瀝青混合料配合比設計工程實例

瀝青混合料配合比設計工程實例[題目]試設計某高速公路瀝青混凝土路面用瀝青混合料的配合組成。[原始資料]1.道路等級高速公路；2.路面類型AC-16瀝青混凝土；3.結(jié)構(gòu)層位三層式瀝青混凝土的上面層；4.氣候條件最低月平均氣溫-8℃；

5.材料性能（1）瀝青材料

可供應A級70號和90號兩種道路石油瀝青。經(jīng)檢驗各項技術性能均符合要求。（2）礦質(zhì)材料1）碎石和石屑:石灰石軋制碎石，飽水抗壓強度12OMPa，洛杉磯磨耗率12%,粘附性(水煮法)Ⅴ級,視密度2.70g/cm3；2）砂:黃砂(中砂),含泥量及泥塊量均<1%,視密度2.65g/cm33）礦粉:石灰石磨細石粉，粒度范圍符合技術要求，無團粒結(jié)塊，視密度2.58g/cm3。[設計要求]1.根據(jù)道路等級、路面類型和結(jié)構(gòu)層位，確定瀝青混凝土類型，并選擇礦質(zhì)混合料的級配范圍。根據(jù)現(xiàn)有各種礦質(zhì)材料的篩析結(jié)果，采用圖解法確定各種礦料的配合比，并依據(jù)題意對高速公路要求組配的礦質(zhì)混合料的級配進行調(diào)整。2.通過馬歇爾試驗，確定最佳瀝青用量。3.最佳瀝青用量按水穩(wěn)定性檢驗和抗車轍能力校核。[解]1.礦質(zhì)混合料配合組成設計（1）確定瀝青混合料類型由題意，為使高速公路上面層具有較好的抗滑性，選用中粒式AC-16型瀝青混凝土混合料。（2）確定礦質(zhì)混合料級配范圍按表1查出中粒式AC-16型瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料級配范圍，經(jīng)調(diào)整后的工程級配范圍如表1。級配類型篩孔尺寸(方孔篩)/mm16.O13.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-16瀝青混凝土工程級配范圍下限9076603420139754上限10092806248362618148表1礦質(zhì)混合料要求級配范圍/%

（3）礦質(zhì)混合料配合比設計①礦質(zhì)集料篩分試驗

現(xiàn)場取樣進行篩分試驗:碎石選用三種規(guī)格：10～20mm、5～10mm、3～5mm石屑黃砂礦粉

六種礦質(zhì)集料的篩析結(jié)果列于下表。表2六種集料的篩分結(jié)果材料名稱篩孔尺寸（方篩孔）/mm16.O13.29.54.752.361.180.60.30.150.075通過百分率/%碎石10～20mm10088.616.6O.4O.30.30.30.30.30.25～10mm10010099.78.70.70.70.70.70.70.63～5mm10010010094.73.70.50.50.50.50.3石屑10010010010097.267.840.530.220.64.2黃砂10010010010087.962.246.43.73.11.9礦粉10010010010010010010099.896.284.7②組成材料配合比設計計算采用圖解法設計組成材料配合比，如附圖1所示。由圖解法確定各種材料用量為10～20mm碎石:5～10mm碎石:3～5mm，碎石:石屑:黃砂:礦粉=34.5%:24%:10.5%:11.5%:13%:6.5%。③調(diào)整配合比從附圖1可以看出，計算的合成級配曲線接近級配范圍中值。由于高速公路交通量大、軸載重，為使瀝青混合料具有較高的高溫穩(wěn)定性，合成級配曲線應偏向級配曲線范圍的下限，為此配合比應做調(diào)整。

經(jīng)調(diào)整，各種材料的用量比例為：10～20mm碎石:5～10mm碎石:3～5mm碎石:石屑:黃砂:礦粉=42%:20%:14%:9%:10%:5%。

調(diào)整后合成級配曲線光滑平順，且接近級配曲線的下限。附圖1礦質(zhì)混合料配合比計算圖

附圖2礦質(zhì)混合料級配曲線圖

試件組號油石比/%技術指標毛體積密度ρs/g·cm-3空隙率VV/%礦料間隙率VMA/%瀝青飽和度VFA/%穩(wěn)定度MS/kN流值FL/mm123454.04.55.05.56.02.3282.3462.3562.3532.3485.84.73.62.92.517.917.617.417.718.462.569.877.580.283.58.79.710.510.29.82.12.32.52.83.7技術標準—3～6≥1365～75≥81.5～4表3馬歇爾試驗結(jié)果匯總表

（4）馬歇爾試驗結(jié)果分析①繪制瀝青用量—物理、力學指標關系圖

根據(jù)表3馬歇爾試驗結(jié)果匯總表，繪制瀝青用量與毛體積密度、空隙率、飽和度、礦料填隙率、穩(wěn)定度、流值的關系圖，如附圖3。

附圖3

油石比-馬歇爾試驗各項指標關系曲線圖

相應于密度最大值a1=5.20%，相應于穩(wěn)定度最大值a2=5.15%，相應于規(guī)定空隙率范圍中值a3=4.75%，相應于規(guī)定飽和度范圍中值a4=4.40%。②確定最佳瀝青用量初始值（OAC1）③確定最佳瀝青用量初始值（OAC2）由附圖3得，各指標符合瀝青混合料技術指標要求的瀝青用量范圍為：OACmin～OACmax=4.20%～5.20%，則

④綜合確定最佳瀝青用量（OAC）

OAC=（5.03%+4.70%）/2=4.87%按OAC=4.87%檢查VMA符合要求，且位于貧油瀝青一側(cè)；亦滿足其他指標的要求。⑤最佳瀝青用量（OAC）檢驗

水穩(wěn)定性檢驗：

采用瀝青用量為4.87%制備馬歇爾試件，測定標準馬歇爾穩(wěn)定度及浸水(48h后)馬歇爾穩(wěn)定度，試驗結(jié)果如附表4。

表4瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗結(jié)果最佳油石比OAC/%馬歇爾穩(wěn)定度/kN浸水馬歇爾穩(wěn)定度/kN浸水殘留穩(wěn)定度/%規(guī)范規(guī)定殘留穩(wěn)定度/%4.878.37.69275從表4試驗結(jié)果知：OAC=4.87%符合水穩(wěn)性標準要求。抗車轍能力檢驗：

以油石比為4.8%制備瀝青混合料試件，進行抗車轍試驗，試驗結(jié)果如表：表5最佳油石比OAC/%試驗溫度T/℃試驗輪壓/MPa試驗條件動穩(wěn)定度/次·mm-1規(guī)范規(guī)定動穩(wěn)定度/次