SMA-13目标配合比设计报告

SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比设计报告1 概 述1.1 概述汪清至延吉段高速公路建设项目GSZ03合同段由长春市政建设（集团）有限公司承建，其桩号范围为K36+000K55+741，路线总长度为19.741Km。SMA-13上面层施工面积为m2。设计文件给定沥青种类为SBS I-C类改性沥青，沥青产地盘锦，碎石产地凉水石场，矿粉产地磐石，消石灰产地图们，机制砂产地安图，木质素纤维厂家为吉林省宝恒木质素纤维有限责任公司。经自检及总监办验证，原材料各项指标符合设计要求，可以用于SMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层施工。1.2 设计依据本合同段沥青混合料配合比设计采用现行规范规定的马歇尔法进行设计，设计采用的有关技术规程和依据有：（1）公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)（2）公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)（3）公路工程沥青与沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)（4）公路工程集料试验规程(JTG E42-2005)（5）公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）（6）公路路基路面现场测试规程（JTG E60-2008）（7）公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南（SHC F40-01-2002）1.3 原材料来源本项目上面层SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比设计试验所采用的集料为凉水石场生产的玄武岩，集料粒径规格分别为 9.5-13.2mm、4.75-9.5mm；机制砂规格S15(0-4.75mm)；矿粉为磐石石粉厂生产；消石灰产地图们；沥青采用延边路兴沥青储运站提供的盘锦产SBS I-C类改性沥青。2 原材料试验2.1 沥青沥青试验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，沥青性能指标试验结果和设计要求见表2-1所列。 SBS I-C类改性沥青沥青试验结果 表2-1项 目试验结果设计要求试验依据针入度(25，100g， 5s，0.1mm)66.76080T0604-2000延度(5cm/min，15，cm)68.630T0605-1993软化点()70.955T0606-2000密度(25)1.018实测T0603-1993试验结果表明：盘锦产SBS I-C类改性沥青各项检测指标均符合本项目技术要求。2.2 沥青与集料的粘附性沥青与粗集料粘附性试验采用按T0616-1993中规定的水浸法，其试验结果如表2-2所列。沥青与集料粘附性试验结果 表2-2沥青与集料粘附性试验后石料表面上沥青膜剥落情况粘附性等级沥青膜完全保存，剥离面积百分率接近于052.3 集料集料试验严格按照公路工程集料试验规程(JTG E42-2005)的方法进行，粗、细集料试验结果和设计要求分别见表2-3、2-4所列。 粗集料试验结果 表2-3试验项目单位试验结果设计要求试验依据洛杉矶磨耗损失合格30T03172005压碎值15.228T03162005表观相对密度9.5-13.2mm碎石-2.8472.50T030420054.75-9.5mm碎石2.836毛体积相对密度9.5-13.2mm碎石-2.809-T030420054.75-9.5mm碎石2.794吸水率9.5-13.2mm碎石0.93.0T030720054.75-9.5mm碎石1.2软石含量2.45T03202000针片状颗粒含量9.5-13.2mm碎石1.718T031220054.75-9.5mm碎石2.6水洗法0.075mm颗粒含量9.5-13.2mm碎石0.41T031020054.75-9.5mm碎石0.6 细集料试验结果 表2-4试验项目单位试验结果设计要求试验依据表观相对密度-2.7012.50T03302005毛体积相对密度-2.687-砂当量8160T03342005粗糙度S41.130T03492005由表2-3和表2-4试验结果可见：粗、细集料各项检测指标均符合本项目技术要求。2.4 矿粉及消石灰试验矿粉及消石灰试验项目按公路工程集料试验规程(JTG E42-2005)规定的方法进行试验，其结果见表2-5所列。矿粉及消石灰技术指标 表2-5试验项目单位试验结果设计要求试验依据表观相对密度矿粉-2.6892.50T0352-2000消石灰2.352-矿粉亲水系数-0.61T0353-2000含水量0.361T0332-2005塑性指数-3.44T0354-2000粒度范围0.6mm矿粉100100T0351-2000消石灰1000.15mm矿粉95.790100消石灰95.10.075mm矿粉83.675100消石灰84.1 由表2-5试验结果可见：矿粉及消石灰各项检测指标均符合本项目技术要求。2.5 纤维稳定剂木质素纤维试验项目按JT/T 533-2005的方法进行试验，其结果见表2-6所列。木质素纤维技术指标 表2-6试验项目单位实测值规范要求筛分析纤维长度mm小于6不大于6通过0.85mm筛%92.68510通过0.425mm筛%72.66510通过0.106mm筛%33.83010含水率%2.1不大于5PH值-7.37.51.0吸油率倍7.0不小于纤维质量的5倍灰分含量%21.2185由表2-6试验结果可见：木质素纤维的各项检测指标均符合规范及设计文件的技术标准要求，三种级配的木质素纤维掺量均按照沥青混合料总质量的0.3%进行掺配。3 SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比设计根据本项目实际情况和工期安排，本合同段沥青玛蹄脂碎石配合比设计采用马歇尔试验法。根据规范参考以及其他项目的成功经验，初步拟定油石比为6.2%，按照5.9%、6.2%。6.5%的油石比进行三个矿料级配进行试验，在三个级配完成后进行优选，以确定各种材料的最佳组成，使之既能满足路面性能要求，又能符合经济性。调整三种不同的矿料级配曲线，分别测定粗集料骨架部分的毛体积相对密度、粗集料骨架部分的松方密度、粗集料骨架松装间隙率VCADRC见下表级配9.5-13.2mm碎石4.75-9.5mm碎石机制砂矿粉消石灰粗集料骨架毛体积相对密度捣实法测定的骨架松方密度（g/cm3）VCADR8301.65941.42473391012.8301.66241.33503181012.8301.66541.2 根据以上测定结果，参照施工技术规范初选油石比6.2%，双面击实各50次制作马歇尔试件，对以上三种级配的混合料测定各项体积及物理指标。3.1 级配11、原材料筛分及合成级配 各种矿料级配和（级配1）合成矿料级配如表3-1所列。 SMA-13合成矿料级配组成(级配1) 表3-1 3、马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 (级配1)马歇尔试验级配1各油石比马歇尔结果见表3-2。 (级配1)马歇尔试验结果 表3-2 注：1)沥青加热温度控制在170，上下浮动5；矿料加热温度为190220；混合料拌和温度为180，上下浮动5；击实温度为155165；混合料废弃温度195；2)沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。最佳沥青用量确定根据以上马歇尔试验结果，结合实践经验和本项目交通量、气候条件，综合确定SMA-13目标配合比(级配1)的油石比为：OAC=6.2%。4、最佳油石比马歇尔试验根据确定的各种矿料比例、级配和最佳油石比进行了马歇尔试件制作，并对其进行相关试验，其试验结果如表3-3所列。SMA-13(级配1)最佳油石比马歇尔试验结果 表3-3注：1)沥青加热温度控制在170，上下浮动5；矿料加热温度为180200；混合料拌和温度为180，上下浮动5；击实温度为170180；混合料废弃温度195；2)沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。由表3-3可见，最佳油石比马歇尔试验结果的各项体积指标均符合设计及规范技术要求。5、配合比性能检验根据已确定的各种矿料级配和油石比进行了残留稳定度、动稳定度、谢伦堡沥青析漏、室内渗水、室内构造深度，以判断目标配合比的综合性能，试验结果如表3-4所列。 SMA-13 (级配1)配合比性能检验试验结果 表3-4油石比检测项目单位试验结果技术要求备注6.2%残留稳定度%93.9不小于80-动稳定度次/mm4733不小于3000-谢伦堡沥青析漏%0.04小于0.1-渗水试验mL/min15小于20室内检验构造深度mm0.70.8-1.5室内检验由表3-4可见，SMA-13（级配1）沥青玛蹄脂碎石的各项指标除构造深度小于要求外，其余均符合要求。3.2 级配21、原材料筛分及合成级配 各种矿料级配和（级配2）合成矿料级配如表3-5所列。 SMA-13合成矿料级配组成(级配2) 表3-5 3、马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 (级配2)马歇尔试验级配2各油石比马歇尔结果见表3-6。 (级配2)马歇尔试验结果 表3-6 注：1)沥青加热温度控制在170，上下浮动5；矿料加热温度为190220；混合料拌和温度为180，上下浮动5；击实温度为155165；混合料废弃温度195；2)沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。最佳沥青用量确定根据以上马歇尔试验结果，结合实践经验和本项目交通量、气候条件，综合确定SMA-13目标配合比(级配2)的油石比为：OAC=6.2%。4、最佳油石比马歇尔试验根据确定的各种矿料比例、级配和最佳油石比进行了马歇尔试件制作，并对其进行相关试验，其试验结果如表3-7所列。SMA-13(级配2)最佳油石比马歇尔试验结果 表3-7注：1)沥青加热温度控制在170，上下浮动5；矿料加热温度为180200；混合料拌和温度为180，上下浮动5；击实温度为170180；混合料废弃温度195；2)沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。由表3-7可见，最佳油石比马歇尔试验结果的各项体积指标均符合设计及规范技术要求。5、配合比性能检验根据已确定的各种矿料级配和油石比进行了残留稳定度、动稳定度、谢伦堡沥青析漏、室内渗水、室内构造深度，以判断目标配合比的综合性能，试验结果如表3-8所列。 SMA-13 (级配2)配合比性能检验试验结果 表3-8油石比检测项目单位试验结果技术要求备注6.2%残留稳定度%94.6不小于80-动稳定度次/mm5779不小于3000-谢伦堡沥青析漏%0.02小于0.1-渗水试验mL/min18小于20室内检验构造深度mm1.050.8-1.5室内检验由表3-8可见，SMA-13（级配2）沥青玛蹄脂碎石的各项指标均符合设计及规范要求。3.3 级配31、原材料筛分及合成级配 各种矿料级配和（级配3）合成矿料级配如表3-9所列。 