上面层AC-13型沥青混合料目标配比设计报告

上面层AC-13型沥青混合料目标配比设计报告PAGE附件上面层AC（GAC）-13型沥青混合料目标配合比设计报告广东华美加工程顾问有限公司广州珠江黄埔大桥路面工程技术咨询项目部二〇〇八年三月PAGE目录TOC\o"1-2"\h\z\u说明 1一、原材料试验 41、沥青试验 42、集料试验 43、填料试验 84、沥青与集料的粘附性试验 8二、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比设计 101、上面层方案Ⅰ（AC-13） 102、上面层方案Ⅱ（AC-13） 173、上面层方案Ⅲ（GAC-13） 25三、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表 32四、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比推荐方案 331、方案比选 332、推荐方案 37PAGE2说明一、设计依据1.《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）2.《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）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》（JTGE42-2005）5.广东省交通厅粤交基函[2003]299号《关于加强我省高速公路一级公路沥青路面质量管理的通知》（2003.3）6.广东省交通工程质量监督站粤交监督[2002]106号《关于要求进一步加强沥青混凝土路面原材料及配合比质量管理的通知》（2002.5）7.国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）两阶段施工图设计及修编8．国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）路面施工质量控制与管理手册二、设计思路由于本项目沿线地处华南沿海暴雨区，降雨充沛，雨量集中，历时降雨强度大，多年年平均降水量1638.5mm，年最大降水量2000mm，雨季(3～9月份)降水量占年降水量的81％，多年平均蒸发量1400～1600mm；同时根据本项目《工可报告》提供的交通量预测，设计年限内一个车道上的累计当量轴次为2.3×107次，属于重交通，未来重载超载对路面的影响较大。基于以上两个因素，我部在进行上面层目标配合比设计时，主要考虑沥青混合料的抗高温性能及抗水损害的能力，同时作为表面层，其抗滑性能也是需要重点考虑的路用性能。因此，我部在进行矿料合成级配设计时，考虑通过提高4.75mm以上碎石含量，使粗集料之间形成骨架嵌挤结构，以提高抗高温车辙的能力，并适当减小9.5mm以上粗集料的用量，提高混合料的均匀性和施工均匀性，减少路面施工离析造成的局部渗水；同时，通过增大1.18mm以下细集料的含量，使细集料充分填充粗集料间隙，并结合省内已有经验，以4.5～5％作为设计目标空隙率，混合料沥青饱和度控制在65～70％之间，既由于路面的微观构造制约着轮胎与路面之间的湿抗滑力水平，而路面的宏观构造控制着湿抗滑力随车速提高而下降的比率，因此，路面的抗滑能力是由路面的宏观构造和微观构造决定的。理想的路面应该是能够提供高的抗滑力以保证汽车安全行驶。抗滑面层需要解决的问题是：①以各种车速行驶时，保证良好的微观构造；②以较高车速行驶时，需要有排水良好的宏观构造，以保证在高速行驶时，路表抗滑能力不会下降很多。为此，首先需要采用磨光值高、压碎值（冲击值）和磨耗值低的石料作上面层的主骨料以形成良好的微观结构；同时优选级配并采用合理的施工工艺以形成大的宏观结构。石料的磨光值表征沥青路面的微观构造，磨光值越高，石料的抗滑性能越好。石料的压碎值（冲击值）及磨耗值低时，路面就具有足够的抗磨耐压能力，保证石料在行车荷载的作用下不被压碎。集料级配形成路面的宏观构造，控制着路表抗滑力随车速提高而下降的比率。宏观构造越大，高速行车路面的抗滑能力越强。因此，通过提高粗集料含量，改善表面层的宏观构造深度的同时也提高了路面的抗滑性能。为进一步验证据此思路设计的沥青混合料能否满足高温稳定性、水稳定性和抗滑性能等要求，我部根据现行规范提出了两个设计方案分别进行配合比试验；同时参考广东省内目前采用较多的GAC-13型沥青混凝土级配，提出了适用于本项目沥青路面的GAC-13型沥青混合料目标配合比方案，并与前两个级配方案的沥青混合料性能进行比较，以比选出适于本项目选用材料的最优方案。三、设计内容1.按《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）对原材料的各项物理力学指标进行试验并判断材料的性能；2.按集料的筛分结果，按《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中对AC-13型沥青混凝土矿料级配范围的要求，对其进行矿料组成设计，并以4.75mm通过率为关键性筛孔通过率，提出两个设计方案；同时参考GAC-13型沥青混凝土级配提出GAC3.按《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）的规定，分别对AC-13型沥青混凝土两个设计方案和GAC-13型沥青混凝土设计方案进行马歇尔试验，并确定出最佳用油量；4.依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-13型沥青混凝土两个设计方案和GAC-13型沥青混凝土设计方案进行60℃和70℃5.依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-13型沥青混凝土两个设计方案和GAC-13型沥青混凝土设计方案进行水稳定性试验；6.依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-13型沥青混凝土两个设计方案和GAC-13型沥青混凝土设计方案进行渗水试验；7.