第五沥青混合料配合比设计

第五沥青混合料配合比设计第1页，共42页。（优选）第五沥青混合料配合比设计第2页，共42页。4、骨料级配确定和设计

确定选取骨料的组配，满足级配要求。

——表5-8

粗骨料、细骨料、矿粉比例

5、沥青混合料设计确定最佳沥青用量，满足技术指标要求。

——矿料设计、最佳沥青用量确定第3页，共42页。（一）矿质混合料的配比设计问题的提出

1、骨料粒级如何配合，堆积空隙率最小？

——最大堆积密度理论

2、不同骨料如何搭配，才能获得最大堆积密度？

——矿料配合比设计方法第4页，共42页。1、矿质混合料级配理论（最大密度曲线理论）

W.B.富勒（Fuller）研究发现：矿质混合料过筛百分率与粒径的关系曲线越接近抛物线，混合料的密实度越大，空隙率越小。

P2=kd

当筛孔尺寸d等于集料的最大粒径D时，该颗粒的通过百分率P为100p=100（d/D）0.5

实际应用：p=100（d/D）n

，n幂级配通式

n通常在0.3~0.7之间，0.5时为最大密度曲线

第5页，共42页。P-d级配曲线P-logd级配曲线第6页，共42页。——已知矿料最大粒径，理论上可以推算最佳级配范围第7页，共42页。2、矿质混合料的组成设计

合理组配不同集料，使混合料级配处于要求的范围之内，并尽可能逼近理想的最大密度曲线

——数解法和图解法

已知条件：（1）各种集料的筛分析试验结果；（2）设计要求：技术规范规定或理论计算得到的矿质混合料级配范围

——迫近表5-6的级配中值第8页，共42页。数解法基本原理：

（1）设有A、B、C三种集料，欲配制级配为M的矿质混合料，A、B、C在混合料中百分比分别为X、Y、Z，则：

X+Y+Z=100

（2）设集料A、B、C中某粒径i颗粒含量分别为aA(i)、aB(i)、aC(i)，混合料M相应颗粒含量为aM(i)，则：

XaA(i)+YaB(i)+ZaC(i)=aM(i)

（3）假定混合料中某粒径颗粒仅由一相应的优势集料提供，其他集料不含此种颗粒，则优势集料用量可直接求出。第9页，共42页。计算AC-13I型沥青混凝土的矿料配合比。已知：碎石、石屑和矿粉三种矿质集料，筛分析试验结果见表1。沥青混凝土矿料的级配要求计算：（1）确定碎石、石屑、矿粉在矿质混合料中所占的比例。

（2）校核矿质混合料合成级配计算结果是否符合规范要求级配范围。

例题1第10页，共42页。第11页，共42页。

（1）矿质混合料级配范围中值换算为分计筛余中值（2）确定优势骨料，计算相应含量优势骨料1：碎石——优势粒径为4.75mm，则混合料中碎石含量：

X=aM(4.75)/aA(4.75)=21.0/49=42.1%

优势骨料2：矿粉——优势粒径为＜0.075mm

则混合料中矿粉含量：

Z=aM(＜

（3）计算石屑在矿质混合料中的含量YY=1-X–Z=50.9%

（4）校核、计算、调整。如何校核？原则是什么？

第12页，共42页。第13页，共42页。第14页，共42页。图解法基本原理（1）n幂公式p=100（d/D）n

中，p与（d/D）n为直线关系第15页，共42页。（2）假设矿料为单一粒径骨料组成，则其级配曲线为直线（3）各粒径骨料用量可通过首尾相连，与级配中值线的交点确定第16页，共42页。（4）非单一粒径各骨料用量按下述方法确定

A、级配曲线相离，作相离点的垂直平分线。

B、级配曲线相接，连接相接点。

C、级配曲线相重叠，作垂线使之在两条级配曲线上截得的线段长度相等。

——通过所作垂线与级配中值直线的交点，作水平线，在纵坐标上截得的距离为相应骨料的用量。第17页，共42页。第18页，共42页。例题2、试用图解法设计某高速公路用细粒式沥青矿质混合料的配合比。已知：

（1）有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿料，各集料通过百分率列于表中。（2）设计级配范围按《沥青路面施工及验收规范》沥青混凝土混合料细粒式AC13-I要求的级配范围和中值列于表中。

第19页，共42页。第20页，共42页。步骤1：绘制图解法用图，纵坐标取10cm表示通过量，横坐标取15cm表示筛孔尺寸。作级配曲线中值，并确定筛孔坐标。步骤2：将碎石、石屑、砂和矿粉的级配曲线绘制于图中步骤3：确定各集料所占比例。第21页，共42页。第22页，共42页。步骤4、根据图解法求得的各集料用量百分率，列表进行校核计算如表

