第6章_瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)例子2

1、設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo) 配制出滿足基本性能要求的瀝青混合料。配制出滿足基本性能要求的瀝青混合料。 關(guān)鍵問題關(guān)鍵問題 1 1、確定混合料性能要求、確定混合料性能要求 2 2、各種原材料的選取、各種原材料的選取 粗細(xì)骨料選擇和品質(zhì)要求，瀝青種類粗細(xì)骨料選擇和品質(zhì)要求，瀝青種類 3 3、各種原材料用量的確定。、各種原材料用量的確定。 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 1 1、確定設(shè)計(jì)混合料的類型。、確定設(shè)計(jì)混合料的類型。 依據(jù)道路等級、路面類型、結(jié)構(gòu)層位依據(jù)道路等級、路面類型、結(jié)構(gòu)層位表表3-133-13 2 2、確定混合料的技術(shù)性能指標(biāo)。、確定混合料的技術(shù)性能指標(biāo)。 力學(xué)指標(biāo)：力學(xué)指標(biāo)：擊實(shí)次數(shù)、擊實(shí)次數(shù)、MSMS、F

2、LFL、DSDS 耐久性指標(biāo)：耐久性指標(biāo)：VVVV、VFAVFA、VMAVMA、MSMS0 0、TSRTSR 表表3-163-16、1717、1818、1919、2020 3 3、原材料選取、原材料選取 瀝青標(biāo)號、骨料品質(zhì)瀝青標(biāo)號、骨料品質(zhì) 表表2-62-6、3-63-6、7 7、8 8、9 9、1010、1111、1212 4、骨料級配確定和設(shè)計(jì)、骨料級配確定和設(shè)計(jì) 確定選取骨料的組配，滿足級配要求。確定選取骨料的組配，滿足級配要求。 表表3-14 粗骨料、細(xì)骨料、礦粉粗骨料、細(xì)骨料、礦粉比例比例 5、瀝青混合料設(shè)計(jì)、瀝青混合料設(shè)計(jì) 確定最佳瀝青用量，滿足技術(shù)指標(biāo)要求。確定最佳瀝青用量，滿足

3、技術(shù)指標(biāo)要求。 礦料設(shè)計(jì)、最佳瀝青用量確定礦料設(shè)計(jì)、最佳瀝青用量確定 問題的提出問題的提出 1、骨料粒級如何配合，堆積空隙率最??？、骨料粒級如何配合，堆積空隙率最小？ 最大堆積密度理論最大堆積密度理論 2、不同骨料如何搭配，才能獲得最大堆積不同骨料如何搭配，才能獲得最大堆積 密度？密度？ 礦料配合比設(shè)計(jì)方法礦料配合比設(shè)計(jì)方法 1、礦質(zhì)混合料級配理論（最大密度曲線理論）礦質(zhì)混合料級配理論（最大密度曲線理論） W.B.富勒（富勒（Fuller）研究發(fā)現(xiàn)：）研究發(fā)現(xiàn)：礦質(zhì)混合料過篩礦質(zhì)混合料過篩 百分率與粒徑的關(guān)系曲線越接近拋物線，混合料的百分率與粒徑的關(guān)系曲線越接近拋物線，混合料的 密實(shí)度越大，空

4、隙率越小。密實(shí)度越大，空隙率越小。 P2=kd 當(dāng)篩孔尺寸當(dāng)篩孔尺寸d等于集料的最大粒徑等于集料的最大粒徑D時(shí)，該顆粒時(shí)，該顆粒 的通過百分率的通過百分率P為為100 p=100（d/D）0.5 實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用 ：p=100（d/D）n ，n冪級配通式冪級配通式 n通常在通常在0.30.7之間之間 ，0.5時(shí)為時(shí)為最大密度曲線最大密度曲線 P-d級配曲線級配曲線 P-logd級配曲線級配曲線 已知礦料最大粒徑，理論上可以推算最佳級配范圍已知礦料最大粒徑，理論上可以推算最佳級配范圍 2、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì) 合理組配不同集料，使混合料級配處于要求的合理組配不同集料，使混合料