依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-13型沥青混凝土两个设计方案和GAC-13型沥青混凝土设计方案进行抗滑性能试验。一、原材料试验1、沥青试验按设计要求，抗滑层沥青选用SBS改性沥青。改性沥青试验严格按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000的要求和方法进行，改性沥青性能指标试验结果见表1所列。试验结果表明，该SBS改性沥青已检测的性能指标除运动粘度偏大外，其余指标均能满足现行规范及本项目相关技术文件要求。壳牌新粤（佛山）SBS改性沥青试验结果表1项目试验结果设计要求试验依据针入度（25℃，100g，5s，0.1mm）5840～60T0604-2000针入度指数P.I1.7≥0.5延度（5cm/min，5℃，cm）33.5≥25T0605-1993软化点（℃）87.3≥70T0606-2000运动粘度（135℃，Pa.s）3.4≯3T0625-1993闪点（℃）＞230≥230T0611-1993溶解度（％）99.5≥99.0T0607-1993弹性恢复（5cm/min，25℃，％）85≥80.0T0662-2000贮存稳定性离析，48h软化点差（℃）0.1≯2.5T0661-2000密度（15℃，g/cm3）1.036实测T0603-1993相对密度（25℃）1.031实测旋转薄膜加热试验（163℃，5h）T0610-1993质量损失（％）0.3≯±0.8残留针入度比（％）87.4≥65T0604-2000残留延度（5cm/min，5℃，cm）22.4≥20T0605-1993注：不能保证连续施工时，应按相关技术文件要求频率对进场沥青的贮存稳定性进行检测。2、集料试验本项目上面层AC(GAC)-13型沥青混合料目标配合比设计试验所采用的集料为增城三江三和石场生产的角闪岩，集料粒径规格分别为S10（10～15mm）、S11（5～10mm）、S14（3～5mm）和S16（0～3mm），如图1～图4。图110～15mm碎石图25～10mm碎石图33～5mm碎石图40～3mm石屑图1～图4为增城三江三和石场碎石加工现场，该石场堆料场地较小，场地硬化不充分，缺少必要的排水设施，除尘效果较差。因此为保证本项目上面层矿料质量及连续施工时供料及时，建议尽快落实石场配套设施建设，并要求施工单位提前备料。矿粉为从化吕田生产的石灰岩矿粉；水泥采用“粤花”牌32.5水泥；沥青为壳牌新粤（佛山）沥青有限公司生产的SBS改性沥青。集料试验严格按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）的要求和方法进行，粗、细集料试验结果分别见表2、表3所列。粗集料试验结果表2试验项目单位试验结果规范标准试验依据洛杉矶磨耗损失％10.4≯28T0317－2005磨光值BPN45≮42T0321－2005压碎值％9.7≯20T0316－2005粘附性级5≮4T0616－1993表观相对密度10～15mm碎石-2.875≮2.60T0304－20055～10mm碎石2.8783～5mm碎石2.857吸水率10～15mm碎石％0.42≯2.0T0307－20055～10mm碎石0.50坚固性％-≯12T0314－2000冲击值％-≯28T0322－2000软石含量％-≯1T0320－2000针片状颗粒含量（混合料）其中粒径大于9.5mm其中粒径小于9.5mm％7.25.68.1≯10≯8≯12T0312－2005水洗法＜0.075mm颗粒含量10～15mm碎石％0.2≯1T0310－20055～10mm碎石0.33～5mm碎石0.2各种集料的毛体积相对密度10～15mm碎石-2.840-T0304－20055～10mm碎石2.837细集料试验结果表3试验项目单位试验结果规范标准试验依据表观相对密度-2.864≮2.50T0328－2005砂当量％61≮60T0334－2005坚固性％-≯12T0340－2005亚甲蓝值g/kg-≯25T0349－2005棱角性(流动时间)s-≮30T0345－2005注：石屑的砂当量值偏低，应加强碎石生产过程中的除尘效果，减少已开采碎石被山体泥土污染。3、填料试验填料试验结果见表4所列。试验结果表明本项目采用的填料技术指标满足现行规范标准要求。 矿粉及水泥技术指标表4试验项目单位试验结果规范标准试验依据表观相对密度矿粉t/m32.773≮2.50T0352-2000水泥3.050\矿粉亲水系数-0.87＜1T0353-2000含水量％0.09≯1T0332-2005塑性指数-2＜4T0354-2000粒度范围＜0.6mm＜0.15mm＜0.075mm％100(100)93.5(100)79.5(99.5)10090～10075～100T0351-2000注：括号内数值为水泥粒度范围。4、沥青与集料的粘附性试验本试验采用T0616-1993中水煮法，在两种情况下对改性沥青与粗集料的粘附性进行试验，一种为常规试验，另一种是先用粗集料与水泥进行裹覆后再与沥青进行粘附性试验，试验结果见表5所列。试验结果表明，集料与沥青的粘附性等级满足设计要求。尽管通过试验不采取抗剥落措施时，集料与沥青的粘附性仍能满足设计要求，但为了增强集料与沥青的粘附能力，提高上面层的抗水损害能力，建议上面层改性沥青混合料生产添加1.5～2.0％水泥代替部分矿粉，亦可通过添加水泥提高沥青胶浆的劲度模量，改善上面层的抗永久变形能力和承载能力。改性沥青与集料粘附性试验结果表5改性沥青与集料粘附性试验条件试验前未用水泥裹覆试验前用水泥裹覆试验后石料表面上沥青膜剥落情况集料棱角处沥青膜有轻微剥离，但少于10％沥青膜无剥离粘附性等级55备注所用石料为角闪岩，沥青为SBS改性沥青注：该集料与SBS改性沥青的粘附性能满足规范及本项目相关文件要求。二、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比设计1、上面层方案Ⅰ（AC-13）1）原材料筛分及合成级配AC-13型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅰ）表6筛孔尺寸(mm)原材料级配通过百分率(％)合成级配(％)规范推荐范围(％)10～15mm

