沥青混凝土配合比设计过程.docx

1、.热拌沥青混合料配合比设计法1 矿质混合料组成设计（1 ）根据道路等级、路面结构层位及结构层厚度等面要求，按照上述法，选择适用的沥青混合料类型，并按照表822 和表 823 （现行规）或 824和表 8 25 （新规稿）的容确定相应矿料级配围，经技术经济论证后确定。（2 ）矿质混合料配合比计算1）组成材料的原始数据测定按照规定法对实际工程使用的材料进行取样，测试粗集料、细集料及矿粉的密度，并进行筛分试验，测定各种规格集料的粒径组成。2）确定各档集料的用量比例根据各档集料的筛分结果， 采用计算法或图解法， 确定各规格集料的用量比例，求得矿质混合料的合成级配。 矿质混合料的合成级配曲线必须符合设计

2、级配围的要求，不得有过多的犬牙交错。 当经过反复调整仍有两个以上的筛超出设计级配围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使 0.075mm 、2.36mm 、 4.75mm等筛的通过量尽量接近设计级配围的中限。对于交通量大、轴载重的道路， 合成级配可以考虑偏向级配围的下限，而对于中小交通量或人行道路等，合成级配宜偏向级配围的上限。专业资料.2沥青混合料马歇尔试验沥青混合料马歇尔试验的主要目的是确定最佳沥青用量（以OAC 表示）。沥青用量可以通过各种理论公式计算得到，但由于实际材料性质的差异， 计算得到的最佳沥青用量， 仍然要通过试验

3、进行修正， 所以采用马歇尔试验是沥青混合料配合比设计的基本法。（1 ）制备试样1）马歇尔试件制备过程是针对选定混合料类型，根据经验确定沥青大致用量或依据表 4 10 推荐的沥青用量围，在该用量围制备一批沥青用量不同、且沥青用量等差变化的若干组 （通常为五组） 马歇尔试件， 并要求每组试件数量不少于4个。2）按已确定的矿质混合料级配类型，计算某个沥青用量条件下一个马歇尔试件或一组试件中各种规格集料的用量（实践多是一个标准马歇尔试件矿料总量1200g 左右）。3）确定一个或一组马歇尔试件的沥青用量（通常采用油比），按要求将沥青和矿料拌制成沥青混合料，并按上节表8 7（现行规要求）或表89（新规要求

4、）规定的击实次数和操作法成型马歇尔试件。（2 ）测定试件的物理力学指标首先，测定沥青混合料试件的密度，并计算试件的理论最大密度、空隙率、沥青饱和度、 矿料间隙率等参数。 在测试沥青混合料密度时， 应根据沥青混合料专业资料.类型及密实程度选择测试法。在工程中，吸水率小于0.5% 的密实型沥青混合料试件应采用水中重法测定； 较密实的沥青混合料试件应采用表干法测定；吸水率大于 2% 的沥青混合料、 沥青碎混合料等不能用表干法测定的试件应采用蜡封法测定；空隙率较大的沥青碎混合料、开级配沥青混合料试件可采用体积法测定。随后，在马歇尔试验仪上， 按照标准法测定沥青混合料试件的马歇尔稳定度和流值。3最佳沥青

5、用量的确定以沥青用量（通常采用油比表示）为横坐标，以沥青混合料试件的密度、空隙率、沥青饱和度、 马歇尔稳定度和流值指标为纵坐标，将试验结果绘制成关系曲线如图 86。（1 ）确定最佳沥青用量的初始值OAC 1根据图 8 6，取马歇尔稳定度和密度最大值相对应的沥青用量a1 和 a2，以及与设计要求空隙率围中值对应的沥青用量a3（见图 86 中的 a、b 、c），由公式（ 41 ）计算三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC 1 。（2 ）确定沥青最佳用量的中值OAC 2由表 8 7 或表 8 9 （新规）的容确定沥青混合料的马歇尔试验技术标准，在图 86 上求出各项指标均符合技术标准的沥青用量围

6、OAC mn OAC max( 见图86 中的 a、c 、d 、e) ，由公式（ 8 29 ）计算沥青最佳用量的中值OAC 2。专业资料.在图 8 6 中，首先检查在沥青用量为初始值OAC 1 时，沥青混合料的各项指标是否满足设计要求， 同时检验 VMA 是否符合要求。当符合要求时，由 OAC 1及 OAC 2 综合决定最佳沥青用量 OAC 。否则应调整级配，重新进行马歇尔试验配合比设计，直至各项指标均能符合要求为止。（3 ）根据 OAC 1 和 OAC 2 综合确定最佳沥青用量OAC最佳沥青用量 OAC 的选择应通过对沥青路面的类型、工程实践经验、道路等级、交通特性、气候条件等诸多因素的综合

