密级配目标配合比

密级配目标配合比设计讲解主要内容◆概念讲解◆设计过程和要点●原材料试验●级配选择●油石比（沥青用量）选择●体积指标公式分析●性能验证一、概念讲解1、密级配沥青混合料2、计算指标概念及意义：空隙率VV、矿料间隙率VMA沥青饱和度VFA、有效沥青含量Pbe粉胶比FB、沥青膜厚度DA3、计算指标影响因素1、密级配沥青混合料概念级配分类按材料组成及结构分：连续级配、间断级配；按矿料级配组成及空隙率大小分：密级配、半开级配、开级配；按公称最大粒径分特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式；按制造工艺分热拌混合料、冷拌混合料、再生混合料。密级配混合料概念按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小的密实型沥青混凝土（AC、Superpave)和沥青稳定碎石(ATB)。计算指标概念（1）1、空隙率VV（矿料及沥青以外空隙占试件总体积的百分率）2、矿料间隙率VMA（试件全部矿料以外的体积占试件总体机的百分率）3、沥青饱和度VFA（矿料间隙率中扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青部分的体积占VMA的百分率）意义1、空隙率：设定一个适宜路面压实的空隙率很重要，室内空隙率与现场压实度有密切关系，正常认为路面空隙小于7％（即压实度一般大于97％），路面一般不会渗水，超过这个值，容易造成水损害早期破坏。设计空隙率也不能太小，路面追密后，空隙率小于3％或更小，可能导致高温时沥青膨胀出现推移或车辙。所以在配合比设计时，需根据交通量多少选择适宜的空隙率，superpave将空隙率规定为4％是有一定道理的，通常情况下配合比设计一般空隙率也在4％左右。2、矿料间隙率：最小VMA值的规定是为了使集料级配间容纳必要的厚度以形成适当的沥青膜厚度，减少生产和使用过程中的沥青的老化，以保证沥青混合料的耐久性。薄膜太薄，则进入HMA的空气会较快的氧化这些薄膜，使HMA变脆而导致开裂，且容易造成水损害，太厚容易造成推移，泛油及车辙。最小VMA值一般认为是通过公式计算得到。一般认为离最大理论密度线越远VMA值越大。3、沥青饱和度：主要意义在于协调沥青比重和空隙率，防止沥青用量过多或过少，因为空隙率是一定的。影响因素1、空隙率①原材料②级配③成型方法2、矿料间隙率①集料性状（集料软硬的影响、集料密度）②集料形状（针片状含量，针片状含量越高，容易造成VMA偏高，出现虚假VMA，粗细集料棱角性、粉尘含量）③级配（通过降低4.75％、2.36％筛孔通过率增加VMA，通过增加0.075mm通过率降低VMA）④压实功（同一种级配马歇尔击实与旋转压实VMA往往差1％左右）3、沥青饱和度（用于控制沥青用量）小结空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA是热拌混合料设计中的三大指标，设计者需根据实际交通、气候、原材料、施工等情况平衡三者关系。计算指标概念（2）1、有效沥青含量（除掉被集料吸收的那部分沥青含量）2、粉胶比（粉尘含量与有效沥青之比）3、沥青膜厚度意义1、有效沥青含量（对计算相对真实VMA值等体积指标有意义，在配合比设计除关注沥青含量外更需关注有效沥青用量）2、粉胶比（一般情况混合料的高、低及疲劳性能会随着粉胶比的增大而增大，到某个极限时减小，密级配一般推荐0.8－1.6）3、沥青膜厚度（保证足够的沥青填充，规范建议不宜小于6μm）影响因素1、有效沥青用量（主要由集料的吸收能力决定）2、粉胶比3、沥青膜厚度二、设计过程和要点原材料1.1沥青胶结料选择Super：PG分级。AC:针入度分级。1.2集料选择Super：分认同特性和料源特性。AC:新版规范已将Super的相关指标纳入其中，如细集料棱角性。两者指标要求相比较Super显的宽泛,两者都强调就地取材。试验项目试验值Superpave技术标准集料认同特性粗集料棱角性（%）100100细集料棱角性（%）48.445扁平颗粒含量（％）5.610砂当量（％）6940集料料源特性洛杉矶磨耗（％）14.4/坚固性（％）5/2、设计集料结构选择2.1Super：见图1AC：见图22.2我们总想得到一个骨架密实型的级配，而非悬浮密实型的，见图3。2.3新版规范借鉴了Super的思想进行级配选择，非一味走中值。0102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率％初选级配3初选级配1初选级配20.0750.150.30.61.182.364.759.513.219.026.531.5限制区控制点图1：Sup25级配最大密度线0102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率％级配上限级配下限级配1级配2级配30.0750.150.30.61.182.364.759.513.21619.026.5·图2：AC-20级配0102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率，％宁淮Sup25级配规范AC-25S级配中值省高指AC-25级配中值图40102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率，％规范AC-20级配中值省高指AC-20S级配中值宁淮Sup20级配图52.4Super：试拌沥青用量选择试验级配Gsb(g/cm3)Gsa(g/cm3)Gse(g/cm3)VbaVbeWsPbi（%）12.6712.7462.7310.01940.08972.3584.5022.6722.7462.7310.01930.08972.3584.4932.6692.7462.7300.01980.08972.3584.51估算沥青用量2.4AC：根据当地的实践经验选择适宜的沥青用量。