高速公路下面層AC25型瀝青混合料目標配合比設計方案

1、高速公路下面層AC-25型瀝青混合料目標配合比設計方案(二)設計內容1 .按公路工程集料試驗規(guī)程(JTGE42-2005)和公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程(JTJ052-2000)對原材料的各項物理力學指標進行試驗并判斷材料的性能；2 .按集料的篩分結果，并按公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTGF40-2004)中對AC-25型瀝青混凝土礦料級配范圍的要求，對其進行礦料組成設計，提出三個設計方案；3 .按公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTGF40-2004)和公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程(JTJ052-2000)的規(guī)定，分別對AC-25型瀝青混凝土三個設計方案進行馬歇爾試驗，并確定出最佳用油量；

2、4 .依據確定的最佳瀝青用量，分別對AC-25型瀝青混凝土三個設計方案進行車轍試驗；5 .依據確定的最佳瀝青用量，分別對AC-25型瀝青混凝土三個設計方案進行水穩(wěn)定性試驗；6 .依據確定的最佳瀝青用量，分別對AC-25型瀝青混凝土三個設計方案進行滲水試驗。(三)試驗過程受基質瀝青質量的影響，建設單位提出采用摻加低劑量SBS的改性瀝青，針對該情況，我部在前期已完成的下面層原基質瀝青混合料目標配合比設計的基礎上，對其進行了優(yōu)化及配合比試驗，通過檢驗瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和滲水系數，最終提出本項目下面層目標配合比設計的優(yōu)選方案。(四)原材料選用本項目下面層AC-25型瀝青混合料目標配合比設

3、計試驗所采用的集料為佛山三水田野石料場生產的石灰?guī)r，集料粒徑規(guī)格分別為S8(1025mm)S9(1020mm)S11(515mm)和S15(05mm)礦粉由石灰?guī)r磨細制成；水泥采用“粵花”牌32.5水泥；第一階段瀝青為殼牌新粵(佛山)瀝青有限公司生產的CBCS交通道路石油瀝青AH-70,第二階段瀝青為殼牌新粵(佛山)瀝青有限公司生產的低劑量SBS改性瀝青。AC-25型瀝青混凝土目標配合比設計（一）原材料試驗1 .瀝青試驗瀝青試驗嚴格按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTJ052-2000）的要求和方法進行，基質瀝青性能指標試驗結果見表1所列。殼牌新粵（佛山）重交通道路石油瀝青AH-70試驗

4、結果表1項目試驗結果設計要求試驗依據針入度(10C,100g,5s,0.1mm)16-T0604-2000針入度(15C,100g,5s,0.1mm)22-針入度(20C,100g,5s,0.1mm)36-針入度(25C,100g,5s,0.1mm)666080針入度(30C,100g,5s,0.1mm)112-針入度指數P.I-0.5-1.01.0延度(5cm/min,10C,cm)脆斷>15T0605-1993延度(5cm/min,15C,cm)>100>100軟化點（C）46.5/47.34754T0606-2000動力粘度(60C,Pa.s)-180240T0620-

5、2000運動粘度（135C,Pa.s）0.449實測T0619-1993運動粘度（165C,Pa.s）0.111實測閃點（C）>260>260T0611-1993含蠟量（蒸儲法）（）1.7>2.2T0615-2000溶解度（）99.8>99.5T0607-1993密度（15C）1.037實測T0603-1993旋轉薄膜加熱試驗（163C,5h）T0610-1993質量損失（）0.17>+0.8殘留針入度比（）61>61T0604-2000殘留延度(5cm/min,10C,cm)10>6T0605-1993殘留延度(5cm/min,15C,cm)66.3

