Sup20热再生沥青混合料目标配合比设计.doc

设 计 报 告 首 页工程项目委托单位样品名称石灰岩集料/矿粉/RAP材料/SBS改性沥青样品编号产地厂家集料：(1#样品、2#样品、3#样品、4#样品)金坛。矿粉：溧阳。沥青：江苏宝利。RAP材料：原老路沥青上面层抗车辙剂：北京神州陆友科技发展有限公司规格型号集料：1#(9.5mm26.5mm)2#(4.75mm9.5mm)3#(2.36mm4.75mm)4#(2.36mm 以下颗粒)。矿粉：0.3mm以下颗粒。沥青：SBS改性沥青（I-C）。RAP材料：13.2mm以下。抗车辙剂：路孚8000。样品状态完好，可检。样品数量集料：200公斤。RAP材料：50Kg矿粉：5公斤 。 沥青：5公斤。送样日期设计日期设计项目Sup20热再生沥青混合料目标配合比设计设计依据公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）（以下简称“规范”）公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）高性能沥青路面（Superpave）基础参考手册（ISBN 7-114-05568-4,2005年第1版）施工图设计文件主检设备名称编号SYD-2801E沥青针入度仪（1-LQ-001）、SYD-2806E沥青软化点仪（1-LQ-002）、LYY-10A沥青延伸度测定仪（1-LQ-003）、MDJ-II电动击实仪（1-LH-002）、101A-4型恒温干燥箱（1-LH-008）、WT50001S电子天平(1-LH-013）、0-200mm游标卡尺（1-LJ-011）、标准方孔筛(1-JL-009)、CF-C标准恒温水浴（1-LH-011）、H-1756.5F最大理论密度仪（1-LH-010）、HYCX-1车辙试样成型机（1-LH-006）、HYCZ-1自动车辙试验机（1-LH-007）、WT51001电子天平（1-LH-015）、AFG1旋转压实仪（1-LH-012）等。设计结论通过混合料级配调试和相关室内验证试验，结果表明所设计的Sup-20改性沥青热再生混合料的各项性能满足要求，室内目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。备 注-编 制: 审 核: 试验检测报告专用章签 发: 签发日期:xxxx年xx月xx日1 概述受xxxx有限公司及xxxx有限公司委托，xxxx有限公司承担xxxx县道大中修工程Sup-20热再生沥青混合料目标配合比设计。本次Sup-20热再生沥青混合料室内配合比设计参考高性能沥青路面（Superpave）基础参考手册（以下简称“手册”）、施工图设计文件并依据我国公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004，以下简称“规范”）、公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）、公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）的要求进行了沥青混合料目标配合比设计。2 材料依据Superpave 设计要求，进行了集料性质试验（试验结果见表2-1）、各种矿料外观质量照片如图2-2、RAP材料试验（试验结果见表2-3）、矿粉试验（试验结果见表2-4）SBS改性沥青试验（试验结果见表2-5）。表2-1 集料性质试验结果汇总表技术指标单位1#料2#料3#料4#料RAP技术要求试验规程表观相对密度2.7282.7222.7242.7242.9042.45T0304-2005T0328-2005T0330-2005毛体积相对密度2.7062.6962.6882.6722.8042.45T0304-2005T0330-2005吸水率%0.300.360.490.721.233.0T0304-2005T0330-2005针片状含量%9.810.720T0312-2005水洗法0.075mm颗粒含量%0.10.30.713.77.41#2#3#1.0T0302-2005 T0327-20054#15.0压碎值%20.330T0316-2005细集料砂当量%6860T0334-2005对沥青的粘附性级54级T0616-1993 RAP 1#料 2#料 3#料 4#料 矿粉图2-2集料外观质量照表2-3 RAP材料试验结果汇总表材料名称沥青用量（%）集料级配，下列筛孔（mm）的通过率（%）26.519016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075RAP4.9310010010095.280.853.039.131.723.716.411.77.4表2-4 矿粉试验结果汇总表材料名称细度亲水系数（%）相对密度外观通过下列筛孔（方孔mm）的百分率（%）石灰石矿粉0.60.150.0750.732.724无团粒结块10099.594.4技术要求10090-10075-1001.02.45无团粒结块试验规程T0351-2000T0353-2000T0352-2000/表2-5 SBS改性沥青试验结果表检测项目单位试验值技术要求试验规程针入度（25，100g，5S）0.1mm6750-80T0604-2011延度（5cm/min，5）cm3730T0605-2011软化点79.560T0606-201125时的相对密度1.028T0603-20113 设计集料结构的选择3.1 初选级配依据Superpave设计方法，在选择集料结构时，首先调试选出粗、中、细三个级配，根据集料的性质（密度和吸水率）计算出三个级配的初始沥青用量，然后用初始沥青用量成型试件，根据试验结果计算出这三个级配的沥青混合料在空隙率为4.0%时所需的沥青用量及相应的沥青混合料体积性质，如矿料间隙率（VMA）、沥青饱和度（VFA）、粉胶比（DP）、初始旋转次数压实度（%Gmm ini）等。