2.5选择压实次数设计ESALs（百万）压实参数初始设计最大0.3650750.3-37751153-108100160≥3091252052.7试拌合成级配评价Super与马歇尔比较主要是增加初始压实度的指标。级配4%空隙率沥青用量（％）VMA（％）（设计次数）VFA（％）（设计次数）粉/有效沥青比例（DP）估算初始次数压实度（％）14.5413.4970.301.4487.324.8113.8071.021.2787.434.7113.6770.731.4687.2Superpave标准≥13.065～750.6～1.2*≤89.02.8沥青含量的确定Super：以估算的沥青含量的±0.5％，+1%进行成型。AC：取5个或5个以上油石比进行成型。1.522.533.544.555.5644.555.5用油量空隙率55.065.075.085.044.555.5用油量VFA1.101.201.301.401.501.601.7044.555.5用油量DP12.7012.9013.1013.3013.5013.7013.9014.1044.555.5用油量VMA,%Super的VV、VMA、VFA、DP图14.5015.0015.5016.0016.5017.003.544.555.5油石比(%)稳定度(kN)1520253035403.544.555.5油石比(%)流值(0.1mm)2.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.003.544.555.5油石比(%)空隙率(%)12.813.013.213.413.613.83.544.555.5油石比(%)VMA，％40.045.050.055.060.065.070.075.080.085.03.544.555.5油石比(%)饱和度(%)2.3902.4102.4302.4503.544.555.5油石比(%)密度(g/cm3)3.54.04.55.05.5油石比，%密度空隙率饱和度稳定度流值共同范围2.9配合比设计验证Super：以水损害（T283)为主。AC：高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、渗水系数。2.10、2007年配合比设计数据统计分析024681012140510152025AC-25体积指标油石比空隙率VMA粉胶比01020304050关键筛孔通过率4.752.360.075051015051015SUP25体积指标沥青用量空隙率VMA粉胶比051015202530354045051015关键筛孔通过率4.752.360.07505101505101520SUP20体积指标沥青用量空隙率VMA粉胶比0102030405005101520关键筛孔通过率4.752.360.075二、案例分析1）宁靖盐AC-13目标配合比A、集料密度：2.9左右（镇江茅迪）B、沥青密度：1.036C、洛杉矶磨耗：12.9压碎值：13.4D、沥青：SBS改性0102030405060708090100筛孔尺寸(mm)通过率(%)级配上限级配下限合成级配1合成级配2合成级配3合成级配40.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0马歇尔击实试验油石比(%)马歇尔试件毛体积相对密度理论最大相对密度空隙率（％）级配15.02.429实测2.6137.04计算2.6448.13浸渍2.5876.11计算2.6337.56浸渍2.5795.62级配25.32.446实测2.5935.67计算2.6327.05浸渍2.5795.16级配35.02.435实测2.6136.81计算2.6417.80浸渍2.5895.95级配45.02.423实测2.6137.27计算2.6418.25浸渍2.5876.34旋转压实100次油石比(%)旋转压实试件毛体积密度理论最大相对密度空隙率（％）级配15.02.475实测2.6135.28计算2.6446.39浸渍2.5874.33级配35.02.463实测2.6135.74计算2.6416.74浸渍2.5894.87级配45.02.468实测2.6135.55计算2.6416.55浸渍2.5874.601、由浸渍密度反算C值0.018，规范测得C值0.601；2、采用浸渍密度理论密度计算用旋转压实法可以进行；3、现场采用马歇尔密度100％控制。2）内蒙赤通高速SUP目标配合比设计1、集料：玄武岩2、沥青：盘锦道路石油90＃沥青3、磨耗：18.9％细集料棱角性：47.90102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率，％控制点限制区初选级配1初选级配2初选级配30.0750.150.30.61.182.364.759.513.219.026.537.5车辙2176mm/min浸水马歇尔93.8%T28388.3%2）宁淮高速SUP20目标配合比A、集料密度：2.7左右（镇江船山）B、沥青密度：1.036C、洛杉矶磨耗：26.3细集料棱角性：45.1D、沥青：江阴宝利SBS改性0.150.0750.300.601.182.364.759.5012.5025.0019.00020406080100粒径（mm）通过率（%）Blend1Blend2Blend3Blend4车辙4631浸水马歇尔93.6%T28389.3%小梁弯曲28183）2.36mm以下部分偏粗的料19.0mmNominalSieveSize1.180.600.300.150.07525.0019.0012.509.504.752.360102030405060708090100SieveSize(mm)PercentPassingBlend1Blend2Blend3三、讨论1、VV、VMA指标2、最大理论密度的确定3、级配、沥青用量选择