7、考虑分析后，加以确定。一般情况下，当 OAC 1 及 OAC 2 的结果接近时， 可取二者的平均值作为最佳沥青用量 OAC 。当 OAC 和 OAC 2 结果有一定差距时， 不能采用平均的法确定最终的 OAC ，而是分别通过随后的水稳性试验和高温稳定性试验，综合考察后决定。专业资料.对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快速路、主干路，预计有可能出现较大车辙时， 可以在中限值 OAC 2 与下限值 OAC min 的围决定最佳沥青用量，但一般不宜小于OAC 2 的 0.5% 。专业资料.对寒区道路、旅游区道路，最佳沥青用量可以在中限值OAC 2 与上限值OAC max 围决定，但

8、一般不宜大于OAC 2 的 0.3% 。4 沥青混合料的性能检验通过马歇尔试验和结果分析，得到的最佳沥青用量OAC （必要时应包括OAC 1 和 OAC 2 ），还需要进一步的试验检验，以验证沥青混合料的关键性能是否满足路用技术要求。（1 ）沥青混合料的水稳定性检验按最佳沥青用量 OAC 制作马歇尔试件进行浸水马歇尔试验或冻融劈裂试验，检验试件的残留稳定度或冻融劈裂强度比是否满足要求（见本章第三节表8 13 ）。（2 ）沥青混合料的高温稳定性检验再按最佳沥青用量OAC 制作车辙试验试件，采用规定的法进行车辙试验，检验设计沥青混合料的高温抗车辙能力，是否达到规定的动稳定度指标 （见本章第三节表

9、8 11 ）。当其动稳定度不符合要求时，应对矿料级配或沥青用量进行调整，重新进行配合比设计。如果试验中除了 OAC 以外，如果还要对 OAC 1 和 OAC 2 同时进行相应的试验检测，则要通过试验结果综合判断在种沥青用量条件下，沥青混合料具有更好的性能表现，或能更好的满足特定路用需求，以此决定最终的最佳沥青用量。六、热拌沥青混合料配合比设计算例专业资料.现以某高速公路为例， 详细介绍沥青路面中面层用沥青混合料配合比设计操作过程。1 材料选择和原材料试验对任一个工程，在配合比设计之前，材料选择和原材料试验都是不可缺少的步骤，只有所有指标都符合规要求的材料才允使用。（1）沥青根据气候分区，本工程

10、地处于半干区的22 区，按规选择沥青标号为90号。进口沥青到货后按试验规程要求取样，并委托质检部门进行质量检测试验，质量应符合我国重交通道路油沥青技术要求，其主要技术指标如表826 。表中工程招标合同对规规定的要求作了一些调整，只要不降低规要求，是允的。(A 级)沥青质量检测结果表 826项目单位技术要求（ 90 号）试验结果试验法规规定招标合同要求针入度 (25 ,100g,5s)0.1mm80 10080 10083JTJ T060415 cm100150150JTJ T0605延度 (5cm/min)cm3030150JTJ T060510 软化点 Tr B4444 5244.7JTJ

11、T0606溶解度 ( 三氯乙稀 )%99.5 99.099.6JTJ T0607闪点 (COC)245245342JTJ T0611密度 (15 )g/cm 3实测实测1.033JTJ T0603蜡含量%2.220.64JTJ T0615粘度60 Pas140实测150JTJ T0602mm 2/s实测实测323.3JTJ T0619TFOT质量损失%0.8 0.5+0.11JTJ T0609专业资料.后针入度比%577079.5JTJ T060425 cm 75100150JTJ T0605延度15 cm2080150JTJ T060510 cm81022JTJ T0605结果显示，工程选用

12、沥青各项指标均符合相关技术要求，满足招标合同的需要，可用于工程项目。（2）矿料1 ）粗集料采用某采场的灰，各种材料筛分结果如表8 27 所列。在采场采集的样品，名义为 S7 号碎（筛 10 30mm ）规格的样品实际上是s6 号碎，其中小于 26.5mm部分仅 78.1% ，不适于配制 AC-25 沥青混凝土， 试验时必须将大于26.5mm部分筛除后使用，以符合生产时的实际情况 （大于 26.5mm料作为超粒径料排出） 。另外 10 20mm碎和规 S9 规格相比， 510mm与 S12 规格相比，在个别粒径上都有一些出入，但不妨碍使用，而3 5mm 屑符合 S14 规格要求。按规对碎质量的检

13、测结果列于表8 28 中，从表中可见，有些指标必须对不同粒径的碎分别试验，各项指标均符合规要求，可以使用。各种粗集料的筛分结果表 827材料通过下列筛（mm ）百分率（ %）31.526.5191613.29.54.752.360.61030mm10078.130.79.40(S7碎规要求 )90 1000 150 5(S6碎规要求 )90 1000 150 51020mm10096.575.826.40专业资料.(S9 碎规要求 )10095 1000 150 55 10mm10099.299.24.9(S12碎规要求 )10095 1000 100 535mm10074.88.30(S14