碎石5～10mm

碎石3～5mm

碎石0～3mm

石屑矿粉水泥26.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～10019100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～1001699.6100.0100.0100.0100.0100.099.9100～10013.287.8100.0100.0100.0100.0100.097.690～1009.510.798.5100.0100.0100.0100.081.668～854.750.70.594.3100.0100.0100.046.038～682.360.40.327.288.5100.0100.032.924～501.180.40.311.164.7100.0100.024.115～380.60.40.34.341.3100.0100.016.610～280.30.40.32.328.799.2100.012.97～200.150.40.31.517.493.5100.09.55～150.0750.40.30.06.679.599.56.04～8掺配比例(％)20.0％33.5％14.5％27.5％2.5％2.0％\\2）方案Ⅰ矿料合成级配曲线如图5所示。图5AC-13型（方案3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定①AC-13（方案Ⅰ）马歇尔试验结果见表7。AC-13（方案Ⅰ）马歇尔试验结果表7试件组号油石比(％)试件密度空隙率(％)矿料间隙率(％)沥青饱和度(％)稳定度(KN)流值(0.1mm)实际理论13.52.4612.7059.016.645.514.9725.524.02.5072.6846.615.457.216.2428.634.52.5162.6645.515.564.320.8036.345.02.5392.6444.015.273.818.1732.455.52.5482.6242.915.380.916.5739.0技术要求4～6≥10+设计空隙率65～75≥8.015～40注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为170℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；混合料废弃温度195℃；2)沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出。②最佳沥青用量确定由表7得出的油石比与各项测定指标的关系曲线如图6所示。图6AC-13目标配合比（方案Ⅰ根据曲线图，由于密度没有严格出现峰值，所以采用目标空隙率4.5％对应的油石比作为OAC1，可以得到：OAC1＝4.84％OAC2＝（4.49％+5.08％）/2＝4.79％各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为4.49～5.08％，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。根据OAC1和OAC2，并结合广东省高速公路建设的实际情况，确定AC-13目标配合比（方案Ⅰ）的最佳油石比为：OAC=4.8％。当OAC=4.8％时，空隙率为4.6％，VMA值为15.19％，满足设计要求。4）最佳油石比马歇尔试验AC-13（方案Ⅰ）最佳油石比马歇尔试验结果表8试件组号油石比(％)试件密度空隙率(％)矿料间隙率(％)沥青饱和度(％)稳定度(KN)流值(0.1mm)实际理论14.82.5302.6524.615.3069.920.931.5技术要求4～6≥10+设计空隙率65～75≥8.015～40注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为170℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；混合料废弃温度195℃；2)沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出。5）浸水马歇尔试验AC-13（方案Ⅰ）残留稳定度试验结果表9油石比

