热拌沥青混合料配合比设计方法.doc

《热拌沥青混合料配合比设计方法.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热拌沥青混合料配合比设计方法.doc（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、热拌沥青混合料配合比设计方法热拌沥青混合料配合比设计方法B Bl l 一般规定一般规定B.1.1 本方法适用于密级配沥青混凝土及沥青稳定碎石混合料。B.1.2 热拌沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定沥青混合料的材料品种及配比、矿料级配、最佳沥青用量。本规范采用马歇尔试验配合比设计方法。如采用其他方法设计沥青混合料时，应按本规范规定进行马歇尔试验及各项配合比设计检验，并报告不同设计方法的试验结果。B.1.3 热拌沥青混合料的目标配合比设计宜按图 B.1.3 的框图的步骤进行。材料选择、取样材料试验其他材料，外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青或改

2、性沥青结合料确定试验温度在工程设计级配范围内设计供 优选用的 13 组不同的矿料级 配对选择的设计级配，初选 5 组沥青用量，拌和混合料，分别制作马歇尔试 件测定试件毛体积相对密度确定工程设计级配范围确定理论最大相对密度沥青混合料的类型规范规定的矿料级配范 围普通沥青 用真空法或图 B.1.3 密级配沥青混合料目标配合比设计流程图B.1.4 配合比设计的试验方法必须遵照现行试验规程的方法执行。混合料拌和必须采用小型沥青混合料拌和机进行。混合料的拌和温度和试件制作温度应符合本规范的要求。B.1.5 生产配合比设计可参照本方法规定的步骤进行。B.2B.2 确定工程设计级配范围确定工程设计级配范围B

3、.2.1 沥青路面工程的混合料设计级配范围由工程设计文件或招标文件规定，密级配沥青混合料的设计级配宜在本规范 5.3.2 规定的级配范围内，根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品种，通过对条件大体相当的工程的使用情况进行调查研究后调整确定，必要时允许超出规范级配范围。密级配沥青稳定碎石混合料可直接以本计算 VV、VMA、VFA 等体积指标技术经济分析确定 1 组设计级配及最佳沥青用 量进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比 较完成配合比设计，提交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量 等按规定进行各种配合比设计检验，确认配合比设计是否 合理合格不合格不合格合格改性沥青 用计算法规

4、范规定的级配范围作工程设计级配范围使用。经确定的工程设计级配范围是配合比设计的依据，不得随意变更。B.2.2 调整工程设计级配范围宜遵循下列原则。B.2.2.1 首先按本规范表 5.3.2-2 确定采用粗型(C 型)或细型(F 型)的混合料。 对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料(AC-C 型)，并取较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时间长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料(AC-F 型)，并取较低的设计空隙率。B.2.2.2 为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用

5、量，减少 0.6mm 以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成 S 型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。B.2.2.3 确定各层的工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要，经组合设计的沥青路面应能满足耐久、稳定、密水、抗滑等要求。B.2.2.4 根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配范围应比规范级配范围窄，其中 4.75mm 和2.36mm 通过率的上下限差值宜小于 12。B.2.2.5 沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析。B.3B.3 材料选择与准备材料选择与准备B.3.1 配合比设计的各种矿料必须按现行公路工

6、程集料试验规程规定的方法，从工程实际使用的材料中取代表性样品。进行生产配合比设计时，取样至少应在干拌 5 次以后进行。B.3.2 配合比设计所用的各种材料必须符合气候和交通条件的需要。其质量应符合本规范第 4 章规定的技术要求。当单一规格的集料某项指标不合格，但不同粒径规格的材料按级配组成的集料混合料指标能符合规范要求时，允许使用。B.4B.4 矿料配比设计矿料配比设计B.4.1 高速公路和一级公路沥青路面矿料配合比设计宜借助电子计算机的电子表格用试配法进行。其他等级公路沥青路面也可参照进行。B.4.2 矿料级配曲线按公路工程沥青及沥青混合料试验规程T 0725 的方法绘制(图 B.4.2)。

