高性能瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)示例ppt

1、高性能瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)示例,,引言,為了便于大家更好的掌握高性能瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法，本文以某高速路下面層，高性能瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)為示例，完整地介紹了高性能瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的全過程，希望對(duì)大家有所幫助。 設(shè)計(jì)類型：AC-20型瀝青混凝土,1 原材料,瀝青根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的氣候特征和交通荷載等因素，綜合考慮，采用SBR改性瀝青。要求達(dá)到PG分級(jí)指標(biāo)PG64-28指標(biāo)以上。且滿足改性瀝青的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求。具體

2、試驗(yàn)結(jié)果見表1。,,1.1瀝青膠結(jié)料,表1 蘭煉90號(hào)B級(jí)道路石油瀝青試驗(yàn)結(jié)果,表1 蘭煉90號(hào)B級(jí)道路石油瀝青試驗(yàn)結(jié)果,1.2 粗集料,設(shè)計(jì)采用海原縣油坊源料場(chǎng)的白云巖破碎石料，粗集料料源特性指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果見表2。根據(jù)AC-20型的礦料級(jí)配范圍，將粗集料分為三種規(guī)格：S9(10mm-20mm)；S12(5mm-10mm)；S14(3mm-5mm)。粗集料檢驗(yàn)結(jié)果見表3表4。,表2 粗集料料源特性指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果,表3 粗集料加工技術(shù)規(guī)格檢

3、驗(yàn)結(jié)果,表4 粗集料加工質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果,1.3 細(xì)集料,1）機(jī)制砂：本設(shè)計(jì)選用海原縣油坊源料場(chǎng)的白云巖破碎石屑，加工規(guī)格符合S16的規(guī)格要求。淘洗濾去0.075mm以下顆粒使用。 需要說明的是，石屑中0.075mm的通過百分率并未超出規(guī)范要求，但混合料摻配中僅此已超出設(shè)計(jì)范圍，故采用此辦法。細(xì)集料檢驗(yàn)結(jié)果見表5。,表5瀝青混合料用細(xì)集料技術(shù)質(zhì)量要求,1.3 填料,表6 瀝青混合料用填料技術(shù)質(zhì)量要求,采用小鴻溝料場(chǎng)石灰?guī)r磨細(xì)的

4、礦粉，親水系數(shù)為0.72，為滿足施工要求，0.075mm的通過量必須大于85%。為增加礦料與瀝青的粘附力，在混合料中加入礦料總量的2%的消石灰粉替代等量的礦粉，并作為混合料級(jí)配的組成部分。,2 設(shè)計(jì)集料結(jié)構(gòu),（1）集料合理級(jí)配組成 熱拌密級(jí)配瀝青混合料（HMA）的合理集料組成，按設(shè)計(jì)的集料最大粒徑，參考I法計(jì)算得到，如選?。篒=0.64，計(jì)算結(jié)果如下表7。,2.1 確定工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍,表7 計(jì)算參考級(jí)配 (ACS

5、-20),2.2設(shè)計(jì)合成級(jí)配摻配比例,一般可選擇I=0.64，最大公稱粒徑通過率95%的計(jì)算級(jí)配結(jié)果，做為設(shè)計(jì)合成集料目標(biāo)級(jí)配，也可直接按選定的集料最大公稱粒徑通過率（本例為98%）做為合成集料目標(biāo)級(jí)配，運(yùn)用選定的粗細(xì)集料和填料，利用Excel表反復(fù)試算調(diào)整各單粒級(jí)料摻配比例，確定出最接近計(jì)算級(jí)配結(jié)果的合成集料摻配比例和合成級(jí)配，實(shí)際應(yīng)用中，采用控制關(guān)鍵篩孔的辦法，生產(chǎn)配合比的合成級(jí)配容許誤差：0.075mm誤差±1%；2.3

6、6mm誤差±2%；4.75mm誤差±2%，最大公稱尺寸誤差±2%；最大尺寸誤碼率為零。,表8 各級(jí)料篩分結(jié)果及摻配比例 (ACS-20),2.3 初步確定級(jí)配范圍,依據(jù)新的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JTG F80/1-2004的要求，以合成級(jí)配曲線為生產(chǎn)級(jí)配，按要求的容許波動(dòng)范圍，初步確定施工控制級(jí)配以及質(zhì)量檢驗(yàn)級(jí)配范圍，并按Superpave級(jí)配控制

