中面层AC-20型沥青混合料目标配比设计报告

附件国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）高速公路中面层AC-20型沥青混合料目标配合比设计报告广州珠江黄埔大桥路面工程技术咨询项目部二〇〇七年八月国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）高速公路中面层AC-20型沥青混合料目标配合比设计报告试验人员：黄涛王钊刘煜曾俊标关志深报告编写：黄涛王钊袁万杰报告审核：孙长新广州珠江黄埔大桥路面工程技术咨询项目部二〇〇七年八月目录说明..............................................................................................................1一、原材料试验................................................................................................31.沥青试验..................................................................................................32.沥青与集料的粘附性试验......................................................................33.集料试验..................................................................................................34.矿粉试验..................................................................................................5二、AC-20型沥青混凝土目标配合比设计....................................................61、中面层方案Ⅰ——“AC-20设禁区、控制点”...................................62、中面层方案Ⅱ........................................................................................113、中面层方案Ⅲ........................................................................................16三、AC-20型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表..............................23四、AC-20型沥青混凝土目标配合比推荐方案..........................................241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二、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，并按《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中对AC-20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，提出三个设计方案；3.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-20型沥青混凝土三个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-20型沥青混凝土三个设计方案进行60℃和70℃的车辙试验；5.依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-20型沥青混凝土三个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-20型沥青混凝土三个设计方案进行渗水试验。三、中面层拟采用的设计方案介绍中面层AC-20型沥青混合料目标配合比采用三个设计方案进行比选：方案Ⅰ：本方案矿料合成级配按照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG2F40-2004）规定的级配范围并参考Superpave混合料设计方法设置禁区和控制点确定。方案Ⅱ：本方案矿料合成级配按照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）规定的级配范围确定，并介于方案Ⅰ、Ⅲ之间。方案Ⅲ：本方案矿料合成级配按照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）规定的级配范围并结合贝雷法对级配进行检验和调整后确定。四、原材料选用本项目中面层AC-20型沥青混合料目标配合比设计试验所采用的集料为佛山三水田野石料场生产的石灰岩，集料粒径规格分别为S9（10～20mm）、S11（5～15mm）、S14（3～5mm）和S16（0～3mm）；矿粉由石灰岩磨细制成；沥青为壳牌新粤（佛山）沥青有限公司生产的SBS改性沥青。3一、原材料试验1.沥青试验沥青试验严格按照《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，沥青性能指标试验结果见表1所列。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）5240～60T0604-2000针入度指数P.I0.7≥0.5延度（5cm/min，5℃，cm）34.1≥25T0605-1993软化点（℃）85.3≥70T0606-2000运动粘度（135℃，Pa.s）3.244≯3T0625-1993闪点（℃）-≥230T0611-1993溶解度（%）99.5≥99.0T0607-1993弹性恢复（5cm/min，25℃，%）97.9≥80.0T0662-2000贮存稳定性离析，48h软化点差（℃）-≯2.5T0661-2000密度（15℃，g/cm3）1.024实测T0603-1993相对密度（25℃）1.020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≥20T0605-19932.沥青与集料的粘附性试验本试验采用T0616-1993中水煮法，沥青与粗集料粘附性试验结果见表2所列：沥青与集料粘附性试验结果表2沥青与集料粘附性试验后石料表面上沥青膜剥落情况粘附性等级沥青膜有少部分为水所移动，剥离面积百分率少于10%4备注所用石料为石灰岩3.集料试验集料试验严格按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）的要求和方法进行，4粗、细集料试验结果分别见表3、表4所列。粗集料试验结果表3试验项目单位试验结果规范标准试验依据洛杉矶磨耗损失%-≯30T0317－2005压碎值%19.8≯25T0316－2005粘附性级4≮4T0616－1993表观相对密度10～20mm碎石-2.745≮2.50T0304－20055～15mm碎石2.7423～5mm碎石2.749吸水率10～20mm碎石%0.30≯2.0T0307－20055～15mm碎石0.373～5mm碎石0.78坚固性%-≯12T0314－2000冲击值%-≯28T0322－2000软石含量%-≯5T0320－2000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%10.19.310.9≯18≯15≯20T0312－2005水洗法＜0.075mm颗粒含量10～20mm碎石%0.6≯1T0310－20055～15mm碎石0.73～5mm碎石0.2各种集料的毛体积相对密度10～20mm碎石-2.722-T0304－20055～15mm碎石2.7143～5mm碎石2.689各种集料的松装密度10～20mm碎石t/cm31.478-T0309－20055～15mm碎石1.4913～5mm碎石1.554各种集料的干捣密度10～20mm碎石t/cm31.604-5～15mm碎石1.6283～5mm碎石1.6305细集料试验结果表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-2.746≮2.50T0328－2005毛体积相对密度-2.680-T0304－2005紧装密度g/cm31.888-T0331－1994砂当量%63≮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：1)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；2)石屑的毛体积相对密度是用筛出的2.36～4.75mm部分的毛体积相对密度代替。4.矿粉试验矿粉试验结果见表5所列。矿粉技术指标表5试验项目单位试验结果规范标准试验依据表观密度g/cm32.768≮2.50T0352-2000表观相对密度-2.773-外观-无团粒结块无团粒结块-矿粉亲水系数-0.87＜1T0353-2000含水量%0.09≯1T0332-2005塑性指数%2＜4T0354-2000加热安定性-不变质实测结果T0355-2000粒度范围＜0.6mm＜0.15mm＜0.075mm%10093.579.510090~10075~100T0351-20006二、AC-20型沥青混凝土目标配合比设计1、中面层方案Ⅰ——“AC-20设禁区、控制点”1）原材料筛分及合成级配AC-20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(%)控制点禁区10～20mm碎石5～15mm碎石3～5mm碎石0～3mm石屑37.026.08.029.0\\\\26.5100.0100.0100.0100.0100.0100～10090～10019.094.9100.0100.0100.098.190～1009016.070.8100.0100.0100.089.278～9213.223.699.7100.0100.071.762～809.51.079.0100.0100.057.952～724.750.74.778.6100.036.826～562.360.70.80.889.226.416～4423～4934.61.180.70.70.263.318.812～3322.3～28.30.60.70.70.242.312.78～2416.7～20.70.30.70.70.231.29.55～1713.70.150.60.70.221.46.64～130.0750.60.70.216.05.13～72～82）矿料合成级配曲线方案Ⅰ矿料合成级配曲线如图1所示。71.180.60.150.07537.531.526.5191613.29.54.752.360.30102030405060708090100筛孔尺寸(mm)通过百分率(%)下限上限中值AC-20目标控制点控制点禁区禁区图1AC-20型（方案Ⅰ）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①AC-20（方案Ⅰ）马歇尔试验结果见表7。AC-20（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