熱拌瀝青混合料配合比設計方法

1、篩分-通過率-合成級配-合成毛體積密度/合成表觀密度-預估油石比/瀝青用量-確定最大理論密度-計算VV、VMA、VFA-油石比為橫坐標，馬歇爾（毛體積密度、穩(wěn)定度、空隙率、礦料間隙率、有效瀝青含量、流值）指數為縱坐標確定OAC-確定有效瀝青含量-粉膠比、有效瀝青膜厚度附錄B 熱拌瀝青混合料配合比設計方法Bl 一般規(guī)定B.1.1本方法適用于密級配瀝青混凝土及瀝青穩(wěn)定碎石混合料。B.1.2熱拌瀝青混合料的配合比設計應通過目標配合比設計、生產配合比設計及生產配合比驗證三個階段，確定瀝青混合料的材料品種及配比、礦料級配、最佳瀝青用量。本規(guī)范采用馬歇爾試驗配合比設計方法。如采用其他方法設計瀝青混合料時，

2、應按本規(guī)范規(guī)定進行馬歇爾試驗及各項配合比設計檢驗，并報告不同設計方法的試驗結果。B.1.3 熱拌瀝青混合料的目標配合比設計宜按圖B.1.3的框圖的步驟進行。規(guī)范規(guī)定的礦料級配范圍瀝青混合料的類型確定工程設計級配范圍 材料選擇、取樣粗集料、細集料、礦粉其他材料，外摻劑等材料試驗瀝青或改性瀝青結合料在工程設計級配范圍內設計供優(yōu)選用的13組不同的礦料級配確定試驗溫度對選擇的設計級配，初選5組瀝青用量，拌和混合料，分別制作馬歇爾試件普通瀝青用真空法或測定試件毛體積相對密度確定理論最大相對密度改性瀝青用計算法計算VV、VMA、VFA等體積指標不合格進行馬歇爾試驗，與馬歇爾設計標準比較合格技術經濟分析確定

3、1組設計級配及最佳瀝青用量按規(guī)定進行各種配合比設計檢驗，確認配合比設計是否合理不合格合格完成配合比設計，提交材料品種、礦料級配、標準配合比、最佳瀝青用量等圖 B.1.3 密級配瀝青混合料目標配合比設計流程圖B.1.4配合比設計的試驗方法必須遵照現行試驗規(guī)程的方法執(zhí)行?；旌狭习韬捅仨毑捎眯⌒蜑r青混合料拌和機進行?；旌狭系陌韬蜏囟群驮嚰谱鳒囟葢媳疽?guī)范的要求。B.1.5生產配合比設計可參照本方法規(guī)定的步驟進行。B.2 確定工程設計級配范圍B.2.1瀝青路面工程的混合料設計級配范圍由工程設計文件或招標文件規(guī)定，密級配瀝青混合料的設計級配宜在本規(guī)范5.3.2規(guī)定的級配范圍內，根據公路等級、工程性質

4、、氣候條件、交通條件、材料品種，通過對條件大體相當的工程的使用情況進行調查研究后調整確定，必要時允許超出規(guī)范級配范圍。密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料可直接以本規(guī)范規(guī)定的級配范圍作工程設計級配范圍使用。經確定的工程設計級配范圍是配合比設計的依據，不得隨意變更。B.2.2調整工程設計級配范圍宜遵循下列原則。 B.2.2.1首先按本規(guī)范表5.3.2-2確定采用粗型(C型)或細型(F型)的混合料。 對夏季溫度高、高溫持續(xù)時間長，重載交通多的路段，宜選用粗型密級配瀝青混合料(AC-C型)，并取較高的設計空隙率。對冬季溫度低、且低溫持續(xù)時間長的地區(qū)，或者重載交通較少的路段，宜選用細型密級配瀝青混合料(AC-F型

5、)，并取較低的設計空隙率。 B.2.2.2 為確保高溫抗車轍能力，同時兼顧低溫抗裂性能的需要。配合比設計時宜適當減少公稱最大粒徑附近的粗集料用量，減少0.6mm以下部分細粉的用量，使中等粒徑集料較多，形成S型級配曲線，并取中等或偏高水平的設計空隙率。 B.2.2.3 確定各層的工程設計級配范圍時應考慮不同層位的功能需要，經組合設計的瀝青路面應能滿足耐久、穩(wěn)定、密水、抗滑等要求。 B.2.2.4 根據公路等級和施工設備的控制水平，確定的工程設計級配范圍應比規(guī)范級配范圍窄，其中4.75mm和2.36mm通過率的上下限差值宜小于12。 B.2.2.5 瀝青混合料的配合比設計應充分考慮施工性能，使瀝青