5、級配處于要求的 范圍之內(nèi)，并盡可能逼近理想的最大密度曲線范圍之內(nèi)，并盡可能逼近理想的最大密度曲線 數(shù)解法和圖解法數(shù)解法和圖解法 已知條件：已知條件： （1）各種集料的篩分析試驗(yàn)結(jié)果；）各種集料的篩分析試驗(yàn)結(jié)果； （2）設(shè)計(jì)要求：技術(shù)規(guī)范規(guī)定或理論計(jì)算得）設(shè)計(jì)要求：技術(shù)規(guī)范規(guī)定或理論計(jì)算得 到的礦質(zhì)混合料級配范圍到的礦質(zhì)混合料級配范圍 迫近表迫近表3-14的級配中值的級配中值 u數(shù)解法數(shù)解法 基本原理：基本原理： （1 1）設(shè)有）設(shè)有A、B、C三種集料，欲配制級配為三種集料，欲配制級配為M的礦質(zhì)混合的礦質(zhì)混合 料，料，A、B、C在混合料中百分比分別為在混合料中百分比分別為X、Y、Z，則：，則：

6、X + Y + Z = 100X + Y + Z = 100 （2 2）設(shè)集料）設(shè)集料A、B、C中某粒徑中某粒徑i i顆粒含量分別為顆粒含量分別為aA(i)、aB(i) 、aC(i)，混合料，混合料M M相應(yīng)顆粒含量為相應(yīng)顆粒含量為aM(i)，則：，則： X XaA(i) + Y + YaB(i)+ Z+ ZaC(i)= = aM(i) （3 3）假定混合料中某粒徑顆粒僅由一相應(yīng)的優(yōu)勢集料提供）假定混合料中某粒徑顆粒僅由一相應(yīng)的優(yōu)勢集料提供 ，其他集料不含此種顆粒，則優(yōu)勢集料用量可直接求出。，其他集料不含此種顆粒，則優(yōu)勢集料用量可直接求出。 計(jì)算計(jì)算AC-13I型瀝青混凝土的礦料配合比。型瀝青

7、混凝土的礦料配合比。 已知：已知： 碎石、石屑和礦粉三種礦質(zhì)集料，篩分碎石、石屑和礦粉三種礦質(zhì)集料，篩分 析試驗(yàn)結(jié)果見表析試驗(yàn)結(jié)果見表1。 瀝青混凝土礦料的級配要求瀝青混凝土礦料的級配要求 計(jì)算：計(jì)算： （1）確定碎石、石屑、礦粉在礦質(zhì)混合料）確定碎石、石屑、礦粉在礦質(zhì)混合料 中所占的比例。中所占的比例。 （2）校核礦質(zhì)混合料合成級配計(jì)算結(jié)果是）校核礦質(zhì)混合料合成級配計(jì)算結(jié)果是 否符合規(guī)范要求級配范圍。否符合規(guī)范要求級配范圍。 例題例題1 （1）礦質(zhì)混合料級配范圍中值換算為分計(jì)篩余中值）礦質(zhì)混合料級配范圍中值換算為分計(jì)篩余中值 （2）確定優(yōu)勢骨料，計(jì)算相應(yīng)含量）確定優(yōu)勢骨料，計(jì)算相應(yīng)含量 優(yōu)勢

8、骨料優(yōu)勢骨料1：碎石：碎石優(yōu)勢粒徑為優(yōu)勢粒徑為4.75mm， 則混合料中碎石含量：則混合料中碎石含量： X = aM(4.75)/ aA(4.75) = 21.0/49 = 42.1% 優(yōu)勢骨料優(yōu)勢骨料2：礦粉：礦粉優(yōu)勢粒徑為優(yōu)勢粒徑為0.075mm 則混合料中礦粉含量：則混合料中礦粉含量： Z= aM( 0.0.75)/ aC(0.0.75)= 6.0/85.3 = 7.0% （3）計(jì)算石屑在礦質(zhì)混合料中的含量）計(jì)算石屑在礦質(zhì)混合料中的含量Y Y= 1 - X Z = 50.9% （4 4）校核、計(jì)算、調(diào)整。）校核、計(jì)算、調(diào)整。 如何校核？原則是什么？如何校核？原則是什么？ u 圖解法圖解法

9、 基本原理基本原理 （1） n冪公式冪公式p=100（d/D）n 中，中， p與與（d/D）n為直為直 線關(guān)系線關(guān)系 （2） 假設(shè)礦料為單一粒徑骨料組成，則其級配曲線為假設(shè)礦料為單一粒徑骨料組成，則其級配曲線為 直線直線 （3）各粒徑骨料用量可通過首尾相連，與級配中值線）各粒徑骨料用量可通過首尾相連，與級配中值線 的交點(diǎn)確定的交點(diǎn)確定 （4）非單一粒徑各骨料用量按下述方法確定）非單一粒徑各骨料用量按下述方法確定 A、級配曲線相離，作相離點(diǎn)的垂直平分線。、級配曲線相離，作相離點(diǎn)的垂直平分線。 B、級配曲線相接，連接相接點(diǎn)。、級配曲線相接，連接相接點(diǎn)。 C、級配曲線相重疊，作垂線使之在兩條級配、級

