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1、沥青混合料表面层配合比沥青混合料表面层配合比优化设计实例优化设计实例 一、材料基本性质 v1 沥青 某工程地处规范附录A规定的2-2区，按规范选择沥青标号可以为110或 90号沥青，沥青到货后按试验规程要求取样，公路工程质量检测中心进行试验，质量符合我国道路沥青技术A级要求，试验路铺筑用的克拉玛依110号沥青，SBS改性沥青主要技术指标如表1，2。 表 1 110 沥青质量试验结果 项目单位技术要求（110号，A级）试验结果试验方法规范规定针入度25，100g,5sdmm100-120105JTJT0604延度5cm/min,1510cm100150JTJT0605cm40100JTJT060
2、5针入度指数PI1.5-+1.01.3JTJT0604软化点TR&B4344.0JTJT0606溶解度（三氯乙烯）%99.599.84JTJT0607闪点（COC）230280JTJT0609密度15g/cm3实测1.0049JTJT0603蜡含量%55JTJT0604延度10cm10-30JTJT0605 表2 SBS改性沥青产品性质 指标指标SBS类（类（I类）类）试验结果试验结果IAIBICID针入度（针入度（25，100g5s）,0.1mm1008010060-8040-60111针入度指数针入度指数PI，不小于不小于1.2-0.8-0.40-1.0延度（延度（5，5cm/min）,c
3、m，不小于不小于5040302093.5软化点，软化点，不小于，不小于4550556060.0粘度（粘度（135）Pas，不大于不大于35055606585.6延度（延度（5），），cm，不小于不小于30252015702 矿料v2.1 粗集料 采用当地产的玄武岩碎石，应选择料场储量丰富，质量稳定，运输方便，可保证施工过程中的材料供应。各种材料的筛分结果如表3。在表中集料粒径符合规范要求。粗集料与使用沥青的粘附性达到4级，基本没有剥落。按规范对碎石质量的检测结果如表4，从表中可见，有些指标必须对不同粒径的碎石分别试验，各项指标均符合规范要求，可以使用。表3 各种粗集料的筛分结果 材材料料通过下
4、列筛孔（通过下列筛孔（mm）的百分率（）的百分率（）191613.29.54.752.361.1810-15mm10010089.929.40.3005-10mm1001001009974.62.80.53-5mm10010010010091.436.210.3 表 4 各种粗集料的质量规格 指指标标单单位位规范要求规范要求碎石规格碎石规格高速公路高速公路1015mm5-10mm35mm压碎值压碎值洛杉矶磨耗值洛杉矶磨耗值磨光值磨光值表观密度表观密度毛体积密度毛体积密度吸水率吸水率针片状含量针片状含量水洗法水洗法0.075mm含含量量软石含量软石含量坚固性坚固性g/cm3g/cm3%26422
5、.60-2.015131212.8，17.717.55532.7812.792.7622.7572.7112.7620.811.059.111-接近接近00.9石质良好，经判断可以不做石质良好，经判断可以不做2.2 细集料 当地粗砂，细度模数3.6属粗砂偏粗。质量及规格如表5、6，符合规范要求，可以使用。表5砂的筛分结果材料通过下列筛孔（mm）的百分率（）9.54.752.361.180.60.30.150.075当地砂100100855853338.22.7指指标标单单位位规范要求规范要求试验结果试验结果细度模数细度模数表观密度表观密度砂当量砂当量外观外观2.5060-30.3mm部分），不
6、小于%128T0340砂当量，不小于%6065T0334含泥量（小于0.075mm），不大于%31T0333棱角性（流动时间），不小于s3038T0345亚甲蓝值，不大于g/kg2520T03492.3 填料石灰石矿粉的质量及规格如表7 指标单位规范要求石灰石石粉岩石品种及产地表观密度亲水系数含水率通过下列筛孔的百分率0.6mm0.3mm0.15mm0.075mmg/cm3石灰石2.5011100-90-10075-100当地石灰石2.7911.00.1510095.083.864.0塑性指数1414656575758820204040实测实测由表12可知，油石比5.1%的AC13调整型的各项
7、马歇尔体积参数均符合技术要求。表表1313车辙试验车辙试验沥青品种沥青品种油石比，油石比，DSDS（次（次/mm/mm）110110号号A A级沥青级沥青5 51 13253254 45 5SBSSBS改性改性110110号沥青号沥青5 51 1140014001） 高温稳定性检验对上述设计的级配及油石比的沥青混合料在温度60、轮压0.7MPa条件下进行车辙试验，动稳定度为325次/mm，不符合规范应不小于800次/mm的规定要求。试验结果如下：由于普通110号沥青的动稳定度达不到规定值，则大体上可以采取以下措施来提高动稳定度：1）、增大集料粒径，增加粗集料用量；2）、采用水泥代替部分矿粉用量
