2022年Sup20普通沥青混合料目标配合比设计 .pdf

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1、- 1 - 附件：2015公路养护大中修Sup20普通沥青混合料目标配合比设计报告一、概述2015 公路养护大中修 Sup-20 普通沥青混合料的目标配合比设计。本次Sup20沥青混合料的室内配合比设计方法依据Superpave 沥青混合料设计方法进行设计。二、设计依据1 公路沥青路面施工技术规范 （JTG F40-2004）2 公路工程集料试验规程 （JTG E42-2005）3 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTG E20-2011）4 2015 年普通国省道干线公路路面大中修工程三、材料本次试验所用集料产地为上方， 矿粉产地为常山， 沥青为宁波镇海 70#普通沥青。依据 Super

2、pave 设计要求，进行了各种矿料的密度试验和沥青密度试验（试验结果见表 1） 。表 1 矿料及沥青密度试验结果表矿 料表观相对密度毛体积相对密度（19-26.5mm）1# 料2.730 2.716 （9.5-19mm） 2# 料2.735 2.702 （4.75-9.5mm ） 3# 料2.760 2.686 （0-4.75mm） 4# 料2.759 2.686 矿 粉2.718 / 普通沥青相对密度（25）1.028 四、设计集料结构的选择1. 初选级配依据 Superpave 设计的一般方法，在选择集料结构时，首先调试选出粗、中、细三个级配，根据集料的性质（密度和吸水率）计算出三个级配的

3、初始用油量。然后用名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 2 - 初始用油量成型试件。 根据试验结果，计算出这三个级配的沥青混合料在空隙率为4.0%时所需的沥青用量及相应的沥青混合料其它性质，如矿料间隙率（VMA ） 、 饱和度（VFA ） 、粉与有效沥青之比（ DP ） 、初始旋转次数的压实度（%Gmmatin ） 。表 2 为各种集料的筛分试验结果、三个调试级配料各档料比例以及三个试验级配各筛孔

4、尺寸矿料通过率明细表，图 1 为三种试验级配曲线，表3 为估算沥青用量汇总表。0102030405060708090100通过率（%）筛孔尺寸（ mm）禁区下限禁区上限控制点级配 1级配 2级配 30.075 0.15 0. 3 0.6 1.18 2.36 4 .75 9.5 13.2 16 19 26.5 图 1 三种试验级配曲线名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 3 - 表 2 试级配各档料

5、比例及合成级配级配1料2料3料4料矿粉组合级配级配 1 22 24 24 29 1 级配 2 18 24 26 31 1 级配 3 17 23.5 25 33 1.5 筛孔（ mm ）通过率（ % ）级配 1 级配 2 级配 3 26.5mm 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 19.0mm 80.0 100.0 100.0 100.0 100.0 95.6 96.4 96.6 16.0mm 2.7 80.4 100.0 100.0 100.0 73.9 77.8 78.9 13.2mm 1.5 30.6 100.0 100.0 10

6、0.0 61.7 65.6 67.0 9.5mm 0.3 2.8 83.7 100.0 100.0 50.8 54.5 56.1 4.75mm 0.2 0.6 6.5 95.9 100.0 30.6 32.6 35.0 2.36mm 0.2 0.6 3.0 77.0 100.0 24.2 25.8 27.8 1.18mm 0.2 0.5 2.3 50.8 100.0 16.4 17.5 19.0 0.6mm 0.2 0.5 1.4 33.6 100.0 11.2 11.9 13.1 0.3mm 0.2 0.4 1.3 20.9 100.0 7.5 8.0 8.9 0.15mm 0.1 0.3

7、1.0 14.0 99.7 5.4 5.7 6.5 0.075mm 0.1 0.3 1.0 11.7 96.2 4.7 4.9 5.6 表 3 估算沥青用量汇总表试验级配Gsb GsaGseVba Vbe Ws Pbi（% ）1 2.697 2.747 2.737 0.013 0.0895 2.346 4.28 2 2.696 2.748 2.737 0.013 0.0895 2.347 4.31 3 2.695 2.748 2.737 0.013 0.0895 2.347 4.31 表中： Gsb级配集料毛体积密度(g/cm3)； Gsa级配集料表观密度(g/cm3)； Gse级配集料有效密