10、配曲線相重疊，作垂線使之在兩條級配 曲線上截得的線段長度相等。曲線上截得的線段長度相等。 通過所作垂線與級配中值直線的交點(diǎn)通過所作垂線與級配中值直線的交點(diǎn) ，作水平線，在縱坐標(biāo)上截得的距離為相應(yīng)骨，作水平線，在縱坐標(biāo)上截得的距離為相應(yīng)骨 料的用量。料的用量。 例題例題2、試用圖解法設(shè)計(jì)某高速公路用細(xì)粒式瀝、試用圖解法設(shè)計(jì)某高速公路用細(xì)粒式瀝 青礦質(zhì)混合料的配合比。青礦質(zhì)混合料的配合比。 已知：已知： （1）有碎石、石屑、砂和礦粉四種礦料，各集）有碎石、石屑、砂和礦粉四種礦料，各集 料通過百分率列于表中。料通過百分率列于表中。 （2 2）設(shè)計(jì)級配范圍按）設(shè)計(jì)級配范圍按瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)瀝青路面

11、施工及驗(yàn)收規(guī) 范范瀝青混凝土混合料細(xì)粒式瀝青混凝土混合料細(xì)粒式AC13-I要求的級要求的級 配范圍和中值列于表中。配范圍和中值列于表中。 步驟步驟1：繪制圖解法用圖，縱坐標(biāo)取繪制圖解法用圖，縱坐標(biāo)取10cm表示通過表示通過 量，橫坐標(biāo)取量，橫坐標(biāo)取15cm表示篩孔尺寸。作級配曲線中表示篩孔尺寸。作級配曲線中 值，并確定篩孔坐標(biāo)。值，并確定篩孔坐標(biāo)。 步驟步驟2：將碎石、石屑、砂和礦粉的級配曲線繪制將碎石、石屑、砂和礦粉的級配曲線繪制 于圖中于圖中 步驟步驟3：確定各集料所占比例。確定各集料所占比例。 步驟步驟4、根據(jù)圖解法求得的各集料用量百分率，列表、根據(jù)圖解法求得的各集料用量百分率，列表 進(jìn)

12、行校核計(jì)算如表進(jìn)行校核計(jì)算如表 步驟步驟5 5、0.3mm和和0.6mm通過量偏低，通過量偏低，0.075mm通過量通過量 偏高。偏高。配合比調(diào)整，配合比調(diào)整，碎石碎石X=31%，石屑，石屑Y=26%，砂，砂 Z=37%，礦粉，礦粉W=6% 步驟步驟6 6、將調(diào)整后合成級配繪制于規(guī)范要求級配曲線中將調(diào)整后合成級配繪制于規(guī)范要求級配曲線中 1 1、熱拌瀝青混合料配比設(shè)計(jì)步驟、熱拌瀝青混合料配比設(shè)計(jì)步驟 A A、礦質(zhì)混合料的配比設(shè)計(jì)、礦質(zhì)混合料的配比設(shè)計(jì) 1 1）根據(jù)道路等級、路面結(jié)構(gòu)和層次，選取瀝青混合料類型）根據(jù)道路等級、路面結(jié)構(gòu)和層次，選取瀝青混合料類型 2 2）確定合成礦料要求的級配范圍。

13、）確定合成礦料要求的級配范圍。 3 3）礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)。）礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)。 0.075mm0.075mm、2.36mm2.36mm和和4.75mm4.75mm篩孔通過量盡量接近設(shè)計(jì)級篩孔通過量盡量接近設(shè)計(jì)級 配范圍中值。配范圍中值。 對交通量大的道路，級配應(yīng)接近下限；對交通量大的道路，級配應(yīng)接近下限； 小交通量的道路應(yīng)偏上限。小交通量的道路應(yīng)偏上限。 B B、確定最佳瀝青用量、確定最佳瀝青用量 瀝青用量表示：瀝青用量表示： 油石比：油石比： ：各種礦料配合比（礦料總和為各種礦料配合比（礦料總和為 ）（）（%） ：油石比（瀝青與礦料的質(zhì)量比）（：油石比（瀝青與礦料的質(zhì)量比）（%） 瀝