6、>50注：試驗結果顯示，軟化點和殘留針入度接近低值，將影響瀝青的抗高溫變形能力和抗老化性能。根據表1中所測定不同溫度的運動粘度，繪制粘溫曲線，以確定適宜的瀝青混合料拌和及壓實溫度，如圖1所示，拌和溫度宜為153158C,壓實溫度宜為143147c圖1粘溫曲線改用摻加2%和3%SBS改性劑的低劑量改性瀝青后，嚴格按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTJ052-2000）的要求和方法對低劑量改性瀝青進行了相關試驗，改性瀝青性能指標試驗結果見表2所列。鑒于低劑量SB畋性瀝青已具有改性瀝青的特點，對其指標要求應高于基質瀝青，但個別指標略低于SBS（I-D）改性瀝青的要求，結合3%SBSf氐劑

7、量改性瀝青的指標才測結果，提出了表2中的指標檢測內容和要求范圍，作為本項目下面層施工過程中進場瀝青的質量評價標準。殼牌新粵（佛山）試驗結果表2項目試驗結果施工要求試驗依據摻2%SBS改性劑摻3%SBSH生劑針入度(15C,100g,5s,0.1mm)21.018.7-T0604-2000針入度(25C,100g,5s,0.1mm)63.458.7>65針入度(30C,100g,5s,0.1mm)101.9101.7-針入度指數P.I-0.9-1.3>-0.4延度(5cm/min,5,cm)41.347.3>25軟化點（C）51.358.1>55T0606-2000運動粘

8、度（135C,Pa.s）0.9332.044>3T0619-1993運動粘度（175C,Pa.s）0.1860.276實測閃點（C）->260T0611-1993溶解度（）->99.5T0607-1993彈性恢復(25C,%)7584>75T0662-2000密度（15C）-1.033實測T0603-1993旋轉薄膜加熱試驗（163C,5h）T0610-1993質量損失（）->+0.8殘留針入度比（）-75>65T0604-2000殘留延度(5cm/min,5,cm)-22>10T0605-19932 .瀝青與集料的粘附性試驗本試驗采用T0616-19

9、93中的水煮法，瀝青與粗集料粘附性試驗結果見表3、表4所列?；|瀝青與集料粘附性試驗結果表3基質瀝青與集料粘附性試驗后石料表面上瀝青膜剝落情況粘附性等級瀝青膜有少部分為水所移動，剝離面積百分率少于10%4備注所用石料為石灰?guī)r低劑量SBS改性瀝青與集料粘附性試驗結果表4低劑量改性瀝青與集料粘附性試驗后石料表面上瀝青膜剝落情況粘附性等級摻2%SBS改性劑摻3%SBS改性劑瀝青膜有少部分為水所移動，剝離面積百分率少于10%44備注所用石料為石灰?guī)r3 .集料試驗集料試驗嚴格按照公路工程集料試驗規(guī)程(JTGE42-2005)的要求和方法進行，粗、細集料試驗結果分別見表5、表6所列。粗集料試驗結果表5試驗

10、項目單位試驗結果規(guī)范標準試驗依據洛杉磯磨耗損失%->30T0317-2005壓碎值%19.8>25T0316-2005粘附性級4<4T0616-1993表觀相對密度1025mm卒石-2.749<2.50nf卒石2.747515mm卒石2.749吸水率1025mnf卒石%0.21>2.0nf卒石0.32515mm卒石0.36堅固性%->12T0314-2000沖擊值%->28T0322-2000軟石含量%->5T0320-2000針片狀顆粒含量（混合料）其中粒徑大于9.5mm其中粒徑小于9

11、.5mm%10.19.310.9>18>15>20T0312-2005水洗法0.075mm顆粒含量1025mm卒石%0.5>1m卒石0.6515mm卒石0.7各種集料的毛體積相對密度1025mm卒石-2.733-m卒石2.723515mm卒石2.722各種集料的松裝密度1025mm卒石t/cm31.437-m卒石1.478515mm卒石1.491各種集料的干搗密度1025mm卒石t/cm31.590-1020mm卒石1.604515mm卒石1.628細集料試驗結果表6試驗項目單位試