8、度(g/cm3)； Vba集料吸收的沥青胶结料体积(cm3/cm3)； Vbe有效沥青胶结料的体积(cm3/cm3)； Ws每立方厘米混合料中集料质量（g） ； Pbi胶结料的百分数（% ）。2. 试验级配的评价根据各个级配的估算沥青用量及设计经验拟用4.30%的沥青用量，采用旋转压实仪成型试件，设定旋转压实仪的单位压力为0.6MPa 。根据 Superpave 设计经验，选择压实次数 N初始=8 次，N设计=100次，N最大=160次。根据 Superpave 的设计标准，在进行名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料

9、- - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 4 - 估算用油量成型试件时，将旋转压实次数设定在N设计，本次试验为 N设计=100次，估算沥青用量下各级配旋转压实试验结果汇总于表4。 三种级配估算沥青用量试验结果汇总于表 5。表 4 三种试验级配旋转压实试验结果汇总表级配实测最大理论相对密度试件编号高度(mm) 空气中重（ g）水中重(g) 饱和面干重 (g) 毛体积相对密度N初始压实度（% ）N设计压实度（% ）8 次100 次级配1 2.533 1 127.3 115.4 4964.1 2900.4 4981.4

10、 2.385 85.4 94.2 2 127.4 115.5 4949.3 2891.2 4962.7 2.389 级配2 2.534 1 126.1 114.6 4792.3 2815.7 4803.1 2.411 86.4 95.1 2 126.3 114.8 4806.3 2820.4 4818.2 2.406 级配3 2.533 1 125.2 113.2 4785.4 2820.2 4792.1 2.427 86.8 95.9 2 125.8 113.9 4795.2 2839.6 4812.4 2.431 表 5 三种级配估算沥青用量试验结果评价表级配4% 空隙率沥青用量（）VMA

11、 （）（设计次数）VFA（）（设计次数）粉胶比（ D.P）估算N初始压实度（）1 5.00 14.9 73.2 1.05 87.2 2 4.68 14.3 72.0 1.19 87.3 3 4.35 13.7 70.9 1.48 86.9 设计要求13.0 6575 0.6 1.2* 89.0 注： *表示当级配通过禁区下方，粉胶比可增加到0.8 1.6 。依据表 5 的评价结果，可以看出级配1、级配 2、级配 3 沥青混合料的体积指标均满足 Superpave 设计要求，根据 Superpave 设计经验选择级配3 为设计级配。3. 选择设计级配的沥青用量设计级配确定后， 由表 5 并根据设

12、计经验， 取 Pb为 4.30%，选择四种沥青用量Pb、Pb0.5 和 Pb+1进行试验以确定选择级配的沥青用量，在试验时压实次数设定在N设计（本次 N设计=100次） 。试验结果分别见表6 和表 7。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 5 - 表 6 设计级配四种沥青用量试验结果汇总表沥青用量（ % ）实测最大理论相对密度试件编号高度(mm) 空气中重（g）水中重(g) 饱和面干重(g) 毛体

13、积相对密度N初始压实度（% ）N设计压实度（% ）8 次100次3.80 2.553 1 125.7 114.8 4726.8 2794.2 4743.7 2.425 86.6 94.9 2 125.5 114.5 4719.6 2786.1 4735.4 2.421 4.30 2.533 1 125.2 113.2 4785.4 2820.2 4792.1 2.427 86.8 95.9 2 125.8 113.9 4795.2 2839.6 4812.4 2.431 4.80 2.514 1 125.7 113 4723.5 2782.4 4729.2 2.426 86.6 96.5 2