14、碎规要求 )10090 1000150 5各种粗集料的质量规格表 828指 标单位压碎值%洛杉矶磨耗值%磨光值%视密度g/cm表干密度g/cm吸水率%针片状含量%含泥量%软含量%坚硬性%33规要求碎规格 (mm)(高速公路 )10 3010205 102515.02819.2中面层不需要 2.502.81812.83642.82752.80182.79702.7873 2.00.85159.15.71接近 05未发现12质良好，经判断可以不做2）细集料采用某地河砂，细度模数3.02 ，属中砂偏粗，缺少0.3mm以下部分，不妨碍使用。砂的质量及筛分结果如表8 29 和表 830 所列。符合规要求

15、，可以使用。砂的质量指标表 8 29指标规要求试验结果细度模数粗砂： 3.7 3.13.02中砂： 3.0 2.表观密度（ g/cm 3 ）2.502.6227砂当量 6064外观洁净、坚硬、无杂质专业资料. 0.075mm含量 (%) 30.15坚固性 (%) 12砂质良好，经判断可以不做砂的筛分结果表 830通过下列筛（ mm ）的百分率（ %）材料9.54.752.361.180.60.30.150.某地河砂10092.886.163.938.910.41.10.15规要求（中砂）10090 10075 90509030 608 300 100 53）填料灰矿料的质量及规格如表831 所

16、列，符合规要求，可以使用。粉质量指标表 831指 标单位规要求灰粉筛单位规要求通过百分率岩品种及产地灰0.6mm%100100表观密度g/cm 3 2.502.0140.3,%98.3亲水系数1 1.00.15mm%90 10093.3含水率%10.150.075mm%75 10082.52 第一阶段目标配合比设计阶段根据设计， 该工程沥青面层采用AC25 型密级配沥青混凝土，规规定应采用工程实际使用的材料（而不是采场的材料样品）进行目标配合比设计。（ 1 ）矿料级配计算级配设计可采用砂材料一章中的试算法或图解法进行操作，同时也可利用计算机以人机对话的式进行， 非常便。计算时应充分考虑便于现有

17、材料得到有效的使用，筛上应特别重视4.75mm 、2.36mm 、 0.075mm ，并尽量接近要求围的中值。对上述材料反复进行矿料级配计算得到的各种材料的配合比如下：专业资料.10 30mm碎 10 20mm碎 3 5mm屑砂矿粉 =24:33:13:23:7 。合成级配如表 8 32 ，均符合规要求。中层目标配合比设计结果表 832筛（ mm ）规要求级配围（ % ）中值（ %）合成级配（ % ）26.590 10095.094.719.075 9082.583.416.065 8374.077.113.256 7666.068.09.546 6555.551.74.7524 5238.0

18、38.12.3616 4229.027.91.1812 3322.521.70.68 2416.015.90.35 1711.09.30.154 138.56.80.3 75.05.8（ 2）马歇尔试验按此配比根据经验选定油比在3.5% 5.5% 围，以 0.5% 间隔，成型制作不同油比的马歇尔试件，并分别进行马歇尔试验。试验结果如表833、表 834所示。中层目标配合比马歇尔试验结果表 833油比理论密度表干密度密隙率饱和度矿料间隙率稳定度流值马歇尔模数（ % ）（g/cm3 ） （ g/cm3 ）（ % ）（% ）（ % ）（kN ）(mm)（kN/mm）3.52.6042.4426.25

19、7.214.59.242.184.464.02.5852.4674.568.014.111.262.145.374.52.5562.4833.277.114.113.902.355.995.02.5482.4952.135.414.212.002.424.92专业资料.5.52.5302.4911.589.614.88.992.553.59不同测定法计算出的马歇尔指标表 834油比水中重法表干法 体积法（%）空隙率 (%)饱和度 (%)空隙率 (%)饱和度 (%)空隙率 (%)饱和度 (%)3.55.660.06.257.25.859.64.03.971.24.568.05.165.44.53

20、.078.33.277.12.581.35.01.986.42.185.41.887.25.51.391.21.589.61.590.0以表干法测得的空隙率和饱和度作为分析数据。根据沥青油比对沥青混合料不同指标进行绘图（图略）。计算最佳油比如下：按最大密度、最大稳定度、空隙率中值确定的最佳油比OAC 1 =4.54% ；按各项指标全部合格围的中值确定的最佳油比OAC 2 =4.31% ；由此确定的最佳油比OAC=4.4%；相应的最佳沥青用量OAC=4.2% 。当马歇尔试验指标达不到时， 表 8 35 提供的途径可供调整时参考。 表中“ + ”号表示指标随影响因素的增加而增加； “”表示指标随影响因素的增加而减小。“ / ”则表示指标与影响因素无关。马歇尔指标与影响因素的关系表 835因 素集料最大富棱角细砂量粉用量沥青针入度矿料间隙率粒 径集料用量空隙率/+/+专业资料.矿料间隙率/+/沥青饱和度/+/稳定度+/+流 值/+施工性能/+（3 ）高温稳定性检验按规规定，对于高速公路沥青路面上面层及中面层的沥青混凝土混合料进行配合比设计时， 应通过车辙