7、以原点与通过集料最大粒径 100的点的连线作为沥青混合料的最大密度线。表 B.4.2-1 泰勒曲线的横坐标 di0.075 0.150.30.61.182.364.759.545. 0idx 0.312 0.426 0.582 0.795 1.077 1.472 2.016 2.754dI13.2161926.531.537.5536345. 0idx 3.193 3.482 3.762 4.370 4.723 5.109 5.969 6.452表 B.4.2-2 矿料级配设计计算表示例工程设计级配范围筛孔()10-20()5-10()3-5()石屑()黄砂()矿粉()消石灰()合成级配中值下

8、限上限16100 100 100 100 100 100 100 100.0100 100 10013.2 88.6 100 100 100 100 100 100 96.79590 1009.5 16.6 99.7 100 100 100 100 100 76.67060804.75 0.4 8.7 94.9 100 100 100 100 47.741.530532.36 0.3 0.7 3.7 97.2 87.9 100 100 30.63020401.18 0.3 0.7 0.5 67.8 62.2 100 100 22.822.515300.6 0.3 0.7 0.5 40.5 46

9、.4 100 100 17. 16. 1023250.3 0.3 0.7 0.5 30.2 3.7 99.8 99.2 9.5 12.57180.15 0.3 0.7 0.5 20.6 3.1 96.2 97.6 8.1 8.55120.0750.2 0.6 0.3 4.2 1.9 84.7 95.6 5.5648配比28261412153.3 1.7 100.0图 B.4.2 矿料级配曲线示例B.4.3 对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算 13 组粗细不同的配比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。设计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在 0.3mm0

10、.6mm 范围内不出现“驼峰” 。当反复调整不能满意时，宜更换材料设计。B.4.4 根据当地的实践经验选择适宜的沥青用量，分别制作几组级配的马歇尔试件，测定 VMA，初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。B.5B.5 马歇尔试验马歇尔试验B.5.1 配合比设计马歇尔试验技术标准按本规范第 5 章的规定执行。B.5.2 沥青混合料试件的制作温度按本规范 5.2.3 规定的方法确定，并与施工实际温度相一致，普通沥青混合料如缺乏粘温曲线时可参照表 B.5.2 执行，改性沥青混合料的成型温度在此基础上再提高 1020。表 B.5.2 热拌普通沥青混合料试件的制作温度() 石油沥青的标号 施 工

11、 工 序 50 号70 号90 号110 号 130 号沥青加热温度160170155165150160145155140150矿料加热温度集料加热温度比沥青温度高 1030(填料不加热)沥青混合料拌和温度150170145165140160135155130150试件击实成型温度140160135155130150125145120140注：表中混合料温度，并非拌和机的油浴温度，应根据沥青的针入度、粘度选择，不宜都取中值。B.5.3 按式 B.5.3 计算矿料混合料的合成毛体积相对密度 sb。(B.5.3)nnsb 2211100式中：P1、P2、Pn为各种矿料成分的配比，其和为100；1、

12、2、n为各种矿料相应的毛体积相对密度，粗集料按 T 0304 方法测定，机制砂及石屑可按 T 0330 方法测定，也可以用筛出的 2.36mm4.75mm 部分的毛体积相对密度代替，矿粉(含消石灰、水泥)以表观相对密度代替。注： 沥青混合料配合比设计时，均采用毛体积相对密度(无量纲)，不采用毛体积密度，故无需进行密度的水温修正。生产配合比设计时，当细料仓中的材料混杂各种材料而无法采用筛分替代法时，可将 0.075mm 部分筛除后以统货实测值计算。B.5.4 按式 B.5.4 计算矿料混合料的合成表观相对密度sa。nnsa 2211100(B.5.4)式中：P1、P2、Pn为各种矿料成分的配比，

13、其和为100, 为各种矿料按试验规程方法测定的表观相对密度。B.5.5 按式 B.5.5-1 或按式 B.5.5-2 预估沥青混合料的适宜的油石比 Pa或沥青用量为 Pb。(B.5.5-1)(B.5.5-2)式中：Pa预估的最佳油石比(与矿料总量的百分比)，()；Pb预估的最佳沥青用量(占混合料总量的百分数)，()；Pa1 已建类似工程沥青混合料的标准油石比，()；sb集料的合成毛体积相对密度；sb1已建类似工程集料的合成毛体积相对n、21sbsba aPP11100100 sbabPP密度。注：作为预估最佳油石比的集料密度，原工程和新工程也可均采用有效相对密度。B.5.6 确定矿料的有效相对