SMA-13合成矿料级配组成(级配3) 表3-9 3、马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 (级配3)马歇尔试验级配3各油石比马歇尔结果见表3-10。 (级配3)马歇尔试验结果 表3-10 注：1)沥青加热温度控制在170，上下浮动5；矿料加热温度为190220；混合料拌和温度为180，上下浮动5；击实温度为155165；混合料废弃温度195；2)沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。最佳沥青用量确定根据以上马歇尔试验结果，结合实践经验和本项目交通量、气候条件，综合确定SMA-13目标配合比(级配3)的油石比为：OAC=6.5%。4、最佳油石比马歇尔试验根据确定的各种矿料比例、级配和最佳油石比进行了马歇尔试件制作，并对其进行相关试验，其试验结果如表3-11所列。SMA-13(级配3)最佳油石比马歇尔试验结果 表3-11注：1)沥青加热温度控制在170，上下浮动5；矿料加热温度为180200；混合料拌和温度为180，上下浮动5；击实温度为170180；混合料废弃温度195；2)沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。由表3-11可见，最佳油石比马歇尔试验结果的各项体积指标均符合设计及规范技术要求。5、配合比性能检验根据已确定的各种矿料级配和油石比进行了残留稳定度、动稳定度、谢伦堡沥青析漏、室内渗水、室内构造深度，以判断目标配合比的综合性能，试验结果如表3-12所列。 SMA-13 (级配3)配合比性能检验试验结果 表3-12油石比检测项目单位试验结果技术要求备注6.2%残留稳定度%89.5不小于80-动稳定度次/mm5351不小于3000-谢伦堡沥青析漏%0.09小于0.1-渗水试验mL/min12小于20室内检验构造深度mm1.140.8-1.5室内检验由表3-12可见，SMA-13（级配3）沥青玛蹄脂碎石的谢伦堡沥青析漏超出规范要求，构造深度小于规范要求外，其余指标均合格。3.4 SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比试验结果汇总表SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比三个级配的试验结果汇总于表3-13。 沥青玛蹄脂碎石目标配合比设计试验结果 表3-13结构类型级配1级配2级配3SMA-13设计要求油石比()6.26.26.5-试件相对密度实际2.4352.4402.427-理论2.5292.5302.521-空隙率()3.73.63.734间隙率()17.317.217.917饱和度()78.579.379.47585粗集料松装间隙率（%）41.441.341.2-骨架间隙率（%）41.239.038.1VCADRC稳定度(KN)6.616.846.186.0流值(0.1mm)37.427.349.7-动稳定度(次/mm)4733577953513000残留稳定度MS0()93.994.689.580谢伦堡沥青析漏()0.040.020.09小于0.1渗水试验(mL/min)151812小于20构造深度(mm)0.71.051.140.8-1.54 SMA-13沥青混凝土目标配合比推荐方案4.1 配合比比选根据公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)的规定与设计文件对SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料性能指标的技术要求，分别对以上三个设计方案的沥青混合料进行了试验分析，各试验数据见表3-13所列。根据表3-13中所列试验结果，对各方案进行比选，以推荐出本项目SMA-13沥青混合料目标配合比最优方案。1、级配1与级配2的比较级配1与级配2混合料：由表3-1及表3-5可知，级配1与级配2的关键控制筛孔4.75mm通过率分别为31.6和29.3,可见级配2较级配1粗。根据级配1与级配2目标配合比设计结果，就以下几个方面对此两个方案进行比较。体积指标：级配1与级配2的最佳油石比、空隙率、饱和度、矿料间隙率和粗集料骨架间隙率分别为6.2%和6.2%，3.7和3.6，78.5%和79.3%， 17.3%和17.2%， 41.4%41.2%和41.3%39.0%。从两个方案的的体积指标来看，各指标均能满足设计要求。其他指标：由表3-16中试验结果可知，级配1与级配2的残留稳定度分别为 93.9%和94.6%，级配1的残留稳定度略小；级配1与级配2的动稳定度分别为4733次/mm和5779次/mm，级配2明显优于级配1；谢伦堡沥青析漏试验结果级配1与级配2分别为0.04%和0.02%，级配2优于级配1；构造深度试验结果级配1与级配2分别为0.7%和1.05%，级配2明显优于级配1；两个级配的渗水试验结果接近，均符合规范要求。综合两个方案的级配曲线和以上几点比较、以及本项目的相关要求和特点，级配2的综合性能明显优于级配1。2、级配2与级配3的比较级配1与级配2混合料：由表3-5及表3-9可知，级配1与级配2的关键控制筛孔4.75mm通过率分别为29.3和27.8,可见级配3较级配2偏粗。根据级配2与级配3目标配合比设计结果，就以下几个方面按照上述方法再次对两个方案进行比较。体积指标：级配2与级配3的最佳油石比、空隙率、饱和度、矿料间隙率和粗集料骨架间隙率分别为6.2%和6.5%，3.6和3.7，79.3%和79.4%， 17.2%和17.9%， 41.3%39.0%和41.2%38.