12、驗結果規(guī)范標準試驗依據表觀相對密度-2.760<2.50T0328-2005毛體積相對密度-T0304-2005緊裝密度g/cm31.696-T0331-1994砂當量%61<60T0334-2005堅固性%->12T0340-2005亞甲藍值g/cm3->25T0349-2005棱角性（流動時間）s-<30T0345-2005注：1）石屑的砂當量值偏低，應加強碎石生產過程中的除塵效果，減少已開采碎石被山體泥土污染，止匕外,對礦料的一些指標要求缺乏相應的檢測，不利于對面層礦料的質量控制，應按要求頻率進行檢測。4 .礦粉及水泥試驗礦粉及水泥試驗結果見表7所列礦粉及水

13、泥技術指標表7試驗項目單位試驗結果規(guī)范標準試驗依據表觀相對密度礦粉t/m2.773<2.50T0352-2000水泥3.050礦粉親水系數-0.87<1T0353-2000含水量%0.09>1T0332-2005塑性指數-2<4T0354-2000粒度范圍<0.6mm<0.15mm<0.075mm%100(100)93.5(100)79.5(99.5)1009010075100T0351-2000注：括號內數值為水泥粒度范圍（二）AC-25型瀝青混凝土目標配合比設計在目標配合比設計推薦的優(yōu)選級配方案及最佳油石比3.8%的基礎上，方案R采用摻加2%和3%

14、SBS改性劑的低劑量改性瀝青，對3.5%、3.8%、4.1%三個油量進行馬歇爾試驗，方案田采用摻加3%SBSS：性劑的低劑量改性瀝青，對3.5%、3.8%、4.1%三個油量進行馬歇爾試驗。1 .摻2%SBS改性劑的改性瀝青目標配合比試驗（方案H）1）原材料篩分及合成級配AC-25型瀝青混凝土合成礦料級配組成（方案n）表8篩孔尺寸（mm）原材料級配通過百分率（）合成級配（%）規(guī)范推薦范圍（%）1025mm碎石1020mm碎石515mm碎石05mm石屑礦粉水泥37.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.010031.599.2100.0100.0100.0100.0

15、100.099.910026.588.4100.0100.0100.0100.0100.098.19010019.02.994.9100.0100.0100.0100.083.3759016.00.770.8100.0100.0100.0100.077.7658313.20.623.699.7100.0100.0100.067.257769.50.61.079.0100.0100.0100.055.945654.750.60.74.799.7100.0100.032.924522.360.50.70.873.1100.0100.023.916421.180.50.70.747.1100.010

16、0.016.212330.60.50.70.733.3100.0100.012.28240.30.50.70.724.499.2100.09.65170.150.50.60.719.393.5100.08.04130.0750.50.60.710.079.599.55.137摻配比例（%）16.022.030.729.31.01.0/2)方案n礦料合成級配曲線如圖2所示師孔尺寸(mm)率分百過通 00000000000 19876543210下限一.一上限中值一AC-25目標配合比圖2AC-25型(方案H)礦料合成級配曲線圖3)馬歇爾試驗結果及最佳瀝青用量確定馬歇爾試驗結果見表9。AC-25型

17、瀝青混合料馬歇爾試驗結果表9試件組號油石比(%)試件相對密度空隙率(%)礦料間隙率(%)瀝青飽和度(%)穩(wěn)定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.52.4802.6054.812.561.710.5335.623.82.4962.5933.812.269.410.2936.134.12.4992.5823.212.374.110.4033.6技術要求-36>8+設計空隙率5570>8.01540注：1)瀝青加熱溫度控制在160C,上下浮動土5C;礦料加熱溫度為170180C;混合料拌和溫度為160C,上下浮動土5C;擊實溫度為148C;混合料廢棄溫度195C;2)瀝青混合料理論

18、最大相對密度采用計算法得出。最佳瀝青用量確定由表9得出的油石比與各項測定指標的關系曲線如圖3所示。油石比（%6.05.5%5.0（望隙空4.54.03.53.02.5202.5102.5002.4902.4802.470度密對相積體毛油石比（%10.5010.009.509.0011.00Ml度定穩(wěn)80.075.0%70.0和650飽65.060.055.03.513.84.1油石比（%油石比（%圖4 AC-25目標配合比確定瀝青用量圖根據曲線圖，由于穩(wěn)定度沒有出現峰值，所以采用目標空隙率4.0%對應的油石比作為OAC,可以得到：OAC=3.73%,OAC=3.67%各項指標均符合瀝青混合料技

19、術要求的瀝青油石比范圍為3.53.84%,最佳油石比的初始值OAC&此范圍內。根據OACffiOAJ結合省內類似工程的瀝青用量和使用效果、本項目公路等級和交通情況以及所在結構層位受力要求，綜合確定AC-25目標配合比的最佳油石比為：OAC=3.%。且OAC©于VMA3形曲線最小值的貧油一側，當OAC=3.%時，空隙率為4.1%,VMAfi為12.2%,滿足設計要求。4)最佳油石比馬歇爾試驗AC-25最佳油石比馬歇爾試驗結果表10試件組號油石比(%)試件相對密度空隙率(%)礦料間隙率(%)瀝青飽和度(%)穩(wěn)定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.72.4972.5973.9

20、12.168.210.0731.9技術要求-36)8+設計空隙率5570>8.01540注：1)瀝青加熱溫度控制在160C,上下浮動土5C;礦料加熱溫度為170180C;混合料拌和溫度為160C,上下浮動土5C;擊實溫度為148C;混合料廢棄溫度195C;2)瀝青混合料理論最大相對密度是采用計算法得出5)浸水馬歇爾試驗AC-25殘留穩(wěn)定度試驗結果表11油石比(%)浸水時間穩(wěn)定度(KN)殘留穩(wěn)定度(%)試驗結果平均值3.730min9.5410.0796.19.7511.309.6948h9.839.678.969.3810.52表126)凍融劈裂試驗油石比(%)試驗條件穩(wěn)定度(KN)劈裂

21、抗拉強度(MPa)凍融劈裂強度比(%)3.7未經受凍融循環(huán)8.770.84198.08.478.098.79經受凍融循環(huán)6.480.8247.869.639.04AC-25凍融劈裂試驗結果7)車轍試驗AC-25車轍試驗結果表13車轍板尺寸：300X300X50mm拌和溫度：160c碾壓溫度：140c行走距離：23±1cm輪壓：0.7MPa試驗編號試驗溫度(C)動穩(wěn)定度(次/mm)平均值(次/mm)6056255673572756678)滲水試驗AC-25滲水試驗結果表14試驗編號初始讀數時間(s)初始讀數(ml)終讀數時間(s)終讀數(ml)滲水系數(ml/min)010018034

22、0800100180330870100180360772 .摻3%SBS改性劑的改性瀝青目標配合比試驗(方案H)1)馬歇爾試驗結果及最佳瀝青用量確定馬歇爾試驗結果見表15。AC-25型瀝青混合料馬歇爾試驗結果表15試件組號油石比(%)試件相對密度空隙率(%)礦料間隙率(%)瀝青飽和度(%)穩(wěn)定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.52.4812.6054.712.4561.910.5431.423.82.4922.5933.912.3468.310.2027.934.12.5012.5823.112.2674.59.8730.9技術要求-36>8+設計空隙率5570>8.015