(％)浸水时间稳定度(KN)残留稳定度(％)试验结果平均值4.830min19.2020.9094.020.7722.4221.1948h19.9119.6418.1720.9919.50备注浸水马歇尔残留稳定度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。6）冻融劈裂试验AC-13（方案Ⅰ）冻融劈裂试验结果表10油石比(％)试验条件稳定度(KN)劈裂抗拉强度(MPa)冻融劈裂强度比(％)4.8未经受冻融循环13.591.39898.813.8313.6515.31经受冻融循环13.741.38113.7013.1214.95备注冻融劈裂试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。7）车辙试验AC-13（方案Ⅰ）车辙试验结果表11车辙板尺寸：300×300×50mm拌和温度：170℃碾压温度：160℃行走距离：23±1cm试验编号轮压(MPa)试验温度(℃)动稳定度(次/mm)平均值(次/mm)①0.7601086210190②9545=3\*GB3③10161①7060586446②7500=3\*GB3③5780备注车辙试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。8）渗水试验AC-13（方案Ⅰ）渗水试验结果表12试验编号初始读数时间(s)初始读数(ml)终读数时间(s)终读数(ml)渗水系数(ml/min)平均值(ml/min)①010018031070.048.9②010018019030.0=3\*GB3③010018024046.7备注渗水试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。9）抗滑试验AC-13（方案Ⅰ）构造深度试验结果表13次数摊砂直径(mm)平均直径D(mm)构造深度(cm)D1D2测定值平均值①1851751800.981.02②180175177.51.01=3\*GB3③175170172.51.07备注构造深度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。AC-13（方案Ⅰ）抗滑值试验结果表14温度T(℃)15温度修正值-1温度T时测得的摆值(BPN)标准温度20℃时的摆值(BPN)平均12345平均585758585857.856.856.7575758585857.656.610）车辙板压实度试验对轮碾成型的车辙板进行抽取芯样，检测压实度，试验结果如下：AC-13（方案Ⅰ）试件压实度试验结果表15方案Ⅰ空中质量ma(g)水中质量mw(g)表干质量mf(g)试件毛体积相对密度以试验室试件密度作标准密度以理论最大相对密度作标准密度标准密度压实度(%)平均(%)标准密度压实度(%)平均(%)1025.9615.61027.42.4912.53098.598.12.65293.993.61491.1892.31495.22.4732.53097.82.65293.32、上面层方案Ⅱ（AC-13）1）原材料筛分及合成级配AC-13型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅱ）表16筛孔尺寸(mm)原材料级配通过百分率(％)合成级配(％)规范推荐范围(％)10～15mm