14、青百分含量瀝青百分含量%： ：各礦料配合比（礦料和瀝青總和為各礦料配合比（礦料和瀝青總和為 ） ：瀝青含量（瀝青占瀝青混合料總質(zhì)量百分率）（：瀝青含量（瀝青占瀝青混合料總質(zhì)量百分率）（%） n PP 1 100 1 n i p a p n pp 1 100 1 n bi pp b p 1）測試試樣制備：測試試樣制備： （1 1）按礦質(zhì)混合料配比確定各種集料用量）按礦質(zhì)混合料配比確定各種集料用量 （2 2）選取間隔為）選取間隔為0.5%的五個(gè)瀝青摻量的五個(gè)瀝青摻量 2）測定物理指標(biāo)測定物理指標(biāo) （1）表觀密度）表觀密度s （2）計(jì)算理論最大密度）計(jì)算理論最大密度 w a a n n a t pp

15、pp p 2 2 1 1 100 w a b n n t pppp 2 2 1 1 100 （3 3）計(jì)算空隙率（）計(jì)算空隙率（VVVV）：）： （4 4）計(jì)算瀝青體積百分率（）計(jì)算瀝青體積百分率（VAVA）：）： （5 5）計(jì)算礦料間隙率（）計(jì)算礦料間隙率（VMAVMA）：）： （6 6）計(jì)算瀝青飽和度（）計(jì)算瀝青飽和度（VFAVFA）：）： 100)1( T S VV wb sb P VA VVVAVMA 100 VVVA VA VFA （7）測定力學(xué)指標(biāo)測定力學(xué)指標(biāo) A：馬歇爾穩(wěn)定度馬歇爾穩(wěn)定度MS B：流值流值FL C：計(jì)算馬歇爾模數(shù)計(jì)算馬歇爾模數(shù)T 3）馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析馬歇爾試驗(yàn)結(jié)

16、果分析 （1）繪制瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖。繪制瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖。 （2）根據(jù)根據(jù)穩(wěn)定度、密度、空隙率、瀝青飽和度穩(wěn)定度、密度、空隙率、瀝青飽和度確定最確定最 佳瀝青用量初始值佳瀝青用量初始值1（OAC1） OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4 a4 （3）根據(jù)根據(jù)符合各技術(shù)指標(biāo)要求的瀝青用量范圍符合各技術(shù)指標(biāo)要求的瀝青用量范圍( (不含不含 VMA)VMA)確定瀝青最佳用量初始值確定瀝青最佳用量初始值2（OAC2） OAC2=（OACmax+OACmin）/2 （4）根據(jù)根據(jù)OAC1和和OAC2確定瀝青最佳用量確定瀝青最佳用量OAC OAC=（OAC1+OAC2）/2 檢

17、驗(yàn)檢驗(yàn)OAC滿足滿足VMA要求，且偏最小值要求，且偏最小值 預(yù)計(jì)車轍較大預(yù)計(jì)車轍較大 ：OAC在在OAC2和和OACmin之間選取之間選取 ，但不小于，但不小于OAC2的的0.5% 寒區(qū)道路及一般道路寒區(qū)道路及一般道路 ：OAC可在可在OAC2和和 OACmax之間選取，但不大于之間選取，但不大于OAC2的的0.3% 4）水穩(wěn)性試驗(yàn)水穩(wěn)性試驗(yàn) 以最佳瀝青用量以最佳瀝青用量OAC進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)或凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)或凍融劈裂試驗(yàn) 若若OAC與與OAC1、OAC2相差較大，用相差較大，用OAC和和OAC1或或 OAC2進(jìn)行殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)進(jìn)行殘留穩(wěn)定度試驗(yàn) 要求：表要求：表3-20 5

18、）抗車轍試驗(yàn)抗車轍試驗(yàn) 以最佳瀝青用量以最佳瀝青用量OAC進(jìn)行動穩(wěn)定度車轍試驗(yàn)進(jìn)行動穩(wěn)定度車轍試驗(yàn) 。 若若OAC與與OAC1、OAC2相差較大，用相差較大，用OAC和和OAC1或或 OAC2進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn) 要求：表要求：表3-18 6 6）低溫抗裂性檢驗(yàn)）低溫抗裂性檢驗(yàn) 以最佳瀝青用量以最佳瀝青用量OAC進(jìn)行低溫抗裂性檢驗(yàn)進(jìn)行低溫抗裂性檢驗(yàn)。 若若OAC與與OAC1、OAC2相差較大，用相差較大，用OAC和和OAC1或或 OAC2進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn) 例例 、某高速公路瀝青路面上面層瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。、某高速公路瀝青路面上面層瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。 原始資料原始資料 u1、道路等級：高

