熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì) (AC-13)（h）

1、熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì) (AC-13)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1設(shè)計(jì)資料(1) 道路等級：某東南沿海高速公路交通繁重，設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量超過1000萬軸次。(2) 氣候分區(qū)：根據(jù)瀝青與瀝青混合料氣候分區(qū)，該地區(qū)最熱月平均最高氣溫大于30，年極端最低氣溫高于-9，年降水量大于1000mm，屬于(14)夏炎熱冬溫潮濕氣候分區(qū)。(3) 供應(yīng)材料：在材料供應(yīng)情況調(diào)查的基礎(chǔ)上，確定瀝青采用70#，質(zhì)量符合A等級要求；碎石有各種規(guī)格的玄武巖軋制的碎石料，其材性與加工性均符合規(guī)范要求；礦粉為石灰石專門加工磨細(xì)的石粉。2設(shè)計(jì)要求(1) 混合料類型：所設(shè)計(jì)瀝青混合料為高速公路某路段上面層重新加鋪使用，為防止?jié)B水宜采用密級配

2、混合料，最大公稱粒徑為13.2mm，但要求保證足夠的抗滑性。據(jù)此，瀝青混合料類型為AC-13。(2) 設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定集料級配，并由此確定各檔碎石材料的配合比例；確定瀝青用量(或油石比)；瀝青用量合理性檢驗(yàn)；瀝青混合料性能檢驗(yàn)。二、材料的密度測試在配合比設(shè)計(jì)前，對工程所提供的05mm、510mm、1015mm三種碎石材料、石灰石礦粉以及瀝青材料進(jìn)行密度測試。對510mm、1015mm兩種碎石材料測試了表觀密度和毛體積密度；05mm石屑與礦粉由于測試毛體積密度比較麻煩，且不容易測試準(zhǔn)確，故作為瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)可以只測試表觀密度，并認(rèn)為可以代替毛體積密度。幾種材料密度測試結(jié)果列于表1。材料密度測

3、試結(jié)果 表1材 料表觀密度(g/cm3)毛體積密度(g/cm3)lO15mm3.0652.909510mm3.0662.935O5mm3.015石灰石礦粉2.712瀝青1.026三、礦質(zhì)集料配合比設(shè)計(jì)將上述幾種碎石材料進(jìn)行篩分，并計(jì)算得通過百分率，試驗(yàn)結(jié)果列于表2。根據(jù)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F402004)，對于AC13型密級配瀝青混合料級配范圍也列于表2中?，F(xiàn)行規(guī)范所列AC-13級配范圍較寬，因此在實(shí)際確定級配線時(shí)并不能簡單地取其中值，而應(yīng)根據(jù)道路的具體要求確定目標(biāo)級配線。由于該高速公路交通繁重，屬重交通道路，必須充分考慮其抗車轍、抗滑等性能。根據(jù)規(guī)范要求，宜采用粗型密級配，并控

4、制2.36mm篩孔通過率不大于40。在配合設(shè)計(jì)過程中，對于礦粉用量一般可取56，故確定為6。然后給定碎石材料的配合比例，在計(jì)算機(jī)上即可得到合成集料的級配曲線，為了獲得粗型級配，特別注意將4.75mm、2.36mm和1.18mm篩孔的通過率向下限移動，并通過反復(fù)給定幾種碎石材料的配合比例，最后將級配曲線調(diào)整到滿意的位置，由此確定得各檔碎石材料的配合比例，見表2。集料合成級配曲線與所推薦的級配范圍，見圖1。集料篩分與配合比 表2篩孔(mm)通過率()及配合比合成級配()規(guī)范級配()1015mm510mm05mm礦粉252841616100.0100.0100.0100.010010013.294.

5、398.0100.0100.098.0901009.528.775.3100.0100.075.368854.751.447.580.1100.052.538682.360.02.369.1100.035.024501.180.00.046.4100.025.O15380.60.00.032.7100.019.410280.30.00.017.6100.013.27200.150.00.010.2100.010.25150.0750.00.02.480.05.848圖1 級配曲線 四、馬歇爾試驗(yàn) 1.成型馬歇爾試件 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，AC-13的油石比大約為5，故分別按4.2、4.6、5.0、5.4、

6、5.8五種油石比，與上述配合比例的合成集料成型馬歇爾試件。瀝青混合料拌和時(shí)，集料加熱溫度約180，瀝青加熱溫度約160165，混合料拌和溫度約165，試件擊實(shí)溫度約150，兩面各擊實(shí)75次，試件成型后在試模內(nèi)自然冷卻至次日脫模。2.馬歇爾試驗(yàn)(1) 測定試件體積參數(shù)按試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的方法測定試件的毛體積密度、并計(jì)算得試件的體積參數(shù)。計(jì)算合成集料的毛體積相對密度sb。：計(jì)算合成集料的表觀相對密度sa：計(jì)算合成集料的吸水率wx： 計(jì)算合成集料有效相對密度ec：計(jì)算理論密度t：將油石比Pa4.2，礦質(zhì)集料的有效相對密度ec2.9993以及瀝青的密度b1.026代入公式：同樣計(jì)算得到油石比4.6、5.0