14、125.9 112.9 4717.1 2778.5 4724.7 2.424 5.30 2.494 1 127.8 112.7 4717.3 2785.9 4722.6 2.436 86.4 96.9 2 127.1 112.6 4726.1 2792.9 4731.3 2.438 表 7 四种沥青用量沥青混合料体积性质沥青用量（）N设计压实度（）VMA （）VFA （）粉胶比（ D.P）N初始压实度（% ）3.80 94.9 13.5 62.3 1.73 86.6 4.30 95.9 13.8 70.1 1.50 86.8 4.80 96.5 14.3 75.3 1.32 86.6 5.30

15、 96.9 14.4 78.7 1.18 86.4 设计标准13.0 6575 0.6 1.2* 89 注： *表示当级配通过禁区下方，粉胶比可增加到0.8 1.6 。根据表 7 中，3.80%、4.30%、4.80%、5.30%四个沥青用量的体积性质，得到设计空隙率为 4.0%时的沥青用量为 4.36%。VV 、VMA 、VFA 、D.P与沥青用量的关系图见图2。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - -

16、 - 6 - 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 3.84.34.85.3VV%沥青用量 %13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 3.84.34.85.3VMA%沥青用量 %50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 3.84.34.85.3VFA%沥青用量 %0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 3.84.34.85.3D.P沥青用量 %图 2 VV 、VMA 、VFA和 DP

17、与用油量的关系图4. 设计级配沥青用量的验证依据第 3 节中得到的设计沥青用量4.36%，采用沥青用量4.36%成型试件，验证4.36% 的沥青用量在压实次数设定在N最大（N最大=160 次）时对应的体积性质指标，试验结果汇总于表 8。表 8 设计沥青用量验证试验结果表沥青用量（）N设计压实度（）VMA （）VFA （）粉胶比（ D.P）N初始压实度（% ）N最大压实度（）4.36 96.0 13.8 70.7 1.47 86.5 96.8 设计标准13.0 6575 0.6 1.2* 89 98 注： *表示当级配通过禁区下方，粉胶比可增加到0.8 1.6 。根据表 8，表明设计沥青用量的沥

18、青混合料体积指标满足设计要求。5. 设计结果通过以上试验和分析，确定级配3 为设计级配，配合比为1#：2#：3#：4#：矿粉=17.0% ：23.5%：25.0%：33.0%：1.5%，沥青用量为 4.36%。其对应的混合料特性如表9 以及马歇尔试验体积指标如表10。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 7 - 表 9 混合料体积性质表混合料特性设计结果设计标准VV（% ）4.0 4.0 VMA

19、（% ）13.8 13.0 VFA（% ）70.7 65 75 粉胶比（ D.P）1.47 0.6 1.2* %Gmm（初始）86.5 89 %Gmm（最大）96.8 98 注： *表示当级配通过禁区下方，粉胶比可增加到0.8 1.6 。表 10 混合料马歇尔技术指标表混合料特性设计结果设计标准沥青用量4.36 - 试件毛体积相对密度2.408 - 实测最大理论相对密度2.531 - VV（% ）4.9 4 6 VMA （% ）14.5 13.0 VFA（% ）66.6 60 70 稳定度 MS （kN）13.21 8 流值 FL（mm ）3.3 2 5 浸水马歇尔残留稳定度（% ）87.2

20、85 冻融劈裂试验的残留强度比（% ）83.6 80 根据表 9、表 10，表明确定设计级配的沥青混合料特性以及马歇尔试验体积指标满足设计要求。五、室内配合比设计结论根据所用的集料、矿粉、沥青等原材料，按照Sup20设计标准进行室内配合比设计，得到最佳沥青用量为4.36%，设计级配的沥青混合料特性以及马歇尔试验体积指标满足设计要求。表 11 设计沥青用量及矿料比例沥青用量（ % ）矿料名称及比例（% ）1#料2#料3#料4#料矿粉4.36 17.0 23.5 25.0 33.0 1.5 以下空白名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -