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1、芜宣高速公路养护维修工程ATPB-25 配合比设计报告安徽芜宣高速公路有限公司东南大学交通学院2010 年 8 月芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计报告1芜宣高速公路养护维修工程芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计配合比设计1 原材料试验原材料试验优质的原材料是保证沥青混合料具有优良路用性能的先决条件，为了满足气候环境与交通对路用性能的要求，必须做好原材料的选择。本研究通过测试沥青、粗集料、细集料和矿粉等材料的性能和技术指标来检测材料是否满足设计文件要求，从而完成原材料的选择。1.1 沥青沥青本研究 ATPB-25 沥青混合料采用优质 SBS 改性沥青，其各项
2、指标检验结果如表 1 和表 2 所示。表 1 改性沥青试验指标和技术要求检测项目试验结果技术要求试验方法针入度（25，100g，5s） （0.1mm）5950-70T0604-2000针入度指数 PI0.040T0604-2000延度（5 5cm/min） （cm）3625T0605-1993软化点（）8575T0606-2000运动粘度（135） （Pa.s）2.0963.0T0625-2000闪点（COC） （）318230T0611-1993溶解度（三氯乙烯） （%）99.7699T0607-1993弹性恢复（25） （%）91.975T0662-2000贮存稳定性离析、48h 软化点差
3、（）1.02.5T0661-2000质量损失（%）0.0520.8T0609-1993针入度比（25） （%）6865T0604-2000旋转薄膜加热残留物（163，5h）延度（5） （cm）22.515T0605-1993密度（15） （g/cm3）1.0311.0T0603-1993动力粘度（60） （Pa.s）60005000T0625-2000SHRP 性能等级PG76-22PG76-22AASHTO M320-03芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计报告2表 2 AASHTO M320-03 检测结果技 术 性 质试 验 结 果试验方法原样胶结料闪点 ()320T 4
4、 8粘度（135） （Pa.s）3.120T316RTFOT 残留物 (T240)质量变化 （%）0.052T240动态剪切 G* /sin（kPa） 10rad/s,(76)2.746T315PAV 残留物 (R28)动态剪切 G* /sin（kPa） 10rad/s,(31)788T315试验结论PG76-221.2 粗集料粗集料本研究基层采用石灰岩集料，应采用石质坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有足够强度和耐磨耗的性能，应具有良好的颗粒形状(近立方体颗粒)，应选用反击式破碎机轧制的碎石，不应使用颚式破碎机轧制的碎石。石灰岩粗集料试验指标及技术要求见表 3。 表 3 石灰岩粗集料试验
5、指标及技术要求试验指标单位试验结果技术要求试验方法石料压碎值%19.6724T0316-2005洛杉矶磨耗损失%21.630T0317-2005表观相对密度-2.7142.5T0304-2005吸水率%0.4723.0T0304-2005对沥青的粘附性%5 级4T0616-1993坚固性%2.212T0314-2000针片状颗粒含量(混合料)%9.618芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计报告3其中粒径大于 9.5mm%9.215其中粒径小于 9.5mm%9.620T0312-2005水洗法0.075mm 颗粒含量%0.691T0310-2005软石含量%0.93T0320-2
6、0001.3 细集料细集料细集料应采用洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配的人工轧制的米砂，细集料应与沥青有良好的粘结能力，与沥青粘结性能很差的天然砂及用花岗岩、石英岩等酸性石料破碎的机制砂或石屑不得使用。ATPB-25 配合比设计过程中所采用的细集料试验指标及技术要求见表 3：表 4 细集料试验指标及技术要求指 标单位试验指标技术要求试验方法表观相对密度-2.6272.5T0328-2005坚固性(0.3mm 部分)%14.112T0340-2005含泥量 (0.075mm 的含量)%1.23T0333-2000砂当量%73.360T0334-2005亚甲蓝值g/kg19.125T
7、0349-2005棱角性(流动时间)s46.130T0345-20051.4 矿粉矿粉沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等石料经磨细得到的矿粉，矿粉各项技术指标检验结果如下表所示： 表 5 矿粉的试验指标与技术要求指 标单位试验指标技术要求试验方法表观密度t/m32.7232.5T0352-2000含水量%0.21T0332-1994粒度范围 0.6mm（%）0.15mm（%）%10092.910090-100T0351-2000芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计报告40.075mm（%）%85.375-100外观无团粒结块无团粒结块-亲水系数0.71T035
