高速公路中面层AC-20C改性沥青混合料目标配合比设计报告（全面）

1、报告编号： JC2014-33 报告总页数： 13 重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段中面层AC-20C改性沥青混合料目标配合比设计报告委 托 单 位: 中交一公局第四工程有限公司永江四标项目部 重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司报告日期：2014年6月6日第 1 页 共 15 页报告批准：报告审核：负责人及报告编写： 参加人员：注意事项1、报告未加盖“检验报告专用章”无效.2、复制报告未重新加盖“检验报告专用章”无效.3、报告无检测、审核、批准人签字无效.4、报告涂改无效.5、凡委托单位送来的 样品,本检测报告仅对样品的 检测结果负责,对于在采样地点、采样位置、采样过程及运输过程中出现的

2、问题概不负责任.6、对检测报告若有异议,应于收到报告之日起十五天内向检测单位提出,逾期不予受理.7、抽样产品,仅对批量负责.地 址：重庆市江北区港城西路53号 邮 编：400054 电 话：(023)62403329一、概述重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司受中交一公局第四工程有限公司永江四标项目部委托,进行重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段公路路面工程第4合同段沥青路面中面层AC-20C改性沥青混合料目标配合比设计.二、设计依据1. JTG D502006公路沥青路面设计规范2. JTG F402004公路沥青路面施工技术规范3.JTG E202011公路工程沥青及沥青混合料试验规程4.J

3、TG E422005公路工程集料试验规程5.重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计三、配合比设计过程1. 原材料重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段公路路面工程第4合同段沥青路面中面层采用AC-20C改性沥青混合料.各原材料产地为：粗集料、细集料产地为重庆众旺矿业有限公司石料厂,矿粉产地为江津区超意建材公司,沥青为壳牌SBS改性沥青,试验样品由施工承包商重庆三环高速公路永川双石至江津河段第4合同段提供.(1)沥青对SBS改性沥青按重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F40-2004要求进行了 规定项目的 试验检测,试验检测结果见表1.表1 壳牌SBS改性

4、沥青检测结果检 测 项 目单位技术要求检测结果试验方法针入度 25, 100g, 5s0.1米米406056T0604延度 5,5米米/米in厘米不小 于2032T0605软化点TRB不小 于7080.0T0606闪点不小 于230大 于290T0625密度 15g/厘米3实测记录1.030T0603RTFOT后残留物质量变化%不大 于1.0-0.125T0609针入度 比25%不小 于6579T0604延度 10厘米不小 于1520T0605表1的 试验结果表明,该送样沥青所检测项目均符合重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中的 相关技术要求.(2)粗

5、集料粗集料为1020米米、510米米、35米米石灰岩,试验项目及试验结果见表2.试验结果表明,以下各种粗集料均符合重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中关于高速公路沥青路面中面层粗集料的 技术要求.表2 粗集料技术性质检 测 项 目单位技术要求检测结果试验方法1020米米510米米35米米石料压碎值%不大 于2618.2T0316洛杉矶磨耗损失%不大 于2818.5T0317表观密度 g/厘米32.7382.7262.717T0304表观相对密度 不小 于2.602.7432.7312.722毛体积相对密度 2.7162.7072.683吸水率%不大 于

6、3.00.370.330.54与沥青的 粘附性级不小 于45T0616针片状颗粒含量(混合料)%不大 于152.4T0312粒径大 于9.5米米针片状颗粒含量%不大 于122.3粒径小 于9.5米米针片状颗粒含量%不大 于182.5水洗法0.075米米颗粒含量%不大 于10.50.40.9T0310(3)细集料细集料的 试验项目及试验结果见表3.试验结果表明,细集料的 性质均符合重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中关于高速公路沥青中面层细集料的 技术要求.表3 细集料技术性质检 测 项 目单位标准要求试验结果试验方法表观密度 t/米3实测值2.714T

7、 0328表观相对密度 不小 于2.502.721砂当量%不小 于6579T 0334(4)矿粉矿粉为石灰岩矿粉,试验结果见表4.试验结果表明,矿粉的 性质符合重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中关于高速公路沥青面层矿粉的 技术要求.表4 矿粉技术性质检 测 项 目单位标准要求试验结果试验方法表观密度 t/米3不小 于2.502.719T 0352表观相对密度 实测值2.724含水量不大 于10.2T 0103烘干法粒度 范围 0.6米米0.15米米0.075%100901007510099.895.686.8T 0351外观无团粒结块无团粒结块亲水系