7、點(diǎn)和限制區(qū)進(jìn)行檢驗(yàn)，(ACS-20)結(jié)果見下表：,表9 初選級(jí)配范圍表,2.4 級(jí)配檢驗(yàn),首先，對(duì)施工級(jí)配上下限進(jìn)行檢驗(yàn),按Superpave級(jí)配控制點(diǎn)檢驗(yàn) (ACS-20),按Superpave級(jí)配限制區(qū)檢驗(yàn) (ACS-20),圖1 0.45次方指數(shù)級(jí)配曲線圖,部分篩孔上限進(jìn)入Superpave限制區(qū)，調(diào)整級(jí)配范圍，確定的級(jí)配范圍如下表所示。其次，對(duì)質(zhì)檢級(jí)配上下限，運(yùn)用“貝雷法”多級(jí)嵌擠密實(shí)約束參數(shù)，再進(jìn)行一次符合性檢驗(yàn)。

8、上限級(jí)配：CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/2）=0.558，CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/4）=0.358，F(xiàn)A=0.480、0.444、0.448。下限級(jí)配：CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/2）=0.558，CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/4）=0.358，F(xiàn)A=0.480、0.444、0.448。CA、FA均在“貝雷法”適宜的范圍值和要求之內(nèi)。,表10 設(shè)計(jì)目標(biāo)級(jí)配及級(jí)配范圍

9、,2.5 確定設(shè)計(jì)目標(biāo)級(jí)配,3 計(jì)算瀝青混合料理論配合比,3.1 各種材料的密度測(cè)定結(jié)果，見下表。,表11 各級(jí)集料密度,3.2 估算最佳油石比（或最佳瀝青用量）,按設(shè)計(jì)孔隙率、預(yù)計(jì)的礦料間隙率和密度測(cè)定結(jié)果，以及合成級(jí)配礦料組成，估算瀝青混合料最佳油石比（或最佳瀝青用量），計(jì)算結(jié)果如下表。,表12 估算最佳油石比（或最佳瀝青用量）表,4 理論配合比的試驗(yàn)驗(yàn)證及設(shè)計(jì)調(diào)整,4.1體積指標(biāo)試驗(yàn)驗(yàn)證,根據(jù)確定的設(shè)計(jì)目標(biāo)級(jí)配，和估算的瀝青混合

10、料最佳油石比（或最佳瀝青用量），合成混合料，并填加計(jì)算的初始最佳瀝青含量，根據(jù)瀝青粘—溫曲線得到的拌和溫度和壓實(shí)溫度（選擇拌和與壓實(shí)溫度相應(yīng)的膠結(jié)料表觀粘度分別為0.17±0.02Pa.s和0.28±0.03Pa.s），采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀（SGC）至少壓實(shí)兩個(gè)試件，同時(shí)準(zhǔn)備2個(gè)試樣用于確定瀝青混合料理論最大相對(duì)密度（Gmm）。對(duì)壓實(shí)成型試樣，通常取4500克集料；確定理論最大相對(duì)密度（Gmm）所用試樣，通常取2000克

11、混合料質(zhì)量。用于測(cè)定體積指標(biāo)和理論最大相對(duì)密度（Gmm）所用試樣，應(yīng)在選定的拌和溫度下，在烘箱中短期老化2小時(shí)。同樣，根據(jù)Pbm±0.5、Pbm±1.0做不同瀝青含量試件的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型測(cè)定，全面比較后確定最佳瀝青含量。,（1）壓實(shí)所用的旋轉(zhuǎn)次數(shù)取決于交通量，如表13所示。本示例按中等至重交通量選用。,表13 交通量等級(jí)與混合料試件旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)的關(guān)系,（2）理論最大相對(duì)密度（Gmm）用真空法測(cè)得，試驗(yàn)方法為：T 07

