沥青混凝土配合比设计过程

1、热拌沥青混合料配合比设计方法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方面要求，按照上述方法，选择适用的沥青混合料类型，并按照表 8-22和表8-23 （现行规范）或8 -24和表8-25 （新规范稿）的内容确定相应矿料级配范围， 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方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

2、配曲线必须符合设计级配 范围的要求，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孔超出 设计级配范围时，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0.075mm2.36mm 4.75mm等筛孔的通过量尽量接近设计级配范围的中限。对于交通量大、 轴载重的道路，合成级配可以考虑偏向级配范围的下限， 而对于中小交通量或人 行道路等，合成级配宜偏向级配范围的上限。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

3、用量，仍然要通过试验进行修正，所以采用马歇尔试验是沥青混合料 配合比设计的基本方法。（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410推荐的沥青用量范围，在该用量范围内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（实践中大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（通常采用油石比），按要求将 沥青和矿料拌制成沥青混合料，并按上节表8

4、7 （现行规范要求）或表8 9（新 规范要求）规定的击实次数和操作方法成型马歇尔试件。（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 类型及密实程度选择测试方法。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%勺沥青混合料、沥青碎石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石混合料、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，按照标准方法测定沥青混合料

5、试件的马歇尔稳定 度和流值。3. 最佳沥青用量的确定以沥青用量（通常采用油石比表示）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8-6。（1）确定最佳沥青用量的初始值 OAC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 ai和a2，以 及与设计要求空隙率范围中值对应的沥青用量 a3 （见图8-6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。CL4C =十立十口J 3吕-2S（2）确定沥青最佳用量的中值 OAC由表8-7或表8-9 （新规范）的内谷确定沥青混合料的马歇尔试验技

6、术标准,在图8- 6上求出各项指标均符合技术标准的沥青用量范围OAC OACax（见图8-6中的a、C、d、e），由公式（8-29）计算沥青最佳用量的中值 OA0OAC. = iOACT + OAC ） 2（829）在图86中，首先检查在沥青用量为初始值 OAC寸，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及 OAC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和OAC综合确定最佳沥青用量OAC最佳沥青用量OAC勺选择应通过对沥青路面的类型、工程实践经验、道路等 级、交

7、通特性、气候条件等诸多因素的综合考虑分析后，加以确定。般情况下，当OAC及OAC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吉果有一定差距时，不能采用平均的方法确定最终的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。ttfl.ft MB】彳血 s# “ d td(*)A/ :MA巧JTI5_6$4540 M TJJ0C»QAC mawmtc*>8-6沥青用量与马敬尔穗定度试脸指标关系图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与下限值OACn的范围内决定最 佳沥

8、青用量，但一般不宜小于 OAC的0.5%。对寒区道路、旅游区道路，最佳沥青用量可以在中限值OAG与上限值OACax 范围内决定，但一般不宜大于 OAC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 和OA© ,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

9、试件，采用规定的方法进行车辙试验， 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和OAC同时进行相应的试验检 测，则要通过试验结果综合判断在何种沥青用量条件下， 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何一个工程，在配合比设计之前，材料选

10、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范要求的材料才允许使用。（1）沥青根据气候分区，本工程地处于半干区的 2-2区，按规范选择沥青标号为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石油沥青技术要求，其主要技术指标如表8-26。表中工程招标合同对规范规定的要求作了一些调整，只要不降低规范要求，是允许的。（A级）沥青质量检测结果表8 -26项目单位技术要求（90号）试验结果试验方法规范规定招标合同要求针入度(25 °C ,100g,5s)0.1mm80 10080 10083JTJ T0604延度(5cm/mi

11、n)15Ccm> 100> 150> 150JTJ T060510Ccm> 30> 30> 150JTJ T0605软化点Tr & BC> 4444 5244.7JTJ T0606溶解度（三氯乙稀）%> 99.5> 99.099.6JTJ T0607闪点（COC）C> 245> 245342JTJ T0611密度(15 C )g/cm3实测实测1.033JTJ T0603蜡含量%< 2.2V 20.64JTJ T061560 CPa s140实测150JTJ T0602粘度135 Cmrr/s实测实测323.3JT

12、J T0619TFOT后质量损失%<± 0.8V 0.5+0.11JTJ T0609针入度比%> 57> 7079.5JTJ T0604延度25 Ccm> 75> 100> 150JTJ T060515Ccm> 20> 80> 150JTJ T060510Ccm8> 1022JTJ T0605结果显示，工程选用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）粗集料采用某采石场的石灰石，各种材料筛分结果如表 8-27所列。在采石场采集 的样品，名义为S7号碎石（方孔筛1030mm规格的样品实际上