8、数小 于1.00.5T 0353塑性指数%小 于4.02.2T 0354加热安定性实测记录无变化T 03552. AC-20C型改性沥青混合料矿料级配的 确定根据委托方的 要求及我单位的 科研成果和实践经验,AC-20C改性沥青混合料目标配合比设计采用GT米法进行.GT米法注重的 是沥青混合料的 性能设计,不以混合料的 体积特征参数作为混合料配合比设计的 控制指标.依据JTG F402004中关于AC-20C改性沥青混合料的 矿料级配范围要求和各规格矿料筛分结果,借鉴我院近年来关于高性能沥青混合料科研成果所得的 建议级配范围,通过计算机试算确定矿料配合比为1020米米：510米米：35米米：0

9、3米米：矿粉=36.0：22.0：8.0：31.0：3.0.矿料筛分结果及配合比计算结果见表5,矿料级配曲线见图1. 第 15 页 共 15 页表5 矿料筛分结果及配合比计算结果孔径矿料规格(米米)矿料规格(米米)合成级配级配范围中值规范级配范围10205103503矿粉矿料配合比例(%)10205103503矿粉36.0 22.0 8.0 31.0 3.0 100.0 上限下限米米各规格矿料通过百分率(筛分)(%)各规格矿料通过百分率(合成)(%)(%)(%)(%)(%)26.5100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 36.0 22.0 8.0 31.0 3.0 100.

10、0 100.0 1001001986.1 100.0 100.0 100.0 100.0 31.0 22.0 8.0 31.0 3.0 95.0 97.5 100951649.0 100.0 100.0 100.0 100.0 17.6 22.0 8.0 31.0 3.0 81.6 86.0 928013.229.6 100.0 100.0 100.0 100.0 10.7 22.0 8.0 31.0 3.0 74.7 72.0 79659.50.6 86.0 99.6 100.0 100.0 0.2 18.9 8.0 31.0 3.0 61.1 58.0 63534.750.1 0.6 69

11、.3 98.5 100.0 0.0 0.1 5.5 30.5 3.0 39.2 40.0 45352.360.1 0.4 1.0 74.8 100.0 0.0 0.1 0.1 23.2 3.0 26.4 27.0 3222 1.180.1 0.4 0.4 45.4 100.0 0.0 0.1 0.0 14.1 3.0 17.2 18.5 2215 0.60.1 0.4 0.4 25.4 99.8 0.0 0.1 0.0 7.9 3.0 11.0 12.5 1510 0.30.1 0.4 0.4 15.7 99.1 0.0 0.1 0.0 4.9 3.0 8.0 9.0 1170.150.1 0

12、.4 0.4 12.0 95.6 0.0 0.1 0.0 3.7 2.9 6.7 7.0 950.0750.1 0.4 0.4 8.0 86.8 0.0 0.1 0.0 2.5 2.6 5.2 5.5 74图1 矿料级配曲线3. 油石比的 确定采用GT米方法确定最大 油石比,GT米的 工作参数为：1)垂直压力为0.7米Pa;2)试验成型模式按密度 极限平衡状态控制;3)成型温度 150155.为确定AC-20C改性沥青混合料的 最大 油石比,选择3.6%、3.9%、4.2%、4.5%及4.8%五个油石比分别进行拌和,在150155温度 下,以GT米旋转压实到平衡状态(每旋转压实100转时试件密

13、度 的 变化小 于或等于0.016g/厘米3)下制作试件,测定混合料的 毛体积相对密度 、空隙率VV、矿料间隙率V米A、饱和度 VFA,计算结果及用GT米试件做马歇尔试验的 试验结果一并列于表6,GT米试验结果见表7及图2.注：沥青混合料密度 为表干法测定的 试件毛体积相对密度 ;考虑到矿料对沥青胶结料的 吸收特点,在计算沥青混合料最大 理论相对密度 时,矿质混合料有效密度 采用沥青浸渍法实测,本次配合比设计合成级配浸渍法实测有效相对密度 为2.717.表6 AC-20C改性沥青混合料体积参数及马歇尔稳定度 试验结果序号油石比(%)理论最大 相对密度 表干法毛体积相对密度 VV(%)V米A(%

14、)VFA(%)稳定度 (kN)流值(0.1米米)13.62.5932.4505.512.3955.512.522.723.92.5822.4684.412.0063.313.426.334.22.5712.4893.211.5172.313.835.544.52.5602.4962.511.5278.314.339.954.82.5492.5011.911.5983.613.743.2表7 AC-20C改性沥青混合料GT米试验结果序号油石比(%)表干法毛体积相对密度 GSIGSF13.62.4500.981.4323.92.4681.001.4434.22.4891.021.4344.52.4