第23页，共42页。步骤5、0.3mm和0.6mm通过量偏低，0.075mm通过量偏高。配合比调整，碎石X=31%，石屑Y=26%，砂Z=37%，矿粉W=6%

步骤6、将调整后合成级配绘制于规范要求级配曲线中第24页，共42页。第25页，共42页。(二)、沥青混合料的配比设计1、热拌沥青混合料配比设计步骤A、矿质混合料的配比设计

1）根据道路等级、路面结构和层次，选取沥青混合料类型

2）确定合成矿料要求的级配范围。

3）矿质混合料配合比设计。

——0.075mm、2.36mm和4.75mm筛孔通过量尽量接近设计级配范围中值。

——对交通量大的道路，级配应接近下限；

——小交通量的道路应偏上限。第26页，共42页。第27页，共42页。B、确定最佳沥青用量

沥青用量表示：油石比：：各种矿料配合比（矿料总和为）（%）：油石比（沥青与矿料的质量比）（%）

沥青百分含量%：：各矿料配合比（矿料和沥青总和为）

：沥青含量（沥青占沥青混合料总质量百分率）（%）

第28页，共42页。1）测试试样制备：（1）按矿质混合料配比确定各种集料用量

（2）选取间隔为0.5%的五个沥青掺量

2）测定物理指标

（1）表观密度ρs

（2）计算理论最大密度第29页，共42页。（3）计算空隙率（VV）：（4）计算沥青体积百分率（VA）：（5）计算矿料间隙率（VMA）：（6）计算沥青饱和度（VFA）：第30页，共42页。（7）测定力学指标

A：马歇尔稳定度MSB：流值FLC：计算马歇尔模数T

3）马歇尔试验结果分析

（1）绘制沥青用量与物理力学指标关系图。

第31页，共42页。第32页，共42页。（2）根据稳定度、密度和空隙率确定最佳沥青用量初始值1（OAC1）

OAC1=（a1+a2+a3）/3第33页，共42页。（3）根据符合各技术指标要求的沥青用量范围确定沥青最佳用量初始值2（OAC2）

OAC2=（OACmax+OACmin）/2（4）根据OAC1和OAC2确定沥青最佳用量OACOAC1沥青用量值对应的所有沥青混合料指标满足要求时：

OAC=（OAC1+OAC2）/2

预计车辙较大：OAC在OAC2和OACmin之间选取，但不小于OAC2的0.5%

寒区道路及一般道路：OAC可在OAC2和OACmax之间选取，但不大于OAC2的0.3%第34页，共42页。4）水稳性试验

以最佳沥青用量OAC进行浸水马歇尔试验。若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行残留稳定度试验

要求：Ⅰ型沥青混凝土不低于75%，Ⅱ型沥青混凝土不低于70%5）抗车辙试验

以最佳沥青用量OAC进行动稳定度车辙试验。若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行试验

要求：高速公路、城市快速路不小于800次/mm，一级公路、城市干路不小于600次/mm。

第35页，共42页。例试设计上海某高速公路沥青混泥土路面用沥青混合料的配合组成。[原始资料]1、道路等级：高速公路2、路面类型；沥青混凝土3、结构层位：三层式沥青混凝土的上面层4、气候条件：最低月平均气温：-8℃

5、材料性能（1）沥青材料：可供应重交通AH-50、AH-70和AH-90。（2）矿质材料：碎石、石屑：石灰石轧制碎石，饱水抗压强度120Mpa，洛杉矶磨耗率12%，粘附性（水煮法）：Ⅰ级，视密度2.70t/m3。砂：洁净海砂，细度模数属中砂，含泥量小于1%，视密度2.65t/m3。矿粉：石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，视密度2.58t/m3。第36页，共42页。[设计要求]

1、根据道路等级、路面类型和结构层位确定沥青混凝土的矿质混合料的级配范围。根据现有的各种矿质材料筛析结果，用图解法确定各种矿质材料的配合比。2、根据选定的矿质混合料类型相应的沥青用量范围，进行马歇尔试验，确定最佳沥青用量。3、根据高速公路用沥青混合料要求，对设计的矿质混合料的级配进行调整，沥青用量按水稳性检验和抗车辙能力校核。

第37页，共42页。[设计步骤]1、矿质混合料的配合比设计

1）确定沥青混合料的类型

根据原始资料，选用AC-13Ⅰ型沥青混凝土混合料。

2）确定矿质混合料的级配范围

依据附表确定AC-13Ⅰ型沥青混凝土的矿质混合料级配范围

3）矿质混合料的配比设计及校核

第38页，共42页。2、沥青最佳用量的确定

1）试件成型

采用AH-70沥青。依据附表

AC-13Ⅰ型沥青混凝土的沥青用量范围为5.0%~7.0%，采用0.5%的间隔，以计算得到的矿料配