13、是s6号碎石， 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1020mm碎石和规范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35mn石屑符合S14规格要 求。按规范对碎石质量的检测结果列于表 8-28中，从表中可见，有些指标必须 对不同粒径的碎石分别试验，各项指标均符合规范要求，可以使用。各种粗集料的筛分结果表8-27材料通过下列筛孔（mm百分率（%31.526.5191613.29.54.752.360.61

14、030mm10078.130.79.40（S7碎石规范要求）90 10001505（S6碎石规范要求）90 100015051020mm10096.575.826.40（S9碎石规范要求）10095 100015055 10mm10099.299.24.9（S12碎石规范要求）10095 100010053 5mm10074.88.30（S14碎石规范要求）10090 10001505各种粗集料的质量规格表8-28指标单位规范要求（高速公路）碎石规格（mm）10 3010 20510压碎值%< 2515.0洛杉矶磨耗值%< 2819.2磨光值%中面层不需要视密度g/cm3>

15、2.502.81812.83642.8275表干密度g/cm32.80182.79702.7873吸水率%V 2.00.85针片状含量%V 159.15.7含泥量%V 1接近0软石含量%V 5未发现坚硬性%V 12石质良好，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8-30所列。符合规范要求，可以使 用。砂的质量指标表8-29指标规范要求试验结果细度模数粗砂：3.73.1中砂：3.02.3.02表观密度（g/cm3）>2.502.6227砂当量> 6064外观'洁净、坚硬、无杂

16、质V 0.075mm含量（）V 30.15坚固性（%）> 12砂质良好，经判断可以不做砂的筛分结果 表8-30材料通过下列筛孔（mm）的百分率（%9.54.752.361.180.60.30.150.075某地河砂10092.886.163.938.910.41.10.15规范要求（中砂）10090 10075 9050 9030 608300100 53）填料石灰石矿料的质量及规格如表 8-31所列，符合规范要求，可以使用石粉质量指标 表8 31指标单位规范要求石灰石石粉筛孑L单位规范要求通过百分率岩石品种及产地石灰石0.6mm%100100表观密度g/cm3> 2.502.01

17、40.3,%98.3亲水系数V 1V 1.00.15mm%90 10093.3含水率%V 10.150.075mm%75 10082.52. 第一阶段一一目标配合比设计阶段根据设计，该工程沥青面层采用 AC 25型密级配沥青混凝土，规范规定应采 用工程实际使用的材料（而不是采石场的材料样品）进行目标配合比设计。（1）矿料级配计算级配设计可采用砂石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方式进行，非常方便。计算时应充分考虑便于现有材料得到 有效的使用，筛孔上应特别重视 4.75mm 2.36mm 0.075mm并尽量接近要求范 围的中值。对上述材料反复进行矿料级配计算

18、得到的各种材料的配合比如下：1030mn!卒石：1020mm卒石：3 5mm?屑：砂：矿粉=24:33:13:23:7。合成级配如表8 32,均符合规范要求。中层目标配合比设计结果表8 32筛孔（mn）规范要求级配范围（%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 5238.038.12.36164229.027.91.1812 3322.521.70.682416.015.90.351711.09.30.154138.56.80.0

19、75375.05.8(2)马歇尔试验按此配比根据经验选定油石比在 3.5%5.5%范围，以0.5%间隔，成型制作不 同油石比的马歇尔试件，并分别进行马歇尔试验。试验结果如表 8-33、表8- 34所示。中层目标配合比马歇尔试验结果表8-33油石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/mn)3.52.6042.4426.257.214.59.242.184.464.02.5852.4674.568.014.111.262.145.374.52.5562.4833.277.114.113.902.355.99

20、5.02.5482.4952.135.414.212.002.424.925.52.5302.4911.589.614.88.992.553.59不同测定方法计算出的马歇尔指标表8-34油石比(%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(%)3.55.660.06.257.25.859.64.03.971.24.568.05.165.44.53.078.33.277.12.581.35.01.986.42.185.41.887.25.51.391.21.589.61.590.0以表干法测得的空隙率和饱和度作为分析数据。根据沥青油石比对沥青混合料不同指标进行绘图(图略)。计算最佳油石比 如下：按最大密度、最大稳定度、空隙率中值确定的最佳油石比OAC= 4.54%;按各项指标全部合格范围的中值确定的最佳油石比 OAC= 4.31% ;由此确定的最佳油石比 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；“一”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