8、；3）、掺加纤维稳定剂；4）、减少天然砂用量，用有棱角的人工砂或石屑代替5）、换用针入度小一些或60粘度高的沥青，减少沥青用量，使用改性沥青等。由于动稳定度不符合要求，采用SBS进行改性和换为90号沥青两种方案，以提高高温性能。经协商，采用SBS改性沥青，试验结果见表13。提高动稳定度采取的措施：2） 水稳定性检验 表14 残留稳定度试验结果沥青品种沥青品种0.5h0.5h稳定度稳定度, ,kNkN48h48h稳定度稳定度, ,kNkN残留稳定度（）残留稳定度（）规范要求规范要求110110号号A A级沥青级沥青8.598.597.47.48686不小于不小于75754.54.5SBSSBS改
9、性沥青改性沥青9.19.18.08.08888不小于不小于8080残留强度比残留强度比110110号号A A级沥青级沥青7474不小于不小于70704.54.5SBSSBS改性沥青改性沥青7979不小于不小于7575按照最佳油石比按照最佳油石比5.15.1，制作的试件，进行马歇尔试验，制作的试件，进行马歇尔试验及及4848小时浸水马歇尔试验，对沥青混合料的水稳定性小时浸水马歇尔试验，对沥青混合料的水稳定性进行验证。残留稳定度结果如表进行验证。残留稳定度结果如表1414。2） 水稳定性检验v残留稳定度和残留强度比均达到了规范要求。v由上结果，得出目标配合比的矿料级配及最佳油石比为5.1。对于改性
10、110号沥青配制的沥青混合料的各项指标均能满足现行规范的要求。规范规定此配比仅供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用3）沥青混合料低温弯曲试验v按照试验规程要求对各结构层沥青混合料进行低温弯曲试验，测定沥青混合料在10条件下的极限应变、劲度模量及抗弯强度以评价各种沥青混合料的低温抗裂性。试验结果见表15表15AC-13调整表面层沥青混合料低温弯曲试验结果沥青混合料沥青混合料类型类型极限应变极限应变（10106 6）抗弯强度抗弯强度（MPaMPa）劲度模量劲度模量（MPaMPa）备注备注AC-13AC-13调整调整301930194.524.5214971497SBSSBS改性沥青改
11、性沥青AC-13AC-13调整调整281228124.034.0314331433110110号沥青号沥青3）沥青混合料低温弯曲试验v最佳油石比的110号改性沥青混合料的各项指标满足现行规范的要求，可以应用。vAC13I沥青混合料配合比设计检验:按照最佳油石比，制作马歇尔试件，其体积指标如表15。低温弯曲试验结果表明：沥青混合料的10条件下的极限应变满足设计要求。v4) 渗水性能检验(略)由表可知：vAC13I型最佳油石比对应的各项体积指标符合规范要求。表15AC-13I体积参数油石比%空隙率%VMA%VFA%稳定度kN流值0.1mm密度g/cm3沥青膜厚度微米粉胶比5.23.614.274.
12、511.525.72.406.341.36规范要求3514657582040实测1） 高温稳定性表16 车辙试验沥青品种沥青品种油石比，油石比，DSDS（次（次/mm/mm）110110号号A A级沥青级沥青5 52 22952954 45 5SBSSBS改性改性110110号沥青号沥青5 52 2102010202）48小时浸水马歇尔试验v表17 残留稳定度和残留强度比沥青品种沥青品种0.5h0.5h稳定度稳定度, ,kNkN48h48h稳定度稳定度, ,kNkN残留稳定度残留稳定度规范要求规范要求110110号号A A级沥青级沥青8.818.817.5657.56585.985.9不小不小
13、80804 45 5SBSSBS改性沥青改性沥青9.2529.2527.9957.99586.486.4不小于不小于8585残留强度比残留强度比110110号号A A级沥青级沥青7676不小于不小于70704 45 5SBSSBS改性沥青改性沥青7979不小于不小于75753)按照试验规程要求对各结构层沥青混合料进行低温弯曲试验，测定沥青混合料在10条件下的极限应变、劲度模量及抗弯强度以评价各种沥青混合料的低温抗裂性。试验结果见表15。表15AC-13I表面层沥青混合料低温弯曲试验结果沥青混合料类型极限应变（106）抗弯强度（MPa）劲度模量（MPa）备注AC-13I30684.611503S
14、BS改性沥青AC-13I28944.191448110号沥青低温弯曲试验：低温弯曲试验结果表明：v青混合料的10条件下的极限应变满足设计要求。v由以上表知，改性110号沥青的各项指标均满足现行规范的要求，可以使用。AK-13A沥青混合料配合比设计检按照最佳油石比，制作马歇尔试件，按照真空法实测的理论最大密度计算的体积参数如表16。最佳油石比时的各项体积指标满足现行规范的要求。表16AK-13体积参数油石比%空隙率%VMA%VFA%稳定度kN流值0.1mm密度g/cm3沥青膜厚度微米粉胶比513.914.773.510.1630.852.4127.311.35规范要求351465757.5204