14、密度B.5.6.1 对非改性沥青混合料，宜以预估的最佳油石比拌和 2 组的混合料，采用真空法实测最大相对密度，取平均值。然后由式 B.5.6.1 反算合成矿料的有效相对密度se。(B.5.6.1)bbtb sep100100式中：se合成矿料的有效相对密度；Pb试验采用的沥青用量(占混合料总量的百分数)，()；t试验沥青用量条件下实测得到的最大相对密度，无量纲；b沥青的相对密度(25/25) ，无量纲。B.5.6.2 对改性沥青及 SMA 等难以分散的混合料，有效相对密度宜直接由矿料的合成毛体积相对密度与合成表观相对密度按式(B.5.6.2)计算确定，其中沥青吸收系数 C 值根据材料的吸水率由

15、式(B.5.6.3)求得，材料的合成吸水率按式(B.5.6.4)计算：sbsaseCC)1 (B.5.6.2)C = 0.033 wx 2 - 0.2936 wx + 0.9339 (B.5.6.3)(B.5.6.4)式中：se合成矿料的有效相对密度；C合成矿料的沥青吸收系数，可按矿料的合成吸水率从式(B.5.6.3)求取；wx合成矿料的吸水率，按式(B.5.6.4)求取，；sb材料的合成毛体积相对密度，按式(B.5.3)求取，无量纲；sa 材料的合成表观相对密度，按式(B.5.4)求取，无量纲。B.5.7 以预估的油石比为中值，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

16、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。每一组试件的试样数按现行试验规程的要求确定，对粒径较大的沥青混合料，宜增加试件数量。10011 sasbXW注：5 个不同油石比不一定选整数，例如预估油石比4.8，可选 3.8、4.3、4.8、5.3、5.8等。B.5.6.1 中规定的实测最大相对密度通常与此同时进行。B.5.8 测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度 f和吸水率，取平均值。测试方法应遵照以下规定执行：B.5.8.1 通常采用表干法测定毛体积相对密度；B.5.8.2 对吸水率大于 2的试件，宜改用蜡封法测定的毛体积相对密度。注：对吸水率小

17、于 0.5的特别致密的沥青混合料，在施工质量检验时，允许采用水中重法测定的表观相对密度作为标准密度，钻孔试件也采用相同方法。但配合比设计时不得采用水中重法。B.5.9 确定沥青混合料的最大理论相对密度B.5.9.1 对非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔试件的同时，按 B.5.6.1 的要求用真空法实测各组沥青混合料的最大理论相对密度 ti。当只对其中一组油石比测定最大理论相对密度时，也可按式(B.5.9.-1)或(B.5.9-2)计算其他不同油石比时的最大理论相对密度 ti。B.5.9.2 对改性沥青或 SMA 混合料宜按式(B.5.9.-1)或(B.5.9-2)计算各个不同沥青用量混合料的

18、最大理论相对密度。baiseai tiP100100(B.5.9-1)bbisesitiP 100(B.5.9-2)式中：ti相对于计算沥青用量 Pbi时沥青混合料的最大理论相对密度，无量纲；Pai所计算的沥青混合料中的油石比，；Pbi所计算的沥青混合料的沥青用量，PbiPai /(1+ Pai)，；Psi所计算的沥青混合料的矿料含量，Psi100Pbi，；se矿料的有效相对密度，按式(B.5.6.1)或(B.5.6.2)计算，无量纲；b沥青的相对密度(25/25) ，无量纲。B.5.10 按式(B.5.10-1)、(B.5.10-2)、(B.5.10-3)计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙

19、率 VMA、有效沥青的饱和度 VFA 等体积指标，取 1 位小数，进行体积组成分析。1001 tfVV(B.5.10-1)1001 s sbfVMA(B.5.10-2)100VMAVVVMAVFA(B.5.10-3)式中：VV试件的空隙率，；VMA试件的矿料间隙率，；VFA试件的有效沥青饱和度(有效沥青含量占 VMA 的体积比例)，；f按 B.5.8 测定的试件的毛体积相对密度，无量纲；t沥青混合料的最大理论相对密度，按 B.5.9 的方法计算或实测得到，无量纲；Ps各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即Ps =100-Pb，；sb矿料混合料的合成毛体积相对密度，按式(B.5.3)计算。B

