第五章 沥青混合料配合比设计

一、沥青混合料的技术性质高温稳定性低温抗裂性耐久性抗滑性进入施工和易性进入4.抗滑性矿质集料的表面性质应选择硬质有棱角、耐磨光的集料，但因硬质集料多为酸性集料，与沥青的粘附性差，可加入抗剥剂改善。混合料的级配组成抗滑表层一般选择细粒式、砂粒式沥青混合料。沥青用量沥青用量增多，路面摩擦系数降低，抗滑性变差。含蜡量返回5.施工和易性矿料的级配1）粗细集料粒径相差太大，易离析；2）细集料太少，沥青不易均匀分布在石子表面；3）细集料太多，拌和困难。沥青的用量1）沥青太少（或矿粉太多），混合料松散难以压实；2）沥青太多（或矿粉质量差），混合料易粘结成团，不易摊铺。当地气温、施工条件二、热拌沥青混合料的技术标准热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准表5-4密级配热拌沥青混合料(AC)高速公路、一级公路、城市快速路、主干路中轻交通重交通中轻交通重交通沥青混合料类型试验项目夏炎热区夏热区及夏凉区其它等级道路行人道路密级配沥青碎石(ATB)沥青碎石(AM)排水式开级配(OGFC)击实次数(双面)次75757575505075(112)5050深100mm以内3～54～62～43～53～62～4空隙率(%)深100mm以下3～63～62～43～63～6—3～66～10≥18沥青饱和度(%)见表5-5的要求55～7040～70—矿料间隙率(%)见表5-5的要求≥11——稳定度(kN)≥8888537.5(15)3.53.5流值(mm)2～41.5～42～4.52～42～4.52～51.5～4——密级配热拌沥青混合料的沥青饱和度与矿料间隙率的要求表5-5集料公称最大粒径(mm)4.759.513.216.019.026.531.537.550沥青饱和度VFA(%)70～8565～7555～70在右侧设计空隙率时的矿料间隙率VMA(%)≥空隙率VV(%)215131211.511109.598.5316141312.5121110.5109.5417151413.5131211.51110.5518161514.5141312.51211.5619171615.5151413.51312.5三、沥青混和料组成材料的技术要求沥青材料进入粗集料进入细集料进入矿粉进入沥青材料的技术要求选择的依据根据公路等级、气候条件、交通性质、路面类型及所处结构层位、受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验确定。选择的一般规律通常较热的气候区，较繁重的交通，应采用稠度较高的沥青；反之，则采用稠度较低的沥青。日温差、年温差大的地区则应选择针入度指数大的沥青。当高温与低温要求发生矛盾时应优先考虑满足高温性能的要求。原因稠度高的沥青配制沥青混合料会有较高的力学强度和稳定性，但低温变形能力会较差；稠度低的沥青则情况相反。粗集料的技术要求要有足够的强度和耐磨性，压碎值和洛杉矶磨耗率应符合交通特性的要求。进入尽量选择碱性石料，可保证其与沥青具有较强的粘附性。若要采用酸性石料，则需采取抗剥离措施进入。抗滑层用粗集料应符合磨光值要求。选用表面粗糙、有棱角的碎石或破碎砾石。返回沥青混合料用粗集料质量技术要求指标单位高速公路及一级公路其他等级公路试验方法表面层其他层次石料压碎值，不大于%262830T0316洛杉矶磨耗损失，不大于%283035T0317表观相对密度，不小于—2.602.502.45T0304吸水率，不大于%2.03.03.0T0304坚固性，不大于%1212—T0314针片状颗粒含量(混合料),不大于其中粒径大于9.5mm,不大于其中粒径小于9.5mm,不大于%%%15121818152020——T0312水洗法＜0.075mm颗粒含量,不大于%111T0310软石含量,不大于%353T0320返回酸性石料的抗剥离措施：用干燥的生石灰或消石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿粉总量的1%~2%。在沥青中掺加抗剥剂。将粗集料用石灰浆处理后使用。返回细集料的技术要求一般采用机制砂、天然砂和石屑，在热拌密级配沥青混合料中天然砂的用量不宜超过集料总量的20%。应洁净、干燥、无风化、无杂质，质地坚硬、有棱角，与沥青有良好的粘结力。进入级配合格。细集料与粗集料和填料制成矿质混合料，其级配应符合要求。当一种不能满足时，则用两种或两种以上细集料掺和使用。返回沥青混合料用细集料质量技术要求项目单位高速公路、一级公路其它等级公路试验方法表观相对密度，不小于—2.502.45T0328坚固性(＞0.3mm)，不小于%12—T0340含泥量(小于0.075mm)的含量，不大于%35T0330砂当量，不小于%6050T0334亚甲蓝值，不大于g/kg25—T0346棱角性(流动时间)，不小于s30—T0345返回矿粉的技术要求应采用碱性石料磨制的石粉。进入可用粉煤灰部分取代，其用量不宜超过填料总量的50%。烧失量应小于12%，与矿粉混合后塑性指数小于4%。高速公路、一级公路不宜采用。进入沥青混合料用矿粉质量技术要求项目单位高速公路、一级公路其他等级公路试验方法表观密度，不小于t/m32.502.45T0352含水量，不大于%11T0103烘干法粒度范围＜0.6mm＜0.15mm＜0.075mm%%%10090～10075～10010090～10070～100T0351外观—无团粒结块—亲水系数—＜1T0353塑性指数—＜4T0354加热安定性—实测记录T0355返回四、沥青混合料配合比设计包括试验室配合比设计、生产配合比设计和试拌试铺配合比调整三个阶段。试验室配合比设计包括：1.矿质混合料配合组成设计进入2.确定沥青最佳用量1.矿质混合料的配合组成设计1）确定沥青混合料类型P150表5-132）确定矿质混合料的级配范围P150表5-143）计算矿料配合比（1）对粗、细集料和矿粉作筛分试验，并测其相对密度；（2）用图解法或试算法计算配合比；（3）调整：①通常合成级配宜接近设计级配中值，尤其是0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔的通过量。②对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路等交通量大、轴载重的道路，宜偏向级配范围的下（粗）限。对一般道路、中小交通量或人行道路等偏向级配范围的上（细）限。③合成级配曲线应接近连续的或合理的间断级配，但不应过多的犬牙交错。当经过再三调整，仍有两个以上的筛孔超出级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新试验。进入2.