7、、5.2和5.8所相應(yīng)的最大理論相對密度，并均列于表3-28中。計(jì)算試件空隙率VV：由試驗(yàn)測得油石比Pa為4.2的試件毛體積密度f2.499，由下式計(jì)算得試件空隙率：同樣方法計(jì)算得油石比4.6、5.0、5.2和5.8所對應(yīng)的試件空隙率，并均列于表3-28中。計(jì)算試件礦料間隙率VMA：由混合料的礦料合成毛體積相對密度sb2.946以及油石比Pa4.2，計(jì)算試件礦料占質(zhì)量百分率Ps及礦料間隙率VMA：目樣方法計(jì)算得油石比4.6、5.0、5.2和5.8相應(yīng)試件礦料間隙率，也均列于表3中。計(jì)算試件的有效瀝青飽和度VFA：根據(jù)試件的礦料間隙率、空隙率按下式計(jì)算有效瀝青飽和度。對于油石比Pa4.2：同樣方

8、法計(jì)算得油石比4.6、5.0、5.2和5.8相應(yīng)試件的有效瀝青飽和度，也一并列于表3中。馬歇爾試件的體積參數(shù) 表3油石比()瀝青含量()最大理論相對密度毛體積相對密度空隙率()礦料間隙率()有效瀝青飽和度()4.24.032.7842.49910.218.645.24.64.402.7652.5319.1517.948.95.04.762.7482.5736，3716.862.15.45.122.7302.6004。8016.370.15.85.482.7132.5984.2416.674.5(2)馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，測定馬歇爾穩(wěn)定度和流值，測試結(jié)果列于表4。穩(wěn)定度與流值 表4油石比()

9、穩(wěn)定度(kN)流值(O.1mm)勁度模量(kN/mm)4.29.225.523.464.610.830.733.165.011.931.037.725.411.132.035.525.810.O33.533.503.確定最佳油石比(1)繪制體積參數(shù)與油石比關(guān)系曲線(圖2圖6)(2)確定最佳油石比求算OAC1：由圖查得最大密度所對應(yīng)的油石比1=5.4，相應(yīng)于穩(wěn)定度最大值的油石比2=5.0，相應(yīng)于設(shè)計(jì)空隙率范圍的中值5%所對應(yīng)的油石比3=5.3，相應(yīng)于規(guī)定瀝青飽和度范圍的中值70%所對應(yīng)的油石比4=5.4。其平均值為OACl=(1+2+3+4)/4= (5.4+5.0+5.3+5.4)/4=5.3

10、求算OAC2：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，求滿足穩(wěn)定度、流值、飽和度以及空隙率要求的油石比共同范圍。顯而易見，其公共油石比范圍為4.25.8，其中值即為OAC25.0() 確定最佳油石比：OAC2=( OACl +OAC2)/2=(5.3+5.0)/2=5.2 由試驗(yàn)結(jié)果，瀝青混合料的最佳油石比為5.20，也即瀝青含量為4.94。 4.計(jì)算有效瀝青含量Pbe 瀝青混合料中，被集料吸收的瀝青結(jié)合料所占比例為有效瀝青體積百分率按下式計(jì)算：5.確定瀝青混合料的粉膠比所配制的瀝青混合料，按下式計(jì)算其粉膠比：一般來說，瀝青混合料的粉膠比宜為0.81.2，但如果在0.61.6范圍內(nèi)也是可以的。因此，該瀝青混合料的粉膠比

11、1.27略為偏高，但基本上符合要求的。6.按集料表面積估算混合料油石比按表5計(jì)算集料的表面積，SA為5.8438m2/kg。集料比表面積計(jì)算表 表5篩孔(mm)通過率()表面積系數(shù)(m2/kg)表面積(m2/kg)161000.4l0.4l13.298.00.41O.419.575.30.41O.4l4.7552.50.410.21522.3635.00.820.2871.1825.01.640.4100.619.42.870.55680.313.26.140.81050.1510.212.291.25360.0755.832.771.9007合計(jì)5.8438如果按瀝青厚度8為最合適計(jì)算，瀝青

12、密度以1.026計(jì)，則瀝青混合料有效瀝青的油石比估計(jì)為Pae=SADAb1000= 5.8438810-61.0261000=0.048即有效油石比為4.8，折合有效瀝青含量為4.6，與設(shè)計(jì)結(jié)果完全符合，說明混合料設(shè)計(jì)是合理的。 五、設(shè)計(jì)混合料路用性能檢驗(yàn) 1.高溫穩(wěn)定性性能檢驗(yàn) 采用車轍試驗(yàn)檢驗(yàn)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，首先按照上述試驗(yàn)確定的礦料配合比和最佳油石比成型車轍板試件。在溫度60、輪壓0.7MPa條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)，測得動穩(wěn)定度為1943次mm，符合規(guī)范大于1000次mm的要求。 2.抗水損害性能檢驗(yàn) 按照上述試驗(yàn)所確定的集料配合比和最佳油石比，重新成型馬歇爾試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)

13、和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)，以檢驗(yàn)瀝青混合料的抗水害性能。對瀝青混合料的抗水損害的檢驗(yàn)結(jié)果，見表6和表7。試驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的瀝青混合料抗水損害性能滿足規(guī)范要求。殘留馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn) 表6試件編號試驗(yàn)條件馬歇爾穩(wěn)定度(kN)浸水殘留穩(wěn)定度測試值平均值()160，O.5h9.610.392.2211.3310.1460，48h9.19.5510.069.4凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn) 表7試件編號試驗(yàn)條件劈裂強(qiáng)度(MPa)劈裂強(qiáng)度比測試值平均值()1凍融循環(huán)1.131.1582.921.2531.064未凍融0.91O.955O.8761.08 六、目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)成果匯總 瀝青混合料設(shè)計(jì)結(jié)果匯總列于表8。AC-13瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)成果 表8成果內(nèi)容篩孔尺寸(mm)1613.29.54.752