碎石5～10mm

碎石3～5mm

碎石0～3mm

石屑矿粉水泥26.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～10019100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～1001699.6100.0100.0100.0100.0100.099.9100～10013.287.8100.0100.0100.0100.0100.097.690～1009.510.798.5100.0100.0100.0100.081.668～854.750.70.594.3100.0100.0100.043.138～682.360.40.327.288.5100.0100.031.324～501.180.40.311.164.7100.0100.023.115～380.60.40.34.341.3100.0100.016.210～280.30.40.32.328.799.2100.012.87～200.150.40.31.517.493.5100.09.65～150.0750.40.30.06.679.599.56.24～8掺配比例(％)20.0％36.5％13.0％25.5％3.0％2.0％\\2）方案Ⅱ矿料合成级配曲线如图7所示。图7AC-13型（方案3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定①AC-13（方案Ⅱ）马歇尔试验结果见表17。AC-13（方案Ⅱ）马歇尔试验结果表17试件组号油石比(％)试件密度空隙率(％)矿料间隙率(％)沥青饱和度(％)稳定度(KN)流值(0.1mm)实际理论13.52.4712.7058.616.246.613.6828.224.02.5132.6846.415.258.116.6530.334.52.5212.6645.315.365.118.5533.745.02.5412.6443.915.174.218.7536.055.52.5332.6243.515.777.820.0338.7技术要求4～6≥10+设计空隙率65～75≥8.015～40注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为170℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；混合料废弃温度195℃；2)沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出。②最佳沥青用量确定由表17得出的油石比与各项测定指标的关系曲线图如图8所示。图8AC-13目标配合比（方案Ⅱ根据曲线图，由于稳定度没有严格出现峰值，所以采用目标空隙率4.5％对应的油石比作为OAC1，可以得到：OAC1＝4.75％OAC2＝（4.41％+5.04％）/2=4.73％各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为4.41～5.04％，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。根据OAC1和OAC2，结合广东省高速公路建设的实际情况，确定AC-13目标配合比（方案Ⅱ）的最佳油石比为：OAC=4.7％。当OAC=4.7％时，空隙率为4.6％，VMA值为15.1％，满足设计要求。4）最佳油石比马歇尔试验AC-13（方案Ⅱ）最佳油石比马歇尔试验结果表18试件组号油石比(％)试件密度空隙率(％)矿料间隙率(％)沥青饱和度(％)稳定度(KN)流值(0.1mm)实际理论14.72.5332.6564.6415.169.216.4230.8技术要求4～6≥10+设计空隙率65～75≥8.015～40注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为170℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；混合料废弃温度195℃；2)沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出。5）浸水马歇尔试验AC-13（方案Ⅱ）残留稳定度试验结果表19油石比

(％)浸水时间稳定度(KN)残留稳定度(％)试验结果平均值4.730min16.7616.4292.216.0617.5815.2648h13.1915.1416.8314.3716.16备注浸水马歇尔残留稳定度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。6）冻融劈裂试验AC-13（方案Ⅱ）冻融劈裂试验结果表20油石比(％)试验条件稳定度(KN)劈裂抗拉强度(MPa)冻融劈裂强度比(％)4.7未经受冻融循环12.671.40789.916.1315.0713.34经受冻融循环12.651.26412.5912.8913.31备注冻融劈裂试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。7）车辙试验AC-13（方案Ⅱ）车辙试验结果表21车辙板尺寸：300×300×50mm拌和温度：170℃碾压温度：160℃行走距离：23±1cm试验编号轮压(MPa)试验温度(℃)动稳定度(次/mm)平均值(次/mm)①0.7601312511043②10161=3\*GB3③9844①7074126921②6429=3\*GB3③6923备注车辙试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。8）渗水试验AC-13（方案Ⅱ）渗水试验结果表22试验编号初始读数时间(s)初始读数(ml)终读数时间(s)终读数(ml)渗水系数(ml/min)平均值(ml/min)①010018031070.063.3②010018027558.3=3\*GB3③010018028561.7备注渗水试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。9）抗滑试验AC-13（方案Ⅱ）构造深度试验结果表23次数摊砂直径(mm)平均直径D(mm)构造深度(cm)D1D2测定值平均值①1901701800.981.04②1701701701.10=3\*GB3③1801701751.04备注构造深度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。AC-13（方案Ⅱ）抗滑值试验结果表24温度T(℃)15温度修正值-1温度T时测得的摆值(BPN)标准温度20℃时的摆值(BPN)平均12345平均606060605959.858.858.6596059596059.458.410）车辙板压实度试验对轮碾成型的车辙板进行抽取芯样，检测压实度，试验结果如下：AC-13（方案Ⅱ）试件压实度试验结果表25方案Ⅱ空中质量ma(g)水中质量mw(g)表干质量mf(g)试件毛体积相对密度以试验室试件密度作标准密度以理论最大相对密度作标准密度标准密度压实度(%)平均(%)标准密度压实度(%)平均(%)977.7577.8980.82.4262.53395.895.92.65691.391.4985.9583.9989.52.4312.53396.02.65691.53、上面层方案Ⅲ（GAC-13）1）原材料筛分及合成级配GAC-13型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅲ）表26筛孔尺寸(mm)原材料级配通过百分率(％)合成级配(％)规范推荐范围(％)10～15mm