表3-1为Superpave-20设计集料级配限制区界限。表3-2为各种集料的筛分试验结果、三个试验级配的矿料比例及三个试验级配各筛孔尺寸矿料通过率明细表。图3-1为三个合成曲线。表3-3为估算沥青用量汇总表。表3-1 Superpave-20设计集料级配限制区界限 筛孔尺寸（mm）禁区范围（通过率%）0.30.61.182.36最小13.716.722.334.6最大13.720.728.334.6图3-1三种试验级配曲线表3-2初选级配的矿料比例和合成级配(%)/RAP1#料2#料3#料4#料矿粉组合级配级配119253110150级配2192228.51218.50级配319202515210筛孔/级配1级配2级配337.5mm100.0100.0100100.0100.0100.0100.0100.0100.026.5mm100.0100.0100100.0100.0100.0100.0100.0100.019.0mm100.064.3100100.0100.0100.091.192.192.916.0mm100.034.5100100.0100.0100.083.785.686.913.2mm95.26.996.3100.0100.0100.074.777.579.69.5mm80.80.356.5100.0100.0100.058.062.165.64.75mm530.13.387.8100100.034.940.045.12.36mm39.10.10.49.284.2100.021.024.226.61.18mm31.70.10.34.057.3100.015.117.218.70.60mm23.70.10.32.237.0100.010.411.712.70.30mm16.40.10.31.522.1100.06.77.58.00.15mm11.70.10.31.117.099.55.05.56.10.075mm7.40.10.30.713.794.43.74.14.5表3-3 估算沥青用量汇总表试验级配GsbGsaGseVba（cm3）Vbe（cm3）Ws（g）Pbi（%）12.7142.7572.7470.01040.0892.3614.1522.7132.7572.7470.01080.0892.3614.1732.7122.7572.7470.01110.0892.3614.18表中：Gsb总集料的毛体积相对密度（总集料由粗集料、细集料及填料组成）； Gsa总集料表观相对密度； Gse集料有效相对密度； Vba吸收进集料的沥青胶结料体积，cm3； Vbe有效沥青胶结料的体积，cm3； Ws每立方厘米混合料中集料质量，g； Pbi估算沥青用量，。3.2 试验级配的评价根据各个级配的估算沥青用量结果及当地气候条件，拟用4.2的沥青用量采用旋转压实仪成型试件，旋转压实仪设定的单位压力为0.6MPa，成型试件温度160。室内拌和过程中，RAP(再生沥青混合料)掺加量为沥青混合料总质量的20%。按设计SBS改性沥青用量4.2%进行试验。根据该工程交通量估计数据本次设计选择压实次数N最初=8次，N设计=100次,估算沥青用量三种试验级配旋转压实试验结果汇总于表3-4。表3-4 三种试验级配旋转压实试验结果汇总表级配理论最大相对密度试件编号高度(mm)空气中重（g）水中重(g)表干重(g)毛体积相对密度初始压实度（%）设计次数压实度（%）8次100次级配12.5671128.9114.14801.62847.24817.82.43783.994.82129.1114.24802.52842.74817.82.4323129.2114.34808.52847.34823.62.433级配22.5671127.4113.54809.32875.14820.22.47385.596.02127.3113.44796.52855.74809.72.4553127.3113.34805.02866.84817.92.463级配32.5671126.4112.94797.72881.54807.62.49186.696.92126.7113.34805.12883.14814.82.4873126.6113.14807.52878.54815.82.482表3-5 三种级配估算沥青用量试验结果评价表级配4%空隙率沥青用量（%）VMA（%）（设计次数）VFA（%）（设计次数）DP估算初始次数压实度（%）14.6313.870.91.0085.124.1713.069.21.1085.533.8212.367.41.2185.7Superpave标准13.065750.61.2*89注：*当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到0.81.6。表3-5为三种级配估算沥青用量试验结果评价表，依据表3-5的评价指标分析，可以得出级配2满足Superpave 设计要求，级配1和级配3不满足设计要求，根据实际应用经验，本次配合比设计选择级配2为设计级配。3.3 选择设计级配的沥青用量设计级配确定后，由表3-5并根据设计经验，取Pb为4.2%，四个沥青用量分别为：3.7%、4.2%、4.7%、5.2%。本次N设计=100次。