15、0实测表17车辙试验沥青品种油石比，DS（次/mm）110号沥青5134045SBS改性110号沥青5112501） 高温稳定性: 水稳定性:表18 48小时浸水马歇尔试验残留稳定度沥青品种沥青品种0.5h0.5h稳定度稳定度, ,kNkN48h48h稳定度稳定度, ,kNkN残留稳定度残留稳定度, ,规范要求规范要求110110号重交沥青号重交沥青8.818.817.5657.56585.985.9不小不小75754 45 5SBSSBS改性沥青改性沥青9.2529.2527.9957.99586.486.4不小于不小于8080残留强度比残留强度比110110号号A A级沥青级沥青7575不
16、小于不小于70704 45 5SBSSBS改性沥青改性沥青7878不小于不小于75753)按照试验规程要求对各结构层沥青混合料进行低温弯曲试验，测定沥青混合料在10条件下的极限应变、劲度模量及抗弯强度以评价各种沥青混合料的低温抗裂性。试验结果见表19。表19AK-13A表面层沥青混合料低温弯曲试验结果沥青混合料类型极限应变（106）抗弯强度（MPa）劲度模量（MPa）备注AK-13A31384.961581SBS改性沥青AK-13A25874.341678重交沥青低温弯曲试验低温弯曲试验结果表明：v沥青混合料的10条件下的极限应变满足设计要求。最佳油石比的110号改性沥青混合料的各项指标满足现
17、行规范的要求，可以应用。3.6 沥青混合料配合比的调整原则v在施工时，按试验室所作的配合比所试拌的混合料的各种指标有时不满足要求，因此须结合试拌与试铺，进行必要的调整，方可作为生产配合比，一般按以下原则进行调整： 1)空隙率与稳定度均较低 系沥青含量过多或细料偏多或两者兼有所致，提高空隙率的方法有多种，其中之一是在混合料中添加粗矿料以提高VMA（矿料间隙率）值。提高空隙率的另一种方法是降低沥青含量。但应注意，只有当混合料中的沥青含量超出一般，而减少沥青含量又不会使沥青膜低于要求厚度，且不影响路面耐久性时，方可使用此种方法。在混合料中增加表面粗糙且有棱角的矿料可提高VMA值和摩阻力。 3.6 沥
18、青混合料配合比的调整原则v2）空隙率低、稳定度满足要求v 系沥青含量偏多或主骨料够但级配中间料断档太长所致。空隙率低易出现泛油现象，尤其当主骨料被压碎时，将会引起失稳和泛油。因此，空隙率低的混合料，即便是稳定度暂时可以满足要求，也应该用上面所述的方法进行调整。v3）空隙率满足要求、稳定度低v 可能是因为混合料级配不佳、矿料本身强度不足、细长扁平含量过高、沥青与矿料粘结性差等造成，可根据具体情况进行调整。3.6 沥青混合料配合比的调整原则v4）空隙率高、稳定度满足要求v 空隙率高常会使透水性提高。所以既使混合料的稳定度满足要求，也要将空隙率调低些。通常采用的方法是适当增加细料。v5）空隙率高、稳
19、定度低v 对于空隙率高而稳定度低的混合料，需要按前面阐述的方法调低空隙率。如果经调整后，仍然不能同时改善空隙率和稳定度两项指标时。则要按照开始所述的方法，重新选择矿料。3.7最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度 1)、按式B.6.8.1计算沥青混合料的粉胶比，宜符合0.61.6的要求。对常用的公称最大粒径为13.2mm19mm的密级配沥青混合料，粉胶比宜控制在0.81.2范围内。B.6.8.1:B.6.8.1:式中：FB粉胶比，沥青混合料的矿料中0.075mm通过率与有效沥青含量的比值，无量纲；P0.075矿料级配中0.075mm的通过率(水洗法)，；Pbe有效沥青含量，。2）、按式B.6.
20、8.2的方法计算集料的比表面，按式B.6.8.3估算沥青混合料的沥青膜有效厚度。各种集料粒径的表面积系数按表B.6.8采用。SA=SA=(PiFAI(PiFAI) )(B.6.8.3)(B.6.8.2)(B.6.8.2)式中：SA集料的比表面积，m2/kg。Pi各种粒径的通过百分率，；FAIFAI相应于各种粒径的集料的表面积系数，如表B.6.8所列；DA沥青膜有效厚度，m；Pba有效沥青含量，；b沥青的相对密度(25/25)，无量纲。 注：各种公称最大粒径混合料中大于4.75mm尺寸集料的表面积系数FA均取0.0041，且只计算一次，4.75mm以下部分的FAi如表B.6.8示例。该例的SA6.60 m2/kg。若混合料的有效沥青含量为4.65，沥青 的 相 对 密 度 1.03， 则 沥 青 膜 厚 度 为DA=4.65/1.03/6.60106.83m。表B.6.8集料的表面积系数示例筛孔尺寸(mm)191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075集料比表面总和SA(m2/kg)表面积系数FAi0.00410.00410.00820.1640.2870.6140.12290.3277通过百分率Pi(%)1009285766042322316126比表面FAiPi (m2/kg)0.410.250.340.520.660.981.471.976.60