19、速公路、道路等級：高速公路 u2、路面類型；瀝青混凝土、路面類型；瀝青混凝土 u3、結(jié)構(gòu)層位：三層式瀝青混凝土的上面層、結(jié)構(gòu)層位：三層式瀝青混凝土的上面層 u4 4、氣候條件：、氣候條件：7 7月平均最高氣溫月平均最高氣溫3232、年極端最低氣溫、年極端最低氣溫-6.5 -6.5 ，年降雨量，年降雨量1500mm u5、材料性能、材料性能 （1）瀝青材料：）瀝青材料： （2）礦質(zhì)材料：碎石、石屑）礦質(zhì)材料：碎石、石屑 ：石灰石軋制碎石，飽水抗：石灰石軋制碎石，飽水抗 壓強(qiáng)度壓強(qiáng)度120Mpa，洛杉磯磨耗率，洛杉磯磨耗率12%，粘附性，粘附性5級，視密度級，視密度 2.70t/m3。礦粉：石灰石

20、磨細(xì)石粉，粒度范圍符合技術(shù)要求。礦粉：石灰石磨細(xì)石粉，粒度范圍符合技術(shù)要求 ，無團(tuán)粒結(jié)塊，視密度，無團(tuán)粒結(jié)塊，視密度2.58t/m3。 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 1、根據(jù)道路等級、路面類型和結(jié)構(gòu)層位確定瀝青混凝土根據(jù)道路等級、路面類型和結(jié)構(gòu)層位確定瀝青混凝土 的礦質(zhì)混合料的級配范圍。根據(jù)現(xiàn)有的各種礦質(zhì)材料的礦質(zhì)混合料的級配范圍。根據(jù)現(xiàn)有的各種礦質(zhì)材料 篩析結(jié)果，用圖解法確定各種礦質(zhì)材料的配合比。篩析結(jié)果，用圖解法確定各種礦質(zhì)材料的配合比。 2 2、根據(jù)選定的礦質(zhì)混合料類型相應(yīng)的瀝青用量范圍，進(jìn)、根據(jù)選定的礦質(zhì)混合料類型相應(yīng)的瀝青用量范圍，進(jìn) 行馬歇爾試驗(yàn)，確定最佳瀝青用量。行馬歇爾試驗(yàn)，確定最佳瀝青用

21、量。 3 3、根據(jù)高速公路用瀝青混合料要求，對設(shè)計(jì)的礦質(zhì)混合、根據(jù)高速公路用瀝青混合料要求，對設(shè)計(jì)的礦質(zhì)混合 料的級配進(jìn)行調(diào)整，瀝青用量按水穩(wěn)性檢驗(yàn)和抗車轍料的級配進(jìn)行調(diào)整，瀝青用量按水穩(wěn)性檢驗(yàn)和抗車轍 能力校核。能力校核。 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 1、礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計(jì) 1）確定瀝青混合料的類型確定瀝青混合料的類型 根據(jù)原始資料，選用根據(jù)原始資料，選用AC-13型瀝青混凝土混合料。型瀝青混凝土混合料。 2）確定礦質(zhì)混合料的級配范圍確定礦質(zhì)混合料的級配范圍 依據(jù)附表確定依據(jù)附表確定AC-13型瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料級配范圍型瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料級配范圍 3）礦質(zhì)混合料的配

22、比設(shè)計(jì)及校核礦質(zhì)混合料的配比設(shè)計(jì)及校核 2、瀝青最佳用量的確定、瀝青最佳用量的確定 1）試件成型試件成型 采用采用AH-70瀝青。依據(jù)附表瀝青。依據(jù)附表 AC-13型瀝青混凝土的型瀝青混凝土的 瀝青用量范圍為瀝青用量范圍為5.0%7.0%，采用，采用0.5%的間隔，以計(jì)算的間隔，以計(jì)算 得到的礦料配比制備得到的礦料配比制備5組試件，按要求擊實(shí)組試件，按要求擊實(shí)75次成型。次成型。 2 2）馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)）馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn) （1 1）物理指標(biāo)測定）物理指標(biāo)測定 成型后試件，成型后試件，24h24h后測定其視密度后測定其視密度 、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等物理指標(biāo)。、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等物理指標(biāo)。 （2 2）力學(xué)性能測定）力學(xué)性能測定 測定物理指標(biāo)后的試件，在測定物理指標(biāo)