确定沥青混合料的最佳沥青用量(OAC)1)制备试样以预估的油石比(沥青用量)为中值，按一定间隔（对密级配沥青混合料通常为0.5%，对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为0.3%~0.4%），取5个或5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试件。2)测定物理指标：试件的毛体积相对密度、空隙率、沥青饱和度及矿料间隙率等。3)测定力学指标：马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数。4)确定最佳沥青用量（1）绘制沥青用量与物理—力学指标关系图，确定均符合规范规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin～OACmax（选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并尽可能涵盖沥青饱和度的要求范围，同时使密度及稳定度曲线出现峰值）。（2）确定最佳沥青用量OAC1①在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率（或中值）、沥青饱和度范围的中值的沥青用量a1、a2、a3、a4，取平均值作为OAC1。即OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4②如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，则：OAC1=（a1+a2+a3）/3③对所选择试验的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰值（最大值经常在曲线的两端）时，可直接以目标空隙率所对应的沥青用量a3作为OAC1，但OAC1必须介于OACmin～OACmax的范围内，否则应重新进行配合比设计。（3）以各项指标均符合沥青混合料技术标准（不含VMA）的沥青用量范围OACmin～OACmax的中值作为OAC2。即OAC2=（OACmin+OACmax）/2（4）通常情况下取OAC1及OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC。（5）按计算的最佳沥青用量OAC，从图中得出所对应的空隙率和VMA值，检验是否能满足表5-4关于最小VMA值的要求（OAC宜位于VMA凹形曲线最小值的贫油一侧。当空隙率不是整数时，最小VMA按内插法确定，并将其画入图中）。（6）检查图中相应于此OAC的各项指标是否均符合马歇尔试验技术标准。（7）根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量OAC①调查当地各项条件相接近的工程的沥青用量及使用效果，论证适宜的最佳沥青用量。②对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，山区公路的长大坡度路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1~0.5%作为设计沥青用量。③对寒区道路、旅游道路、交通量很少的公路，最佳沥青用量可在OAC的基础上增加0.1~0.3%，以适当减小设计空隙率，但不得降低压实度要求。（8）按公式计算沥青被集料吸收的比例及有效沥青含量。（9）检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度（粉胶比一般宜在0.6~1.6，对常用的公称最大粒径为13.2~19mm的密级配沥青混合料，粉胶比宜控制在0.8~1.2）5）配合比设计检验（1）对用于高速公路和一级公路的密级配沥青混合料，需在配合比设计的基础上按规范要求进行各种使用性能的检验，不符合要求的沥青混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计。（2）高温稳定性检验。对公称最大粒径等于或小于19㎜的混合料，必须按最佳沥青用量进行车辙试验，动稳定度应符合表5-3的要求。（3）水稳定性检验。按最佳沥青用量制作试件，必须进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，残留稳定度及残留强度比均应符合表5-15的要求。（4）低温抗裂性能的检验。对公称最大粒径等于或小于19㎜的混合料，可在温度-10℃、加载速率50mm/min的条件下进行低温弯曲试验。（5）渗水系数检验。宜利用轮碾机成型的车辙试验试件，脱模架起进行渗水试验。例题：试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混合料的配合组成[原始资料]1.该高速公路沥青路面为三层式结构的上面层。2.气候条件:最高月平均气温为31℃,最低月平均气温为-8℃,年降水量为1500mm。3.材料性能(1)沥青材料可供应50号、70号和90号的道路石油沥青，经检验技术性能均符合要求。(2)矿质材料碎石和石屑,石灰石轧制碎石,饱水抗压强度120MPa,洛杉矶磨耗率12%、粘附性（水煮法）5级，表观密度2700kg/m3。砂：洁净海砂，细度模数属中砂，含泥量及泥块量均＜1%，表观密度2650kg/m3。矿粉：石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，表观密度2580kg/m3。1.矿质混合料配合组成设计1）确定沥青混合料类型。2）确定矿质混合料级配与范围。进入3）根据组成材料筛分试验结果，用图解法求解矿质混合料的组成配合比例。进入4）调整。级配类型筛孔尺寸(方孔筛)(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075细粒式沥青混凝土(AC-13)10090-10068-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8中值1009576.5533726.51913.5106矿质混合料要求级配范围返回材料名称筛孔尺寸(方孔筛)(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过百分率(%)碎石10094260000000石屑1001001008040170000砂10010010010094907638170矿粉10010010010010010010010010086组成材料筛分试验结果材料组成筛孔尺寸(方孔筛)(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过百分率(%)原材料级配碎石100%10094260000000石屑100%1001001008040170000砂100