碎石5～10mm

碎石3～5mm

碎石0～3mm

石屑矿粉水泥26.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～10019100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～1001699.6100.0100.0100.0100.0100.099.9100～10013.287.8100.0100.0100.0100.0100.096.995～1009.510.798.5100.0100.0100.0100.077.160～804.750.70.594.3100.0100.0100.034.226～482.360.40.327.288.5100.0100.028.417～361.180.40.311.164.7100.0100.021.815～290.60.40.34.341.3100.0100.015.710～220.30.40.32.328.799.2100.012.46～160.150.40.31.517.493.5100.09.44～110.0750.40.30.06.679.599.56.24～8掺配比例(％)25.0％41.0％4.0％25.0％3.0％2.0％\\2）方案Ⅲ矿料合成级配曲线如图9所示。图9GAC-13型（方案Ⅲ）矿料合成级配曲线图3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定①GAC-13（方案Ⅲ）马歇尔试验结果见表27。GAC-13（方案Ⅲ）马歇尔试验结果表27试件组号油石比(％)试件密度空隙率(％)矿料间隙率(％)沥青饱和度(％)稳定度(KN)流值(0.1mm)实际理论13.52.4582.7069.416.844.111.7830.224.02.4612.6858.316.950.713.5834.434.52.5042.6646.015.862.014.8833.445.02.5202.6444.715.770.112.2934.255.52.5312.6253.615.777.312.8144.5技术要求4～6≥10+设计空隙率65～75≥8.015～40注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为168～170℃2)沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出；3)本方案设计空隙率为5.0％。②最佳沥青用量确定由表27得出的油石比与各项测定指标的关系曲线图如图10所示。图10GAC-13目标配合比（方案Ⅲ）确定沥青用量图根据曲线图，相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率、沥青饱和度范围中值的沥青用量分别为a1=5.3％、a2=4.2％、a3=4.84％、a4=4.98％，可以得到：OAC1＝（5.3％+4.2％+4.84％+4.98％）/4＝4.83％OAC2＝（4.68％+5.29％）/2=4.99％各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为4.68～5.29％，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。根据OAC1和OAC2，结合广东省高速公路建设的实际情况，确定GAC-13目标配合比（方案Ⅲ）的最佳油石比为：OAC=4.9％。当OAC=4.9％时，空隙率为4.8％，VMA值为15.6％，满足设计要求。4）最佳油石比马歇尔试验PAGE38GAC-13（方案Ⅲ）最佳油石比马歇尔试验结果表28试件组号油石比(％)试件密度空隙率(％)矿料间隙率(％)沥青饱和度(％)稳定度(KN)流值(0.1mm)实际理论14.92.5142.6485.0815.867.913.6237.9技术要求4～6≥10+设计空隙率65～75≥8.015～40注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为168～170℃2)沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出。5）浸水马歇尔试验GAC-13（方案Ⅲ）残留稳定度试验结果表29油石比

(％)浸水时间稳定度(KN)残留稳定度(％)试验结果平均值4.930min13.0313.6295.913.8314.3913.2148h13.9413.0611.2213.3013.76备注浸水马歇尔残留稳定度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。6）冻融劈裂试验GAC-13（方案Ⅲ）冻融劈裂试验结果表30油石比(％)试验条件稳定度(KN)劈裂抗拉强度(MPa)冻融劈裂强度比(％)4.9未经受冻融循环12.211.13096.112.1711.3011.61经受冻融循环12.161.17711.5411.4810.34备注冻融劈裂试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。7）车辙试验GAC-13（方案Ⅲ）车辙试验结果表31车辙板尺寸：300×300×50mm拌和温度：175℃碾压温度：行走距离：23±1cm试验编号轮压(MPa)试验温度(℃)动稳定度(次/mm)平均值(次/mm)①0.7601702715944②14651=3\*GB3③16154①7058886764②7326=3\*GB3③7079备注车辙试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。8）渗水试验GAC-13（方案Ⅲ）渗水试验结果表32试验编号初始读数时间(s)初始读数(ml)终读数时间(s)终读数(ml)渗水系数(ml/min)平均值(ml/min)①0100180450116.793.3②010018031070.0=3\*GB3③010018038093.3备注渗水试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。9）抗滑试验GAC-13（方案Ⅲ）构造深度试验结果表33次数摊砂直径(mm)平均直径D(mm)构造深度(cm)D1D2测定值平均值①1501601551.321.45②1451451451.51=3\*GB3③1401501451.51备注构造深度试验结果满足规范及本项目项目技术文件要求。GAC-13（方案Ⅲ）抗滑值试验结果表34温度T(℃)20温度修正值0温度T时测得的摆值(BPN)标准温度20℃时的摆值(BPN)平均12345平均585859585958.658.658.8605958595959.059.0三、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表AC(GAC)-13型沥青混凝目标配合比设计试验结果表35结构类型方案Ⅰ方案Ⅱ方案ⅢAC(GAC)-13型规范推荐值油石比(％)4.84.74.9-试件相对密度实际2.5302.5332.514-理论2.6522.6562.648-空隙率(％)4.64.645.084～6间隙率(％)15.315.115.8≥10+设计空隙率饱和度(％)69.969.267.965～75稳定度(KN)20.916.4213.62≥8.0流值(0.1mm31.530.837.915～40动稳定度(次/mm)60℃101901104315944≥300070℃644669216764-残留稳定度MS0(％)94.092.295.9≥85冻融劈裂比TSR(％)98.889.996.1≥80渗水系数(ml/min)48.963.393.3≯100构造深度(cm)1.021.041.45≥0.8抗滑值(BPN)56.758.658.8-车辙板压实度(％)98.195.9--注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；AC-13沥青混合料拌和温度为170℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；GAC-13沥青混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为168～2)沥青混合料理论最大相对密度是通过计算法算出；3)沥青混合料拌和方式为矿料－沥青－矿粉、水泥。四、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比推荐方案1、方案比选根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的规定与国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）两阶段施工图设计及修编中对AC-13型沥青混合料性能指标的技术要求，结合省内采用GAC-13型沥青混合料的经验，分别对以上三个设计方案的沥青混合料进行了高温稳定性检验（车辙试验）、水稳定性检验（浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验）、渗水系数检验及抗滑性能试验等，各项试验结果见表35所列。