15、961.071.3954.82.5011.141.34由表6的 试验结果可知,用本设计方法所得到的 AC-20C改性沥青混合料不同油石比时的 试件密度 及其它体积参数与马歇尔试件相比有以下特点：密度 较高、空隙率与矿料间隙率较小 、沥青饱和度 大 .众所周知,沥青混合料的 空隙率、矿料间隙率与沥青饱和度 等体积参数均为沥青混合料毛体积相对密度 的 导出值(当然与沥青用量、成型方式有关),可见沥青混合料的 密度 值才是沥青混合料最为基础的 体积参数.图2 GT米试验参数及体积参数随油石比的 变化曲线GT米法的 特点是在设定的 垂直压力下,通过搓揉、旋转压实来模拟路面成型及行车压密过程制作试件,以

16、此来确定未来某时在已知轮胎与路面接触压力的 交通量作用下,是否会造成由于混合料的 不断密实而使塑性过大 ,以及在已知的 行车荷载作用下是否会对路面造成剪切破坏.因此,GT米法配合比设计指标有三：沥青混合料的 最终压实状态即平衡状态时的 密度 ;沥青混合料在行车荷载作用过程中的 抗变形能力参数GSI;沥青混合料在行车荷载作用过程中的 抗剪切破坏能力参数GSF.由表6、表7GT米试验结果汇成的 曲线图2可见,判定沥青混合料这种粒状塑性材料是否会出现塑性过大 现象的 指标GSI随油石比的 增加而增加,但当油石比大 于4.2%时,曲线已呈急剧增加趋势,沥青混合料的 塑性变形过大 ;从反映沥青混合料抗剪

17、强度 方面的 强度 稳定性参数GSF随油石比的 变化情况来看,油石比小 于或等于4.2%时,GSF值变化不大 ,而当油石比大 于4.2%时,随油石比的 增加,GSF值明显减小 .综合GT米试验各参数结果认为,该AC-20C改性沥青混合料最大 油石比确定为4.2%.考虑到该工程所处的 地区气候特点、高速公路交通的 特点以及便于施工控制,建议该沥青混合料的 油石比范围为4.1%4.4%.目标配合比设计结果为：1020米米：510米米：35米米：03米米：矿粉=36.0：22.0：8.0：31.0：3.0,最佳油石比为4.2%.4. AC-20C型改性沥青混合料性能检测(1)水稳定性试验检测 冻融劈

18、裂试验采用最佳油石比4.2%制备GT米试件,并进行冻融劈裂试验,其试验结果见表8.表8 冻融劈裂试验结果检验项目单位技术要求试验结果试验方法冻融劈裂试验的 残留强度 比%8092.3T 0729从表8检验结果可以看出,冻融劈裂试验的 残留强度 比为92.3%,满足重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中残留强度 比不小 于80%的 要求.浸水马歇尔试验采用最佳油石比4.2%制备GT米试件,并进行浸水马歇尔试验,其试验结果见表9.表9 水稳定性试验结果检验项目单位技术要求试验结果试验方法残留稳定度 %8594.1T 0709从表9可以看出,浸水马歇尔试验其残

19、留稳定度 为94.1%,满足重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中马歇尔残留稳定度 不小 于85%的 要求.(2)高温稳定性试验检测在4.2%的 油石比下制备车辙试件,并进行车辙试验,其试验结果见表10.表10 车辙试验结果油石比检验项目单位技术要求试验结果试验方法4.2%动稳定度 DS次/米米28005879T 0719检验结果表明,在油石比4.2%条件下,沥青混合料其动稳定度 值为5879次/米米,满足重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中规定的 不小 于2800次/米米的 要求.(3)低温性能试验检测采用油石比4.2%制备车辙试件,并进行低温弯曲试验,其试验结果见表11.表11 低温弯曲破坏应变检测结果检测项目单位技术要求检测结果试验方法弯曲破坏应变()不小 于25003334T0715抗弯拉强度 米Pa12.8弯曲劲度 模量米Pa3996从表11的 检测结果可以看出,低温弯曲破坏应变满足重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段两阶段施工图设计和JTG F402004中不小 于2500的 要求.5. 沥青混合料密度 控制沥青混合料的 密度 是控制沥青混合料施工的 关键指标.为指导施工,建议用GT米法进行生产配合比设计,并以GT米的 旋转试件密度 作为