基于马歇尔法的AC

基于马歇尔法的AC-16混合料目标配合比设计摘要：为了进行AC-16混合料配合比设计，依据《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011、《公路工程集料试验规程》JTGE42-2005，采用一些基本设备，如：电子天平、电热鼓风恒温干燥箱、沥青混合料理论最大相对密度仪等进行试验。试验结果的级配为10-15mm集料25%、5-10mm集料47%、0-5集料26%、矿粉2%。但是并没有得出最佳沥青用量。关键词：配合比、AC-16、级配曲线、最佳油石比Abstract:inordertoAC-16mixproportiondesign,accordingtothetechnicalspecificationforconstructionofhighwayasphaltpavementJTGF40-2004,the\regulationsofhighwayengineeringasphaltandasphaltmixturetest,JTGE20-2011,theaggregateforhighwayengineeringexperimentspecificationJTGE42-2005,usingsomebasicequipment,suchas:electronicbalance,aheatedelectricdrumwinddryingoven,asphaltmixturetheoryofmaximumrelativedensitytesterandexperiment.Thetestresultsofaggregategradationfor10to15mm,5--10mmaggregate25%to47%,026%,kuangfen2%-thefiveaggregates.Butthereisnooptimumasphaltcontentareobtained.Keywords:mixtureratio,AC-16,gradationcurve,theoptimumproportion0引言热拌沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定沥青混合料的材料品种及配比、矿料级配、最佳沥青用量。本文采用马歇尔试验配合比设计方法对AC-16连续密级配沥青混合料进行配合比的设计。1设计方法1.1选择所需的集料，分别作筛分试验，计算各挡集料在标准筛孔上的分计筛余百分比，累计筛余百分比和通过率以及各档集料的毛体积密度和混合料毛体积密度。1.2进行级配设计，一般的级配设计方法有图解法，试算法，正规方程法以及电算法，但是图解法得出的配合比设计不准确，是算法只适用于矿料分档较少时，正规方程法对数学要求较高，故本论文采用excel表格进行马歇尔配合比级配设计。1.3根据经验拟采用5个油石比进行马歇尔试验，你选用的油石比可参照与该设计相似的工程中所采用的油石比，并测定马歇尔试件的体积指标以及确定混合料的最大理论相对密度（本实验进行过程中，只进行了一个油石比的最大理论相对密度的测定，其他油石比条件下的最大理论相对密度均由理论公式反算得出）。1.4通过拟采用的5个油石比试件的密度指标、空隙率指标、矿料间隙率指标以及沥青饱和度指标确定最佳油石比，就最佳油石比重新打马歇尔试件进行沥青混合料的性能试验。1.5测定最佳油石比条件下马歇尔试件的性能试验，主要包括水稳试验和高温稳定性试验，（另外还包括低温抗裂性，抗滑性和施工和易性的路用性能，但是由于这些实验的复杂性，本实验并没有涉及）。2设计过程图密级配沥青混合料目标配合比设计流程2.1矿料2.1.1矿料选择配合比设计的各种矿料必须按现行《公路工程集料试验规程》规定的方法，从工程实际使用的材料中取代表性样品。进行生产配合比设计时，取样至少应在干拌5次以后进行。配合比设计所用的各种材料必须符合气候和交通条件的需要。其质量应符合本规范第4章规材料选择、取样材料试验其他材料，外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青或改性沥青结合料确定试验温度在工程设计级配范围内设计供优选用的1～3组不同的矿料级配对选择的设计级配，初选5组沥青用量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度计算VV、VMA、VFA等体积指标技术经济分析确定1组设计级配及最佳沥青用量进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较完成配合比设计，提交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量等按规定进行各种配合比设计检验，确认配合比设计是否合理合格不合格不合格合格确定工程设计级配范围确定理论最大相对密度沥青混合料的类型规范规定的矿料级配范围普通沥青用真空法改性沥青用计算法或定的技术要求。当单一规格的集料某项指标不合格，但不同粒径规格的材料按级配组成的集料混合料指标能符合规范要求时，允许使用。选择0-5mm、5-10mm、10-15mm以及矿粉，在进行矿粉筛分之前，用四分法取料，称取平行的两组矿料进行试验，在满足实验要求的情况下，取两次实验结果的均值作为目标结果。2.1.2矿料筛分以及筛分结果，筛分结果见表2-1集（矿）料筛分结果表2-1筛孔/mm0-5mm5-10mm10-15mm矿粉191001001001001610010098.6410013.210010066.081009.510098.569.311004.7596.8428.530.581002.3661.257.170.281001.1840.454.2701000.626.822.83099.560.317.072.28099.560.1513.281.59070.52.1.3矿料的毛体积密度矿料的毛体积密度如下表2-2所示矿料的毛体积密度表2-2矿料mm0~55~1010~15矿粉毛体积密度2.63672.6922.6861.929相应的计算公式以及计算过程如下：（1）矿粉（100g）表2-3试样编号体积初读数（ml）体积终读数（ml）20.351.940.652.712VVM（2）0～5mm矿料表2-40-5mm水+料+瓶质量（g）水+瓶质量（g)A组1384.31198.89J组1371.11185.582130MMMM（3）5～10mm矿料表2-5表干（g)水中（g)干重（g)11036.81654.221031.22860.5542.17855.9wfaMMM（4）10～15mm矿料表2-6表干（g)水中（g)干重（g)1785.71494.1782.42899.25565.45896.2wfaMMM2.1.4混合料毛体积相对密度按下式计算矿料混合料的合成毛体积相对密度γsb。