AC－20沥青中面层目标配合比设计说明
十天高速公路X标
AC-20沥青中面层目标配合比设计说明
设计使用规范、规程及标准
1、《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005;
2、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000;
3、《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004;
4、《高速公路路面施工技术指南》。
5、国家高速公路十堰至天水联络线陕西境内安康至汉中公路路面工程施工招标文件。
原材料情况
1、沥青:采用壳牌A级90号道路石油沥青改性为SBS(I-C)改性沥青,各项指标均符合技术指南及规范要求如下表;
试验项目试验结果技术要求
针入度(25℃,100g,5s) (0.1mm) 66 60~80
针入度指数PI 0.2 不小于-0.4
溶解度(三氯乙烯)(%) 99.5 不小于99.0
运动粘度135℃(Pa.s) 2.4 不大于3.0
闪点(COC) (℃) 308.5 不小于230
弹性恢复25℃(%) 91.2 不小于80
延度(5cm/min,5℃) cm 39.1 不小于35
软化点(环球法)℃ 88.0 不小于 70
RTFOT后质量损失 (%) -0.1 不大于 1.0
针入度比 (%) 89.4 不小于 65
延度(5cm/min,10℃) cm 23 不小于20
2、矿质材料:①粗集料:采用西乡清泉石料厂生产的石灰岩碎石,粘附性5级,规格为19~26.5mm、9.5~19mm、4.75~9.5mm、2.36~4.75mm。
②细集料:采用西乡清泉石料厂生产的机制砂,规格0~2.36mm③填料:采用沥青拌合站石灰岩磨细矿粉。
三、矿质混合料级配组成
根据组成材料筛分试验结果,经试配最后确定一组级配,各种材料比例为19~26.5mm、9.5~19mm、 4.75~9.5mm、2.36~4.75mm:0~2 .36mm机制砂:矿粉=6:33:23:9:26:3,详见矿料级配设计计算表。
四、马歇尔试验
1、计算矿料的合成毛体积密度γsb及合成表观相对密度γsa
材料规格19~26.5
mm 9.5~19
mm 4.75~9.5 mm 2.36~4.75mm 0~2.36
mm 矿粉
毛体积相对密度 2.708 2.708 2.701 2.688 2.672 2.713
表观相对密度 2.729 2.735 2.729 2.725 2.718 2.713
γ
sb100/6/2.708+33/2.708+23/2.701+9/2.688+26/2.672+3/2.7132.6 95
γsa100/6/2.729+33/2.735+23/2.729+9/2.725+26/2.718+3/2.713
2.727
2、预估适宜的油石比Pa 根据以往经验预估适宜的油石比Pa 4.0 Pb Pa/(100+ Pa)×1004.0/100+4.0 ×1003.85
3、以预估的油石比为中值,按0.5%间隔,取5个不同的油石比分别成型试件,采用表干法测定毛体积相对密度。
结果如下表: 油石比 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
毛体积相对密度 2.396 2.412 2.428 2.435 2.429
4、确定沥青混合料的最大理论相对密度
用计算法计算沥青混合料的最大理论相对密度结果如下表: 油石比 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
最大理论相对密度 2.593 2.574 2.555 2.536 2.518
5、计算沥青混合料试件的空隙率VV、矿料间隙率VMA、有效沥青饱和度VFA等体积指标,进行体积组成分析。
计算结果如下表: 油石比 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
空隙率VV % 7.6 6.3 5.0 4.0 3.5
矿料间隙率VMA % 13.6 13.5 13.4 13.6 14.2
有效沥青饱和度VFA% 44.5 53.6 62.9 70.6 75.2
6、测定马歇尔稳定度及流值
测定结果见下表:
油石比 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
马歇尔稳定度KN 12.4 12.9 13.8 13.1 12.1
流值 mm 2.0 2.3 2.8 3.9 4.1
五、确定最佳油石比
1、密度最大值的油石比a14.5%,稳定度最大值的油石比a24.0%,相应于规定空隙率范围的中值的油石比a34.25%,饱和度中值的油石比a44.46%
OAC1 a1+a2+a3+a4/4(4.5%+ 4.0%+4.25%+4.46%)/44.30% 各指标符合沥青混合料技术指标的沥青用量(油石比)范围: OACmin4.30%OAC4.32%
OAC24.30%+4.32%/24.31%
综合确定最佳油石比:
OAC=(OAC1+OAC2)/2= 4.30%+ 4.31 %/24.3%
按油石比4.3%拌和混合料制件,试验检测各项指标如下: γf γt VV
% VMA
% VFA
% 稳定度KN 流值mm
2.430 2.544 4.5 1
3.6 66.9 13.1 3.2
2、计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量
按油石比4.3%计算合成矿料的有效相对密度γse
γ
se100-Pb/100/γt-Pb/γb100-4.12/100/2.544-4.12/1.0112.721 Pba (γse-γb)×γb /(γse×γsb)×100 (2.721 -1.011)×1.011/(2.721×2.695)×100 23.6% Pbe
Pb-Pba×Ps/1004.12-0.236×100-4.12/1003.89 %
3、检验最佳沥青用量时的粉胶比FB和有效沥青膜厚度DAFBP0.075/ Pbe5.1/3.891.31 SA∑Pi×FAi0.41+0.16+0.22+0.33+0.42+0.57+0.96+1.674.7
DA Pbe×10/γb×SA 4.12×10/1.011×4.7 8.67
六、配合比设计检验
水稳定性检验
按油石比 4.3%制作试件,进行浸水马歇尔稳定度试验结果如下:沥青混合料水稳定性试验结果
试验项目残留稳定度
马歇尔稳定度 KN 浸水马歇尔稳定度 KN 48h浸水残留稳定度%
试验结果13.1 12.5 95.4
从上表试验结果可知,油石比为4.3%时残留稳定度大于90%。
符合设计要求。
沥青混合料低温稳定性试验结果
试验项目冻融劈裂残留强度比(%)
未经冻融循环劈裂抗拉强度 MPa 经冻融循环后劈裂抗拉强度MPa 冻融劈裂残留强度比(%)
试验结果0.97 0.90 92.8
从上表试验结果可知,油石比为 4.3%时冻融劈裂残留强度比
大于85%。
符合设计要求。
高温稳定性检验
按油石比4.3%制作试件,进行车辙动稳定度试验结果如下:沥青混合料高温稳定性试验结果
试验项目动稳定度
001 次/mm 002 次/mm 003次/mm
试验结果4577.462 5921.305 6142.193
从上表试验结果可知,油石比为 4.3%时动稳定度平均值为5546.987次/mm大于4000次/mm,符合设计要求。
七、确定目标配合比经检验,各项指标均满足规范及设计要求,最后确定目标配合比为:19~26.5mm碎石:9.5~19mm碎石:4.75~9.5mm 碎石:2.36~4.75mm碎石:0~2 .36mm机制砂:矿粉=6:33:23:9:26:3,最佳油石比为4.3%。