6、混合料容易攤鋪和壓實，避免造成嚴重的離析。 B.3 材料選擇與準備B.3.1配合比設計的各種礦料必須按現行公路工程集料試驗規(guī)程規(guī)定的方法，從工程實際使用的材料中取代表性樣品。進行生產配合比設計時，取樣至少應在干拌5次以后進行。B.3.2配合比設計所用的各種材料必須符合氣候和交通條件的需要。其質量應符合本規(guī)范第4章規(guī)定的技術要求。當單一規(guī)格的集料某項指標不合格，但不同粒徑規(guī)格的材料按級配組成的集料混合料指標能符合規(guī)范要求時，允許使用。B.4 礦料配比設計B.4.1高速公路和一級公路瀝青路面礦料配合比設計宜借助電子計算機的電子表格用試配法進行。其他等級公路瀝青路面也可參照進行。B.4.2 礦料級配

7、曲線按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程T 0725的方法繪制(圖B.4.2)。以原點與通過集料最大粒徑100的點的連線作為瀝青混合料的最大密度線。表B.4.2-1 泰勒曲線的橫坐標 di0.0750.150.30.61.182.364.759.50.3120.4260.5820.7951.0771.4722.0162.754dI13.2161926.531.537.553633.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452表B.4.2-2 礦料級配設計計算表示例篩孔()10-20()5-10()3-5()石屑()黃砂()礦粉()消石灰()合成級配工程設計級配范圍

8、中值下限上限16100100100100100100100100.010010010013.288.610010010010010010096.795901009.516.699.710010010010010076.67060804.750.48.794.910010010010047.741.530532.360.30.73.797.287.910010030.63020401.180.30.70.567.862.210010022.822.515300.60.30.70.540.546.410010017.216.510230.30.30.70.530.23.799.899.29.512

9、.57180.150.30.70.520.63.196.297.68.18.55120.0750.20.60.34.21.984.795.65.5648配比28261412153.31.7100.0圖B.4.2 礦料級配曲線示例B.4.3對高速公路和一級公路，宜在工程設計級配范圍內計算13組粗細不同的配比，繪制設計級配曲線，分別位于工程設計級配范圍的上方、中值及下方。設計合成級配不得有太多的鋸齒形交錯，且在0.3mm0.6mm范圍內不出現“駝峰”。當反復調整不能滿意時，宜更換材料設計。B.4.4根據當地的實踐經驗選擇適宜的瀝青用量，分別制作幾組級配的馬歇爾試件，測定VMA，初選一組滿足或接近設

10、計要求的級配作為設計級配。B.5 馬歇爾試驗B.5.1 配合比設計馬歇爾試驗技術標準按本規(guī)范第5章的規(guī)定執(zhí)行。B.5.2 瀝青混合料試件的制作溫度按本規(guī)范5.2.3規(guī)定的方法確定，并與施工實際溫度相一致，普通瀝青混合料如缺乏粘溫曲線時可參照表B.5.2執(zhí)行，改性瀝青混合料的成型溫度在此基礎上再提高1020。表B.5.2 熱拌普通瀝青混合料試件的制作溫度() 施 工 工 序石油瀝青的標號50號70號90號110號130號 瀝青加熱溫度160170155165150160145155140150 礦料加熱溫度集料加熱溫度比瀝青溫度高1030(填料不加熱) 瀝青混合料拌和溫度150170145165

11、140160135155130150 試件擊實成型溫度140160135155130150125145120140注：表中混合料溫度，并非拌和機的油浴溫度，應根據瀝青的針入度、粘度選擇，不宜都取中值。B.5.3 按式B.5.3 計算礦料混合料的合成毛體積相對密度sb。 (B.5.3) 式中：P1、P2、Pn為各種礦料成分的配比，其和為100；1、2、n為各種礦料相應的毛體積相對密度，粗集料按T 0304方法測定，機制砂及石屑可按T 0330方法測定，也可以用篩出的2.36mm4.75mm部分的毛體積相對密度代替，礦粉(含消石灰、水泥)以表觀相對密度代替。注：¬ 瀝青混合料配合比設計時