23、40注：1)瀝青加熱溫度控制在160C,上下浮動土5C;礦料加熱溫度為170180C;混合料拌和溫度為160C,上下浮動土5C;擊實溫度為148C;混合料廢棄溫度195C;2)瀝青混合料理論最大相對密度采用計算法得出。最佳瀝青用量確定由表15得出的油石比與各項測定指標的關系曲線如圖4所示。根據曲線圖，由于穩(wěn)定度沒有出現峰值，所以采用目標空隙率4.0%對應的油石比作為OAG可以得到：OAC=3.78%,OAC=3.70%各項指標均符合瀝青混合料技術要求的瀝青油石比范圍為3.53.89%,最佳油石比的初始值OACft此范圍內。根據OACffiOAJ結合省內類似工程的瀝青用量和使用效果、本項目公路等

24、級和交通情況以及所在結構層位受力要求，綜合確定AC-25目標配合比的最佳油石比為:OAC=3.射。當OAC=3.配時，空隙率為3.9%,VMAB為12.3%,滿足設計要求度密對相積體毛2.5202.5102.5002.4902.4802.4703.53.84.1油石比（為80.075.0%70.0和650飽65.060.055.03.513.84.1油石比（%Ml度定穩(wěn)11.0010.5010.0000995358y%1率隙間料礦圖5 AC-25目標配合比確定瀝青用量圖2)最佳油石比馬歇爾試驗AC-25最佳油石比馬歇爾試驗結果表16試件組號油石比(%)試件相對密度空隙率(%)礦料間隙率(%)瀝

25、青飽和度(%)穩(wěn)定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.82.4932.5933.912.368.610.4728.4技術要求-36>8+設計空隙率5570>8.01540注：1)瀝青加熱溫度控制在160C,上下浮動土5C;礦料加熱溫度為170180C;混合料拌和溫度為160C,上下浮動土5C;擊實溫度為148C;混合料廢棄溫度195C;2)瀝青混合料理論最大相對密度是采用計算法得出3)浸水馬歇爾試驗AC-25殘留穩(wěn)定度試驗結果表17油石比(%)浸水時間穩(wěn)定度(KN)殘留穩(wěn)定度(%)試驗結果平均值3.830min10.2310.2097.19.3910.4810.7148h10

26、.019.9110.3210.099.394)凍融劈裂試驗AC-25凍融劈裂試驗結果表18油石比(%)試驗條件穩(wěn)定度(KN)劈裂抗拉強度(MPa)凍融劈裂強度比(%)3.8未經受凍融循環(huán)9.661.01592.110.4610.2510.47經受凍融循環(huán)9.000.93510.119.988.525)車轍試驗AC-25車轍試驗結果表19車轍板尺寸：300X300X50mm拌和溫度：160c碾壓溫度：140c行走距離：23±1cm輪壓：0.7MPa試驗編號試驗溫度(C)動穩(wěn)定度(次/mm)平均值(次/mm)6070797138692374126)滲水試驗AC-25滲水試驗結果表20試驗

27、編號初始讀數時間(s)初始讀數(ml)終讀數時間(s)終讀數(ml)滲水系數(ml/min)0100180354850100180200330100180252513,摻3%SBS改性劑的改性瀝青目標配合比試驗(方案出)1)原材料篩分及合成級配AC-25型瀝青混凝土合成礦料級配組成(方案出)表21篩孔尺寸(mm)原材料級配通過百分率()合成級配(%)規(guī)范推薦范圍(%)1025mm碎石1020mm碎石515mm碎石05mm石屑礦粉水泥37.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.010031.599.2100.0100.0100.0100.0100.099.9100

28、26.588.4100.0100.0100.0100.0100.098.39010019.02.994.9100.0100.0100.0100.084.4759016.00.770.8100.0100.0100.0100.079.1658313.20.623.699.7100.0100.0100.069.257769.50.61.079.0100.0100.0100.057.545654.750.60.74.799.7100.0100.031.724522.360.50.70.873.1100.0100.022.916421.180.50.70.747.1100.0100.015.612330

