定各筛孔尺寸在横坐标上的位置。然后将各档集料与矿粉的级配曲线绘制于图1中。确定各种集料用量在集料A与集料B级配曲线相重叠部分作一垂线AA/，使垂线截取这二条级配曲线的纵坐标值相等（即a=a/）。垂线AA/与对角线OO/有一交点M，过M引一水平线，与纵坐标交于P点，OP的长度X=31%，即为集料A的用量。图1 图解法同理，求出集料B的用量Y=30%，集料C用量Z=31%，矿粉D的用量W=8%。配合比校核与调整 按照集料A集料B集料C矿粉D=31%30%31%8%的比例，计算矿质混合料的合成级配，结果见表2。从计算结果可以看出，合成级配中筛孔2.36mm的通过量偏低，筛孔0.075mm的通过量偏高，曲线呈锯齿状，需要对各集料比例进行调整。通过试算，采用减少集料B、增加集料C并减少矿粉D用量的方法来调整配合比。经调整后的配合比为：集料A的用量X=31%、集料B的用量Y=26%、集料C的用量Z=37%、矿粉D的用量W=6%。配合比调整后，矿质混合料的合成级配见表2中括号内的数值，可以看出，合成级配曲线完全在设计要求的级配范围之内，并且接近中值，图2。因此，本例题配合比设计结果为：调整后的计算结果如表中括号内数值。碎石A石屑B砂C矿粉D=31%26%37%6%。 矿质混合料合成级配校核计算用表 表2材料组成筛孔尺寸（方筛孔）（mm）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过百分率（%）各矿质材料在混合料中的级配碎石 31%(31%)31.0(31.0)28.8(28.8)5.3(5.3)0(0)石屑 30%(26%)30.0(26.0)30.0(26.0)30.0(26.0)25.2(21.8)4.2(3.6)2.4(2.1)1.2(1.1)0(0)砂 31%(37%)31.0(37.0)31.0(37.0)31.0(37.0)31.0(37.0)28.5(34.0)25.4(30.3)13.0(15.5)6.5(7.8)3.4(4.1)1.2(1.5)矿粉 8%(6%)8.0(6.0)8.0(6.0)8.0(6.0)8.0(6.0)8.0(6.0)8.0(6.0)8.0(6.0)8.0(6.0)7.9(5.8)7.0(5.2)合成级配100(100)97.8(97.8)74.3(74.3)58.8(64.2)40.7(43.6)35.8(38.4)22.2(22.6)14.5(13.8)11.3(9.9)8.2(6.7)级配范围1009510070884868365324411830122281648级配中值10098795845332417126图2 合成级配曲线及要求范围2）沥青混合料的马歇尔试验（1）试件成型根据经验AC-13型沥青混合料的沥青用量范围为4.5%6.5%。采用0.5%间隔变化，分别选择沥青用量4.5%、5.0%、5.5%、6.0%和6.5%拌制5组沥青混合料，每面各击实75次成型试件。（2）试件物理力学指标的测定各组沥青混合料试件体积参数及稳定度、流值，结果见表3。沥青混合料各项指标的技术要求也列于表中，供对照评定。 马歇尔试验体积参数及力学指标测定结果 表3沥青用量(%)理沦最大密度(g/cm3)空气中质量(g)水中质量(g)表干质量(g)毛体积密度(g/cm3)空隙率(%)沥青体积百分率(%)矿料间隙率(%)沥青饱和度(%)稳定度(kN)流值(mm)4.52.5141157.3670.01161.92.3536.410.316.761.77.82.15.02.495117.3685.41180.52.3784.711.616.371.28.62.55.52.4761201.9704.01206.52.3923.412.816.279.08.73.26.02.4581225.7716.91227.52.4012.314.116.485.88.13.76.52.4401250.2731.51253.32.3961.815.217.089.47.04.4技 术 标 准3%6%-13%16%60%75%8243）最佳沥青用量确定（1）绘制沥青混合料试件各项指标与沥青用量的关系图绘制沥青用量与毛体积密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定性和流值等指标的关系曲线图，如图3。（2）确定最佳沥青用量初始值OAC1由图3得，与马歇尔稳定度最大值对应的沥青用量=5.4%，对应于密度最大值的沥青用量=6.0%，对应于规定空隙率范围中值的沥青用量=5.1%，从而得最佳沥青用量初始值OAC1：OAC1=(5.4%+6.0%+5.1%)/3=5.5%（3）确定最佳沥青用量初始值OAC2确定各项指标均符合沥青混合料技术标准要求的沥青用量范围，见图3中阴影部分，其中OACmin=4.9%，OACmax=5.7%，从而得最佳沥青用量初始值OAC2：OAC2=(4.9%+5.7%)/2=5.3%当沥青用量为5.5%时，沥青混合料试件的各项指标均能符合技术要求。（4）综合确定最佳沥青用量OAC一般情况下，以OACl和OAC2的平均值作为最佳沥青用量，即OAC=5.4%。当地7月份平均最高气温32，年极端最低气温-6.5，查表知该沥青路面的气候分区属于夏炎热冬温区(1-4)，考虑在高速公路上渠化交通对沥青路面的作用，预计有可能出现车辙，所以在中限值OAC2与下限值OACmin之间再确定一个沥青最佳用量OAC/=5.1%。图3 沥青用量与马歇尔指标关系图4）检验（1）沥青混合料的水稳定性检验采用沥青用量5.1%和5.4%分别制备沥青混合料试件，按照规定方法进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂强度试验，试验结果见表4。从表4试验结果可知，两个沥青用量的沥青混合料，浸水残留稳定度均大于80%，冻融劈裂强度均大于75%，满足对沥青混合料水稳定性技术要求。（2）沥青混合料抗车辙能力检验采用沥青用量5.1%和5.4%分别制作车辙试件，按照规定方法进行车辙试验，试验结果见表4。在两种沥青用量下，试件的动稳定度均大于1000次/mm，符合高等级道路对沥青混合料抗车辙性能的技术要求。 沥青混合料水稳定性和车辙试验结果 表4 沥青用量(%)水稳定