12、，均采用毛體積相對密度(無量綱)，不采用毛體積密度，故無需進行密度的水溫修正。 ­生產配合比設計時，當細料倉中的材料混雜各種材料而無法采用篩分替代法時，可將0.075mm部分篩除后以統(tǒng)貨實測值計算。B.5.4 按式B.5.4計算礦料混合料的合成表觀相對密度sa。 (B.5.4)式中：P1、P2、Pn為各種礦料成分的配比，其和為100, 為各種礦料按試驗規(guī)程方法測定的表觀相對密度。 B.5.5按式B.5.5-1或按式B.5.5-2預估瀝青混合料的適宜的油石比Pa或瀝青用量為Pb。 (B.5.5-1) (B.5.5-2)式中：Pa¾¾預估的最佳油石比(與礦料總量的百分

13、比)，()； Pb¾¾預估的最佳瀝青用量(占混合料總量的百分數)，()； Pa1 ¾¾已建類似工程瀝青混合料的標準油石比，()； sb¾¾集料的合成毛體積相對密度； sb1¾¾已建類似工程集料的合成毛體積相對密度。注：作為預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對密度。B.5.6 確定礦料的有效相對密度 B.5.6.1 對非改性瀝青混合料，宜以預估的最佳油石比拌和2組的混合料，采用真空法實測最大相對密度，取平均值。然后由式B.5.6.1反算合成礦料的有效相對密度se。 (B.5.6.1)式中：se&

14、#190;¾合成礦料的有效相對密度； Pb¾¾試驗采用的瀝青用量(占混合料總量的百分數)，()； t¾¾試驗瀝青用量條件下實測得到的最大相對密度，無量綱；b瀝青的相對密度(25/25) ，無量綱。 B.5.6.2對改性瀝青及SMA等難以分散的混合料，有效相對密度宜直接由礦料的合成毛體積相對密度與合成表觀相對密度按式(B.5.6.2)計算確定，其中瀝青吸收系數C值根據材料的吸水率由式(B.5.6.3)求得，材料的合成吸水率按式(B.5.6.4)計算： (B.5.6.2) C = 0.033 wx 2 - 0.2936 wx + 0.9339 (B

15、.5.6.3) (B.5.6.4)式中：se¾¾合成礦料的有效相對密度； C¾¾合成礦料的瀝青吸收系數，可按礦料的合成吸水率從式(B.5.6.3)求??； wx¾¾合成礦料的吸水率，按式(B.5.6.4)求取，； sb¾¾材料的合成毛體積相對密度，按式(B.5.3)求取，無量綱；sa ¾¾材料的合成表觀相對密度，按式(B.5.4)求取，無量綱。B.5.7 以預估的油石比為中值，按一定間隔(對密級配瀝青混合料通常為0.5%，對瀝青碎石混合料可適當縮小間隔為0.3%0.4)，取5個或5個以上不同的油石

16、比分別成型馬歇爾試件。每一組試件的試樣數按現行試驗規(guī)程的要求確定，對粒徑較大的瀝青混合料，宜增加試件數量。注：5個不同油石比不一定選整數，例如預估油石比4.8，可選3.8、4.3、4.8、5.3、5.8等。B.5.6.1中規(guī)定的實測最大相對密度通常與此同時進行。B.5.8測定壓實瀝青混合料試件的毛體積相對密度f和吸水率，取平均值。測試方法應遵照以下規(guī)定執(zhí)行： B.5.8.1 通常采用表干法測定毛體積相對密度； B.5.8.2 對吸水率大于2的試件，宜改用蠟封法測定的毛體積相對密度。注：對吸水率小于0.5的特別致密的瀝青混合料，在施工質量檢驗時，允許采用水中重法測定的表觀相對密度作為標準密度，鉆

17、孔試件也采用相同方法。但配合比設計時不得采用水中重法。B.5.9確定瀝青混合料的最大理論相對密度B.5.9.1對非改性的普通瀝青混合料，在成型馬歇爾試件的同時，按B.5.6.1的要求用真空法實測各組瀝青混合料的最大理論相對密度ti。當只對其中一組油石比測定最大理論相對密度時，也可按式(B.5.9.-1)或(B.5.9-2)計算其他不同油石比時的最大理論相對密度ti。B.5.9.2 對改性瀝青或SMA混合料宜按式(B.5.9.-1)或(B.5.9-2)計算各個不同瀝青用量混合料的最大理論相對密度。 (B.5.9-1) (B.5.9-2)式中：ti相對于計算瀝青用量Pbi時瀝青混合料的最大理論相對

18、密度，無量綱；Pai所計算的瀝青混合料中的油石比，； Pbi所計算的瀝青混合料的瀝青用量，PbiPai /(1+ Pai)，； Psi所計算的瀝青混合料的礦料含量，Psi100Pbi，；se礦料的有效相對密度，按式(B.5.6.1)或(B.5.6.2)計算，無量綱；b瀝青的相對密度(25/25) ，無量綱。B.5.10 按式(B.5.10-1)、(B.5.10-2)、(B.5.10-3)計算瀝青混合料試件的空隙率、礦料間隙率VMA、有效瀝青的飽和度VFA等體積指標，取1位小數，進行體積組成分析。 (B.5.10-1) (B.5.10-2) (B.5.10-3)式中：VV試件的空隙率，； VMA

19、試件的礦料間隙率，； VFA試件的有效瀝青飽和度(有效瀝青含量占VMA的體積比例)，；f按B.5.8測定的試件的毛體積相對密度，無量綱；t瀝青混合料的最大理論相對密度，按B.5.9的方法計算或實測得到，無量綱； Ps各種礦料占瀝青混合料總質量的百分率之和，即Ps =100-Pb，；sb礦料混合料的合成毛體積相對密度，按式(B.5.3)計算。B.5.11進行馬歇爾試驗，測定馬歇爾穩(wěn)定度及流值。B.6 確定最佳瀝青用量(或油石比)B.6.1按圖B.6.1的方法，以油石比或瀝青用量為橫坐標，以馬歇爾試驗的各項指標為縱坐標，將試驗結果點入圖中，連成圓滑的曲線。確定均符合本規(guī)范規(guī)定的瀝青混合料技術標準的

20、瀝青用量范圍OACminOACmax。選擇的瀝青用量范圍必須涵蓋設計空隙率的全部范圍，并盡可能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，并使密度及穩(wěn)定度曲線出現峰值。如果沒有函蓋設計空隙率的全部范圍，試驗必須擴大瀝青用量范圍重新進行。注：繪制曲線時含VMA指標，且應為下凹型曲線，但確定OACminOACmax時不包括VMA。B.6.2根據試驗曲線的走勢，按下列方法確定瀝青混合料的最佳瀝青用量OAC1。 B.6.2.1在曲線圖B.6.1上求取相應于密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標空隙率(或中值)、瀝青飽和度范圍的中值的瀝青用量a1、a2、a3、a4。按式B.6.2.1取平均值作為OAC1。OAC1= (a1十a2

21、十a3十a4)/4 (B.6.2.1) B.6.2.2如果在所選擇的瀝青用量范圍未能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，按式(B.6.2-2)求取3者的平均值作為OAC1。OAC1= (a1十a2十a3)/3 (B.6.2.2) B.6.2.3對所選擇試驗的瀝青用量范圍，密度或穩(wěn)定度沒有出現峰值(最大值經常在曲線的兩端)時，可直接以目標空隙率所對應的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須介于OACminOACmax的范圍內。否則應重新進行配合比設計。B.6.3 以各項指標均符合技術標準(不含VMA)的瀝青用量范圍OACminOACmax的中值作為OAC2。OAC2=(OACmin十OACmax)/2

22、(B.6.3)B.6.4 通常情況下取OAC1及OAC2的中值作為計算的最佳瀝青用量OAC。OAC=(OAC1十OAC2)/2 (B.6.4)B.6.5 按B.6.4計算的最佳油石比OAC，從圖B.6.1中得出所對應的空隙率和VMA值，檢驗是否能滿足本規(guī)范表5.3.4或表5.3.5關于最小VMA值的要求。OAC宜位于VMA凹形曲線最小值的貧油一側。當空隙率不是整數時，最小VMA按內插法確定，并將其畫入圖B.6.1中。B.6.5檢查圖B.6.1中相應于此OAC的各項指標是否均符合馬歇爾試驗技術標準。B.6.6根據實踐經驗和公路等級、氣候條件、交通情況，調整確定最佳瀝青用量OAC。 B.6.6.1

23、調查當地各項條件相接近的工程的瀝青用量及使用效果，論證適宜的最佳瀝青用量。檢查計算得到的最佳瀝青用量是否相近，如相差甚遠，應查明原因，必要時重新調整級配，進行配合比設計。 B.6.6.2 對炎熱地區(qū)公路以及高速公路、一級公路的重載交通路段，山區(qū)公路的長大坡度路段，預計有可能產生較大車轍時，宜在空隙率符合要求的范圍內將計算的最佳瀝青用量減小0.10.5作為設計瀝青用量。此時，除空隙率外的其他指標可能會超出馬歇爾試驗配合比設計技術標準，配合比設計報告或設計文件必須予以說明。但配合比設計報告必須要求采用重型輪胎壓路機和振動壓路機組合等方式加強碾壓，以使施工后路面的空隙率達到未調整前的原最佳瀝青用量時

24、的水平，且滲水系數符合要求。如果試驗段試拌試鋪達不到此要求時，宜調整所減小的瀝青用量的幅度。 B.6.6.3 對寒區(qū)公路、旅游公路、交通量很少的公路，最佳瀝青用量可以在OAC的基礎上增加0.10.3，以適當減小設計空隙率，但不得降低壓實度要求。圖B.6.1馬歇爾試驗結果示例注:圖中a1=4.2%,a2=4.25%,a3=4.8%,a4=4.7%OAC1=4.49(由4個平均值確定),OACmin=4.3，OACmax=5.3，OAC2=4.8，OAC=4.64。此例中相對于空隙率4的油石比為4.6B.6.7 按式(B.6.7-1)及(B.6.7-2)計算瀝青結合料被集料吸收的比例及有效瀝青含量

25、。 (B.6.7-1) (B.6.7-2)式中：Pba瀝青混合料中被集料吸收的瀝青結合料比例， Pbe瀝青混合料中的有效瀝青用量， se集料的有效相對密度，按式(B.5.6.1)計算，無量綱； sb¾¾材料的合成毛體積相對密度，按式(B.5.3)求取，無量綱； b瀝青的相對密度(25/25) ，無量綱； Pb瀝青含量，； Ps各種礦料占瀝青混合料總質量的百分率之和，即Ps =100-Pb，。注：如果需要，可按式(B.6.7-3)及(B.6.7-4)計算有效瀝青的體積百分率Vb及礦料的體積百分率Vg。 (B.6.7-3) Vg=100-(VbeVV) (B.6.7-4)B.6

26、.8 檢驗最佳瀝青用量時的粉膠比和有效瀝青膜厚度 B.6.8.1按式B.6.8.1計算瀝青混合料的粉膠比，宜符合0.61.6的要求。對常用的公稱最大粒徑為13.2mm19mm的密級配瀝青混合料，粉膠比宜控制在0.81.2范圍內。 (B.6.8.1) 式中：FB粉膠比，瀝青混合料的礦料中0.075mm通過率與有效瀝青含量的比值，無量綱； P0.075礦料級配中0.075mm的通過率(水洗法)，； Pbe有效瀝青含量，。 B.6.8.2 按式B.6.8.2的方法計算集料的比表面，按式B.6.8.3估算瀝青混合料的瀝青膜有效厚度。各種集料粒徑的表面積系數按表B.6.8采用。SA=(Pi×F

27、AI) (B.6.8.2) (B.6.8.3)式中：SA集料的比表面積，m2/kg。 Pi各種粒徑的通過百分率，； FAi相應于各種粒徑的集料的表面積系數，如表B.6.8所列； DA瀝青膜有效厚度，m； Pbe有效瀝青含量，； b瀝青的相對密度(25/25) ，無量綱。注：各種公稱最大粒徑混合料中大于4.75mm尺寸集料的表面積系數FA均取0.0041，且只計算一次，4.75mm以下部分的FAi如表B.6.8示例。該例的SA6.60 m2/kg。若混合料的有效瀝青含量為4.65，瀝青的相對密度1.03，則瀝青膜厚度為DA=4.65/1.03/6.60×106.83m。表B.6.8 集

28、料的表面積系數計算示例篩孔尺寸(mm)191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075集料比表面總和SA(m2/kg)表面積系數FAi0.00410.00410.00820.01640.02870.06140.12290.3277通過百分率Pi(%)1009285766042322316126比表面FAi×Pi (m2/kg)0.410.250.340.520.660.981.471.976.60B.7 配合比設計檢驗B.7.1對用于高速公路和一級公路的密級配瀝青混合料，需在配合比設計的基礎上按本規(guī)范要求進行各種使用性能的檢驗，不符合要求的瀝青混合料，必須