表3-6 设计级配四种沥青用量试验结果汇总表沥青用量（%）计算理论最大相对密度试件编号高度 (mm)空气中重（g）水中重(g)表干重(g)毛体积相对密度初始次数压实度（%）设计次数压实度（%）8次100次3.72.5871129.1114.04798.82859.14812.82.45683.995.12129.0113.94799.92864.54813.62.4633218.9113.84808.52867.54821.32.4614128.8113.84793.72858.34806.72.4604.22.5671127.2113.34805.92867.54815.92.46785.596.02127.1113.34803.52865.54812.82.4673127.3113.44809.12865.54820.02.4614127.3113.44795.02857.34806.22.4604.72.5471126.8113.14803.52859.34811.72.46086.496.92126.7113.04796.62863.94803.52.4733126.6112.94795.42862.24802.62.4714126.7113.14799.22859.44807.12.4645.22.5271125.2112.34801.42865.34806.82.47387.797.82125.3112.34797.72862.24803.42.4723125.4112.54802.12861.14806.62.4684125.2112.44795.72863.24801.72.474表3-7 四种沥青用量沥青混合料体积性质沥青用量（）在设计压实次数（100次）时DP初始次数压实度（%）压实度（%）VMA（%）VFA（%）VV (%)3.795.1 12.7 61.4 4.9 1.1883.94.296.0 13.0 69.2 4.0 1.0385.54.796.9 13.3 76.7 3.1 0.9286.45.297.8 13.683.8 2.2 0.8287.7Superpave标准96.013.065754.00.61.2 *89注：*表示当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到0.81.6。根据表3-7中3.7 %、4.2%、4.7%、5.2%四个沥青用量的体积性质，得到空隙率4.0%时对应的沥青用量为4.2 %，根据经验取设计沥青用量为4.2%。VV、VMA、VFA、DP与沥青用量的关系图见图3-2。图3-2体积指标与沥青用量关系曲线图3.4 最大次数验证依据第3节设计结果取沥青用量为4.2%，采用沥青用量4.2%成型旋转试件，验证4.2% 沥青用量在压实次数设定在N最大时对应的体积性质指标（本次N最大=160次），试验结果汇总于表3-8。表3-8 设计沥青用量验证试验结果表沥青用量（%）在设计压实次数（100次）时最大次数（160次）压实度（%）压实度（%）VMA（%）VFA （%）DP初始次数压实度（%）4.296.013.069.21.0385.597.2技术标准/13.065750.61.2*8998注：*表示当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到0.81.6。3.5最佳沥青用量4.2%时马歇尔试验体积性能指标的测试表3-9 最佳沥青用量下混合料的马氏试验各项指标沥青用量（%）空隙率(%)粒料间隙率（%）饱和度（%）实测毛体积相对密度理论相对密度马歇尔稳定度(KN)流值 （0.1mm）4.25.114.063.42.4362.56713.4527.3要求4-61360-70表干法实测计算法820-503.6 设计结果通过以上试验结果分析得出：级配2为设计级配，配合比为RAP:1#料:2#料:3#料:4#料:矿粉=19:22:28.5:12:18.5:0。其对应的沥青混合料特性如下表。表3-10 混合料旋转体积性质表沥青混合料特性设计结果Superpave标准空隙率VV（%）4.04.0矿料间隙率VMA（%）13.013.0饱和度VFA（%）69.26575粉胶比DP1.030.61.2 *初始次数压实度（%）85.589最大次数压实度（%）97.298注：*表示当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到0.81.6。4 验证试验4.1 水稳定性检验为检验Sup-20热再生沥青混合料的抗水损害能力，按照设计要求进行了浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，试验结果分别见表4-1和表4-2。表4-1 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（%）稳定度（kN）流值（0.1mm）空隙率（%）稳定度（kN）流值（0.1mm）Sup-205.212.7728.45.311.8539.992.6855.313.4226.34.712.4837.94.913.8827.35.012.7638.45.512.7129.15.111.9440.34.813.6626.74.913.2436.75.114.2526.25.412.4139.2平均值5.113.4527.35.112.4538.7表4-2 冻融劈裂试验结果混合料类型非条件条件TSR*（%）要求（%）空隙率（%）劈裂强度（MPa）空隙率（%）劈裂强度(MPa)Sup-206.32.786.72.4291.8 806.72.746.62.546.42.746.22.566.12.646.62.48平均值6.42.736.52.50注：*指条件冻融劈裂强度与非条件