29、.60.50.70.733.3100.0100.011.88240.30.50.70.724.499.2100.09.35170.150.50.60.719.393.5100.07.84130.0750.50.60.710.579.599.55.237摻配比例(%)15.020.634.527.91.01.0/2)方案出礦料合成級配曲線如圖5所示)_率分白過通 OOOOOOOO 876543210735 135 62Qy 612 31 5 95/ 463 28 16 O3 O51 O5/0 O篩孔尺寸(mm)下限上限中值AC-25目標配合比圖5AC-25型(方案出)礦料合成級配曲線圖3)馬歇爾

30、試驗結果及最佳瀝青用量確定表22馬歇爾試驗結果見表22。試件組號油石比(%)試件相對密度空隙率(%)礦料間隙率(%)瀝青飽和度(%)穩(wěn)定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.52.4812.6064.812.4661.410.6231.423.82.4922.5943.912.3168.111.5227.934.12.5012.5833.312.2472.810.6930.9技術要求-36>8+設計空隙率5570>8.01540AC-25型瀝青混合料馬歇爾試驗結果注：1)瀝青加熱溫度控制在160C,上下浮動土5C;礦料加熱溫度為170180C;混合料拌和溫度為160C,上下浮動

31、土5C;擊實溫度為148C;混合料廢棄溫度195C;2)瀝青混合料理論最大相對密度采用計算法得出。最佳瀝青用量確定由表22得出的油石比與各項測定指標的關系曲線如圖6所示。度算相積體毛2.5202.5102.5002.4902.4802.470一214.13.53.8油石比（%050505050655443322 立工十隙空立得和飽Ml度定穩(wěn)12.0011.5011.0010.5010.009.509.004.13.53.8油石比（%或1率隙間料礦3.8油石比()穩(wěn)定度(KN)-空隙率(%)飽和度(%)流值(0.1mm)-公共范圍圖6AC-25目標配合比確定瀝青用量圖根據曲線圖，由于穩(wěn)定度沒有出

32、現峰值，所以采用目標空隙率4.0%對應的油石比作為OAC,可以得到：OAC=3.79%,OAC=3.71%各項指標均符合瀝青混合料技術要求的瀝青油石比范圍為3.53.92%,最佳油石比的初始值OAC&此范圍內。根據OACffiOAJ結合省內類似工程的瀝青用量和使用效果、本項目公路等級和交通情況以及所在結構層位受力要求，綜合確定AC-25目標配合比的最佳油石比為：OAC=3.射。當OAC=3.配時，空隙率為3.9%,VMAB為12.3%,滿足設計要求。4)最佳油石比馬歇爾試驗AC-25最佳油石比馬歇爾試驗結果表23試件組號油石比(%)試件相對密度空隙率(%)礦料間隙率(%)瀝青飽和度(%

33、)穩(wěn)定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.82.4912.5943.9612.3567.811.5930.5技術要求-36)8+設計空隙率5570>8.01540注：1)瀝青加熱溫度控制在160C,上下浮動土5C;礦料加熱溫度為170180C;混合料拌和溫度為160C,上下浮動土5C;擊實溫度為148C;混合料廢棄溫度195C;2)瀝青混合料理論最大相對密度是采用計算法得出5)浸水馬歇爾試驗AC-25殘留穩(wěn)定度試驗結果表24油石比(%)浸水時間穩(wěn)定度(KN)殘留穩(wěn)定度(%)試驗結果平均值3.830min10.6811.5989.212.1412.6210.9248h10.0210.349.8810.0611.40表256）凍融劈裂試驗油石比（%）試驗條件穩(wěn)定度（KN）劈裂抗拉強度（MPa）凍融劈裂強度比（%）3.8未經受凍融循環(huán)10.491.03694.59.3110.4911.96經受凍融循環(huán)9.220.9799.9010.809.99AC-25凍融劈裂試驗結果7）車轍試驗AC-25車轍試驗結果表26車轍板尺寸：300X300X50mm拌和溫度：160c碾壓溫度：140c行走距離：23