nnsb2211100式中：P1、P2、……Pn为各种矿料成分的配比，其和为100；γ1、γ2、……γn为各种矿料相应的毛体积相对密度，粗集料按T0304方法测定，机制砂及石屑可按T0330方法测定，也可以用筛出的2.36mm～4.75mm部分的毛体积相对密度代替，矿粉(含消石灰、水泥)以表观相对密度代替。注：沥青混合料配合比设计时，均采用毛体积相对密度(无量纲)，不采用毛体积密度，故无需进行密度的水温修正。生产配合比设计时，当细料仓中的材料混杂各种材料而无法采用筛分替代法时，可将0.075mm部分筛除后以统货实测值计算。混合料毛体积相对密度表2-7矿粉0-55~1010~15合成密度1.9292.63672.6922.6862.6612.2级配设计2.2.1马歇尔实验配合比设计原则①首先按规范确定采用粗型(C型)或细型(F型)的混合料。对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料(AC-C型)，并取较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时间长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料(AC-F型)，并取较低的设计空隙率。②为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少0.6mm以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成S型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。③确定各层的工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要，经组合设计的沥青路面应能满足耐久、稳定、密水、抗滑等要求。④根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配范围应比规范级配范围窄，其中4.75mm和2.36mm通过率的上下限差值宜小于12％。⑤沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析。2.2.2依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2001）,根据密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围表，选择出AC-16矿料级配范围，见表2-8矿料组配计算表表2-8矿料配合比16%52%30%2%合成级配级配范围筛孔/mm0-5mm5-10mm10-15mm矿粉级配上限级配下限中值19100100100100100100.00100.001001610010098.6410099.6100.0090.009513.210010066.0810089.892.0076.00849.510098.569.3110072.080.0060.00704.7596.8428.530.5810032.562.0034.00482.3661.257.170.2810015.648.0020.00341.1840.454.27010010.736.0013.0024.50.626.822.83099.567.826.009.0017.50.317.072.28099.565.918.007.0012.50.1513.281.59070.54.414.005.009.50.0759.890.89026.042.68.001.004.52.2.3用excel电子表格计算其合成级配、矿料组成比例，见表2-2，并绘制出其合成级配曲线如图3.1所示。混合料级配曲线图2-1显然，由图中可以看出，该级配设计并不满足要求，故需调整各种矿料的级配比例来满足要求，经过excel表的设计，得到的符合费何必设计要求的计算表和级配曲线如下表2-9和图2-2.矿料组配计算表表2-9矿料配合比26%47%25%2%合成级配级配范围筛孔/mm0-5mm5-10mm10-15mm矿粉级配上限级配下限中值19100100100100100100.00100.001001610010098.6410099.7100.0090.009513.210010066.0810091.592.0076.00849.510098.569.3110076.780.0060.00704.7596.8428.530.5810040.762.0034.00482.3661.257.170.2810021.448.0020.00341.1840.454.27010014.536.0013.0024.50.626.822.83099.5610.326.009.0017.50.317.072.28099.567.518.007.0012.50.1513.281.59070.55.614.005.009.50.0759.890.89026.043.58.001.004.5混合料级配曲线图2-22.3根据经验，拟选用五个油石比进行马歇尔试件。2.3.1测定不同油石比下的个试件的最大理论相对密度，测量结果如下表2-10所示，实验过程如下。不同油石比下的最大理论相对密度表2-10油石比（%）3.84.14.44.75最大理论相对密度2.5442.5392.5282.522.512实验过程：（1）取油石比为3.1时计算出最大理论相对密度表2-12料（g)瓶+水（g)瓶+水+料（g)11557.48248.69204.821570.78233.29175料水瓶水瓶料料MMMM（2）推导出其余有时比的最大理论相对密度表2-133.84.14.44.752.5442.53852.52772.51