20、.5.11 进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度及流值。B.6B.6 确定最佳沥青用量或油石比确定最佳沥青用量或油石比B.6.1 按图 B.6.1 的方法，以油石比或沥青用量为横坐标，以马歇尔试验的各项指标为纵坐标，将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线。确定均符合本规范规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围 OACminOACmax。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，并使密度及稳定度曲线出现峰值。如果没有函盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量范围重新进行。注：绘制曲线时含 VMA 指标，且应为下凹型曲线，但确定OACminOACmax时不包括

21、VMA。B.6.2 根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳沥青用量 OAC1。B.6.2.1 在曲线图 B.6.1 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。按式 B.6.2.1 取平均值作为OAC1。OAC1= (a1十 a2十 a3十 a4)/4 (B.6.2.1)B.6.2.2 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，按式(B.6.2-2)求取 3 者的平均值作为OAC1。OAC1= (a1十 a2十 a3)/3 (B.6.2.2)B.6.2.3 对所选择试验的沥青用量范围，密度或稳定度

22、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OACminOACmax的范围内。否则应重新进行配合比设计。B.6.3 以各项指标均符合技术标准(不含 VMA)的沥青用量范围 OACminOACmax的中值作为 OAC2。OAC2=(OACmin十 OACmax)/2 (B.6.3)B.6.4 通常情况下取 OAC1及 OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量 OAC。OAC=(OAC1十 OAC2)/2 (B.6.4)B.6.5 按 B.6.4 计算的最佳油石比 OAC，从图 B.6.1 中得出所对应的空隙率和 VMA 值，检

23、验是否能满足本规范表 5.3.4或表 5.3.5 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 B.6.1 中。B.6.5 检查图 B.6.1 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。B.6.6 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 OAC。B.6.6.1 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。检查计算得到的最佳沥青用量是否相近，如相差甚远，应查明原因，必要时重新调整级配，进行配合比设计。B.6.6.2 对炎热地区公路

24、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 0.10.5作为设计沥青用量。此时，除空隙率外的其他指标可能会超出马歇尔试验配合比设计技术标准，配合比设计报告或设计文件必须予以说明。但配合比设计报告必须要求采用重型轮胎压路机和振动压路机组合等方式加强碾压，以使施工后路面的空隙率达到未调整前的原最佳沥青用量时的水平，且渗水系数符合要求。如果试验段试拌试铺达不到此要求时，宜调整所减小的沥青用量的幅度。B.6.6.3 对寒区公路、旅游公路、交通量很少的公路，最佳沥青用量可以在 OAC 的基础上增加 0.10.

25、3，以适当减小设计空隙率，但不得降低压实度要求。图 B.6.1 马歇尔试验结果示例注:图中a1=4.2%,a2=4.25%,a3=4.8%,a4=4.7%OAC1=4.49(由 4 个平2.202.242.282.322.362.403.54.04.55.05.5毛体积密度 (g/cm3)a1681012143.54.04.55.05.5稳定度 （kN）02468103.54.04.55.05.5空隙率 （）a3123453.54.04.55.05.5流值 （dmm）13.014.015.016.017.018.019.03.54.04.55.05.5VMA （）3040506070803.5

26、4.04.55.05.5油石比 （）VFA （）a43.54.04.55.05.5油石比 （）密度空隙率稳定度流值VMAVFAOACminOACmaxOAC2a2油石比 ()OAC均值确定),OACmin=4.3，OACmax=5.3，OAC2=4.8，OAC=4.64。此例中相对于空隙率 4的油石比为 4.6B.6.7 按式(B.6.7-1)及(B.6.7-2)计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量。(B.6.7-1)(B.6.7-2)式中：Pba沥青混合料中被集料吸收的沥青结合料比例，Pbe沥青混合料中的有效沥青用量，se集料的有效相对密度，按式(B.5.6.1)计算，无量纲；sb材

