上面层AC-13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国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）高速公路上面层AC（GAC）-13型沥青混合料目标配合比设计报告试验人员：报告编写：报告审核：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目录说明..............................................................................................................1一、原材料试验................................................................................................41、沥青试验......................................................................................................42、集料试验......................................................................................................43、填料试验......................................................................................................64、沥青与集料的粘附性试验..........................................................................7二、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比设计...........................................81、上面层方案Ⅰ（AC-13）............................................................................82、上面层方案Ⅱ（AC-13）..........................................................................143、上面层方案Ⅲ（GAC-13）........................................................................20三、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表....................26四、AC(GAC)-13型沥青混凝土目标配合比推荐方案.................................271、方案比选....................................................................................................272、推荐方案....................................................................................................311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，既形成密水结构，避免早期水损害发生，又可避免路面经过行车荷载再压密后，剩余空隙率过小、沥青用量偏大出现泛油现象。2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GAC-13沥青混合料目标配合比设计方案；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-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3GAC-13型沥青混凝土设计方案进行60℃和70℃的车辙试验；5.依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-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。4一、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。5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。6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1