根据表35中所列试验结果，我部对各方案进行比选，以推荐出本项目上面层沥青混合料目标配合比最优方案。1）方案Ⅰ与方案Ⅱ的比较方案Ⅰ与方案Ⅱ均为AC-13型沥青混合料，由表6和表16可知，方案Ⅰ与方案Ⅱ级配的关键控制筛孔4.75mm通过率分别为46％和43.1％，2.36mm筛孔通过率分别为32.9％和31.3％，9.5mm筛孔通过率均为81.6％，方案Ⅱ较方案Ⅰ适当增加了中间档粗集料（5～10mm碎石），级配更接近“S”型曲线。根据方案Ⅰ和①空隙率：结合省内已有经验，以4.5～5％作为本项目上面层沥青混合料目标空隙率。方案Ⅰ和方案Ⅱ的空隙率分别为4.6％和4.64％，空隙率均满足设计要求；②间隙率：根据规范要求，上面层AC-13的实测矿料间隙率不小于10％+空隙率（设计间隙率），同时根据经验，一般情况下实测间隙率宜不大于设计间隙率+0.5％，即各方案实测间隙率应满足以下范围：14.6％≤方案Ⅰ实测间隙率≤15.1％14.64％≤方案Ⅱ实测间隙率≤15.14％由表35可知，方案Ⅰ与方案Ⅱ的实测间隙率分别为15.30％和15.10％，方案Ⅱ的实测间隙率可满足以上要求，方案Ⅰ实测间隙率偏大；③沥青饱和度：根据“广东省交通厅粤交基函[2003]299号文《关于加强我省高速公路一级公路沥青路面质量管理的通知》”，混合料沥青饱和度宜控制在规范的中值与下限之间，即宜控制在65～70％之间。方案Ⅰ和方案Ⅱ的沥青饱和度分别为69.9％和69.2％，方案Ⅰ的沥青饱和度较方案Ⅱ略偏大。④高温稳定性：根据设计思路，粗集料之间形成骨架嵌挤结构有利于提高抗高温车辙能力，而根据表36中车辙试验结果，方案Ⅰ与方案Ⅱ60℃的动稳定度分别为10190次/mm和11043次/mm，均能满足现行规范和本项目相关技术文件要求，而方案Ⅱ的动稳定度较方案Ⅰ提高了8.37％，由此可知方案Ⅱ的抗高温车辙能力更同时根据表35中车辙板压实度试验结果，方案Ⅱ的压实度较小，为95.9％，而动稳定度却较方案Ⅰ大，若此两方案达到同等压实度条件下，方案Ⅱ的动稳定度将进一步增大，抗高温性能更佳，这一点也再次说明了骨架嵌挤结构有利于提高抗高温车辙能力。⑤抗滑性能：由设计思路可知，集料级配形成路面的宏观构造越大，高速行车路面的抗滑能力越强。由表35中抗滑试验结果可知，方案Ⅰ与方案Ⅱ的构造深度分别为1.02cm和1.04cm，抗滑值分别为56.7BPN和58.6BPN。根据各方案矿料级配组成，两个方案中方案Ⅱ的4.75mm筛孔通过率较小，为43.1％，级配中粗集料含量较多，集料级配形成的宏观构造较大。抗滑试验结果表明，方案Ⅱ的抗滑性能⑥其他性能：其他如残留稳定度、冻融劈裂比和渗水系数等性能，由表35中试验结果可知，两方案均能满足现行规范和本项目相关文件要求。根据以上几点比较可知，两个方案各项性能指标均能满足现行规范和本项目相关文件要求，而方案Ⅱ较方案Ⅰ的各项性能指标更优。2）方案Ⅱ与方案Ⅲ的比较根据设计思路，考虑通过提高4.75mm以上碎石含量，使粗集料之间形成骨架嵌挤结构，以提高抗高温车辙的能力；同时，增大细集料的含量，使细集料充分填充粗集料间隙，形成密水结构。在此思路指导下，结合省内目前的使用经验，提出了GAC-13型沥青混凝土设计方案Ⅲ。这种类型的级配针对南方湿热地区、行驶重载交通的高速公路和一级公路，适当减少靠近最大粒径的粗集料比例，适当增加中间档次的粗集料，同时适当增加细集料比例，控制矿粉含量，形成“S”型级配曲线，这种“S”型级配的沥青混合料属于嵌挤密实型级配，具有适宜的空隙率，渗水性较小，有很好的高温稳定性，表面还具有较大的构造深度，这种级配经过在省内多条高速公路工程中的使用，证明具有较好的使用性能。但必须注意的是，该类型混合料特别需要加强压实，提高压实度，才能取得良好的效果。本次上面层目标配合比设计中，我部提出了GAC-13型沥青混凝土设计方案Ⅲ，并与前面比选较优的方案Ⅱ（AC-13）①空隙率：方案Ⅱ与方案Ⅲ空隙率分别为4.64％与5.08％，方案Ⅱ与方案Ⅲ空隙率均能满足4～6％的设计要求，而方案Ⅰ的空隙率偏小。②间隙率：两方案实测间隙率应满足以下范围：14.64％≤方案Ⅱ实测间隙率≤15.14％15.08％≤方案Ⅲ实测间隙率≤15.58％由表35可知，方案Ⅱ与方案Ⅲ的实测间隙率分别为15.10％和15.80％，方案Ⅱ的实测间隙率可满足以上要求，方案Ⅲ实测间隙率偏大；③沥青饱和度：方案Ⅱ与方案Ⅲ的沥青饱和度分别为69.2％和67.9％，根据“广东