8、3-2000塑性指数3.64T0354-2000加热安定性无颜色变化实测记录T0355-20002 级配的选择级配的选择依据课题组已有的研究成果进行 ATPB-25 级配设计，ATPB-25 级配的中值和范围见表 6，级配图见图 1。表 6 ATPB-25 级配组成设计石料编号1#2#3#4#5#矿粉合成级配362524582ATPB-25筛孔(mm)原材料筛分结果(%)合成级配级配中值级配范围31.5100100100100100100100100100-10026.580.610010010010010093.09080-100190.769.710010010010056.76154-6
9、8160.036.610010010010048.24740-5413.24.298.010010010039.63932-469.50.063.710010010030.33126-364.751.987.610010014.81510-202.36 0.08.087.21009.495-131.18 0.455.51006.573-110.6 0.039.01005.16.52.5-10.50.3 21.998.53.75.52.5-8.50.15 15.292.93.14.51.5-7.50.075 7.685.32.330-6芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计报告50
10、20406080100120筛孔孔径（mm）通过百分率（%）合成级配级配中值级配上限级配下限图 1 ATPB-25 级配曲线图3 确定最佳油石比确定最佳油石比对于大空隙的沥青混合料而言，空隙率影响因素为混合料的级配，但沥青用量的变化也会对空隙率产生一定的影响，为了尽量减小这种影响，沥青用量选用估算的最佳沥青用量。即先通过经验公式求得的集料表面积与沥青膜厚的乘积来估算沥青用量，之后通过析漏试验对沥青用量进行校核。集料表面积的估算公式为：矿料表面积0.41+0.41a+0.82b+1.64c+2.87d+6.14e+12.29f+32.77g（m2/kg）式中：a、b、c、d、e、f 和 g 分别
11、为 4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15 和0.075mm 筛孔通过百分率。沥青用量=矿料表面积沥青膜厚针对本试验选用的 PG76-22 改性沥青，沥青膜厚取 1012m 较为合适，本研究选用 12m，计算的初估沥青用量为 2.604%，折算成油石比为 2.67%，考虑到混合料中掺加了 0.25%的聚酯纤维，因此，初估本项目所用 ATPB-25 的油石比为 2.9%。为了验证初估油石比的可靠性，项目组通过马歇尔试验、析漏试验、飞散试验进行了验证，试验结果如下表所示：0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16 19 26.5 31
12、.5芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计报告6表 7 ATPB 油石比验证结果油石比（%）视密度（g/cm3） ）空隙率（%）稳定度（kN）析漏损失（%）飞散损失（%）2.92.16517.58.40.0715.6从表中可见，本项目确定的最佳油石比成型的混合料各项性能指标，除飞散损失偏大外，其他性能指标均较好，能够满足相关技术标准的要求。虽然飞散损失偏大，但 ATPB 作为基层使用，不与车轮荷载作用，在满足强度要求的前提条件下，其飞散损失对使用性能影响不大。4 渗水性能渗水性能采用路面渗水仪测定轮碾法成型混合料试件的渗水系数混合料试件即采用按轮碾法制作的车辙板。在试验过程中，应
13、仔细观察渗水的情况正常情况下水应通过混合料的内部空隙从试件的反面及四周渗出，如果水是从底座与密封材料间渗出，说明底座与试件密封不好，应另采用干燥试件重新操作。为了评价ATPB-25 的排水性能，采用规范规定的方法进行渗水试验，具体试验结果如下表所示：表 8 渗水试验结果试件编号渗水 500mL 所用时间（s）渗水系数（mL/15s）16.3119026.01250从表中的试验结果可知，本项目设计的 ATPB-25 沥青混合料具有良好的渗水效果，能够满足排水基层的要求。5 小结小结基于上述试验结果确定 ATPB-25 的组成设计结论如下：表 9 ATPB-25 组成比例材料类型沥青（油石比）1#料2#料3#4#5#矿粉聚酯纤维组成比例（%）2.93625245820.25项目组确定的 ATPB-25 目标配合比试验结果可以指导其生产配合比设计，芜宣高速公路养护维修工程 ATPB-25 配合比设计报告7ATPB-25 沥青混合料的组成设计结论和施工和易性需要生产配合比设计和试拌试铺最终确定和验证。