27、料的合成毛体积相对密度，按式(B.5.3)求取，无量纲；b沥青的相对密度(25/25) ，无量纲；Pb沥青含量，；100 b sbsesbse baPsba bbePPPP100Ps各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即 Ps =100-Pb，。注：如果需要，可按式(B.6.7-3)及(B.6.7-4)计算有效沥青的体积百分率 Vb及矿料的体积百分率 Vg。(B.6.7-3)Vg=100-(VbeVV) (B.6.7-4)B.6.8 检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度B.6.8.1 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 1

28、3.2mm19mm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)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；bePPFB075.0bbef bePVP0.075矿料级配中 0.075mm 的通过率(水洗法)，；Pbe有效沥青含量，。B.6.8.2 按式 B.6.8.2 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=(PiFAI) (B.6.8.2)(B.6.8.3)式中：SA集料的比表面积，m2/kg。Pi各种粒径的通过百分率，；FA

29、i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；Pbe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10SAPDA bbe 青膜厚度为 DA=4.65/1.03/6.60106.83m。表 B.6.8 集料的表面积系数计算示例筛孔尺寸(mm)191613.29.54.752.361.1

30、80.6 0.30.150.075表面积系数FAi0.0041 0.00410.00820.01640.02870.06140.12290.3277通过百分率Pi(%)1009285 76 60 42 32 23 16 126集料比表面总和 SA(m2/kg)比表面FAiPi (m2/kg)0.41 0.250.340.520.660.981.471.976.60B.7B.7 配合比设计检验配合比设计检验B.7.1 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本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。其他等级公路的沥青混

31、合料可参照执行。B.7.2 配合比设计检验按计算确定的设计最佳沥青用量在标准条件下进行。如按照 B.6.7 的方法将计算的设计沥青用量调整后作为最佳沥青用量，或者改变试验条件时，各项技术要求均应适当调整，不宜照搬。B.7.3 高温稳定性检验。对公称最大粒径等于或小于 19mm的混合料，按规定方法进行车辙试验，动稳定度应符合本规范表 5.3.8-1 的要求。 注：对公称最大粒径大于 19mm 的密级配沥青混凝土或沥青稳定碎石混合料，由于车辙试件尺寸不能适用，不宜按本规范方法进行车辙试验和弯曲试验。如需要检验可加厚试件厚度或采用大型马歇尔试件。B.7.4 水稳定性检验。按规定的试验方法进行浸水马歇

32、尔试验和冻融劈裂试验，残留稳定度及残留强度比均必须符合本规范表 5.3.8-2 的规定。注：调整沥青用量后，马歇尔试件成型可能达不到要求的空隙率条件。当需要添加消石灰、水泥、抗剥落剂时，需重新确定最佳沥青用量后试验。B.7.5 低温抗裂性能检验。对公称最大粒径等于或小于19mm 的混合料，按规定方法进行低温弯曲试验，其破坏应变宜符合本规范表 5.3.8-3 要求。B.7.6 渗水系数检验。利用轮碾机成型的车辙试件进行渗水试验检验的渗水系数宜符合本规范表 5.3.8-4 要求。B.7.7 钢渣活性检验。对使用钢渣的沥青混合料，应按规定的试验方法检验钢渣的活性及膨胀性试验，并符合本规范 5.3.8

33、.5 的要求。B.7.8 根据需要，可以改变试验条件进行配合比设计检验，如按调整后的最佳沥青用量、变化最佳沥青用量OAC0.3、提高试验温度、加大试验荷载、采用现场压实密度进行车辙试验，在施工后的残余空隙率(如 7%8%)的条件下进行水稳定性试验和渗水试验等，但不宜用规范规定的技术要求进行合格评定。B.8B.8 配合比设计报告配合比设计报告B.8.1 配合比设计报告应包括工程设计级配范围选择说明、材料品种选择与原材料质量试验结果、矿料级配、最佳沥青用量及各项体积指标、配合比设计检验结果等。试验报告的矿料级配曲线应按规定的方法绘制。B.8.2 当按 B.6.7 调整沥青用量作为最佳沥青用量，宜报告不同沥青用量条件下的各项试验结果，并提出对施工压实工艺的技术要求。