12、11-1993。如測(cè)試結(jié)果與前述計(jì)算法求得的結(jié)果差異較大，應(yīng)復(fù)測(cè)一遍進(jìn)行驗(yàn)證。一般兩次平行試驗(yàn)結(jié)果、以及與計(jì)算法結(jié)果，容許誤差均不宜超過0.011g/cm3。測(cè)試結(jié)果見表14。,表14 理論最大密度試驗(yàn)結(jié)果（真空法）,（3）試樣的毛體積相對(duì)密度（Gmb）用表干法測(cè)定，試驗(yàn)方法為：T 0705-2000。測(cè)試結(jié)果見表15。 （4）由瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度Gmm和毛體積相對(duì)密度Gmb求得空隙率Va、礦料間隙率VMAa和飽

13、和度。計(jì)算結(jié)果見表15。,表15 旋壓成型試件體積特性指標(biāo)結(jié)果,表15中，空隙率Va、礦料間隙率和瀝青飽和度VFA，具體計(jì)算公式如下：,空隙率Va（%）：,壓實(shí)試件的礦料間隙率VMAa（%）：,壓實(shí)試件的的瀝青飽和度VFA（%）：,從瀝青用量與空隙率關(guān)系圖上，截取Va=4%時(shí)的瀝青用量為4.15%≈4.2%。再看瀝青用量4.2%時(shí)，VMAa=13.4%，VFA=69%。體積指標(biāo)完全滿足要求且與理論配合比基本一致。,選取空隙率Va=4%

14、、VMAa大于最小值，且最好小于最小值加1.5%，如果VMAa大于最小值加1.5%，還應(yīng)進(jìn)行滴漏試驗(yàn)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，VFA也符合要求，則體積指標(biāo)檢驗(yàn)完成。如有出入，則按下式調(diào)整瀝青用量Pbm或油石比Q。,式中：Va是試樣測(cè)得的空隙率。,接著調(diào)整VMA：,式中：VMAa為試樣求得的礦料間隙率。 A－系數(shù)，當(dāng)Va4%， A=0.2。,礦料間隙率VMA主要受級(jí)配和集料的形狀與表面紋理兩方面影響。在

15、級(jí)配組成確定的情況下，粗細(xì)集料的性能是否滿足要求非常關(guān)鍵，特別是集料的棱角性指標(biāo)非常關(guān)鍵。這里特別需要注意的是細(xì)集料的棱角性，必須以“非壓實(shí)空隙率”指標(biāo)為準(zhǔn)，而不宜采用《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004上要求的粗造度指標(biāo)。如果集料性能滿足要求，而VMA仍然無法滿足最小值要求，則需重新調(diào)整，或重新設(shè)計(jì)級(jí)配組成。,（5）壓實(shí)特性檢驗(yàn) 滿足要求的配合比還要進(jìn)行初始?jí)簩?shí)次數(shù)和最大壓實(shí)次數(shù)的試件成型，以評(píng)價(jià)其壓實(shí)特性，設(shè)

16、計(jì)應(yīng)考慮施工特點(diǎn)，使瀝青混合料容易攤鋪和壓實(shí)的同時(shí)，不會(huì)發(fā)生過多的超載追密情況。具體要求見表16。,表16 壓實(shí)成型的混合料試件壓實(shí)性能檢測(cè)指標(biāo),6 對(duì)設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn),以目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的最佳用油量、-0.3%、+0.3%三個(gè)瀝青用量對(duì)設(shè)計(jì)的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見表17。各項(xiàng)馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表18的技術(shù)要求。,表17 馬歇爾試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果,注：對(duì)改性瀝青混合料,馬歇爾試驗(yàn)的流值可適當(dāng)放寬。,表18

17、 密級(jí)配瀝青混凝土混合料試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),7 .瀝青混合料使用性能的檢驗(yàn),按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004對(duì)普通瀝青或改性瀝青的要求，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的瀝青混合料使用性能。,7.1 熱穩(wěn)定性 必須在規(guī)定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)，并符合表19的要求。,表19 瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求,7.2 水穩(wěn)定性,必須在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，檢驗(yàn)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，并同時(shí)符合表20中的兩

18、個(gè)要求。,表20 瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)技術(shù)要求,7.3 凍穩(wěn)定性,宜對(duì)密級(jí)配瀝青混合料在溫度-10℃攝氏度和加載速率50mm/min的條件下進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，測(cè)定破壞強(qiáng)度，破壞應(yīng)變，破壞勁度模量，并根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線的形狀，綜合評(píng)價(jià)瀝青混和料低溫抗裂性能。其中瀝青混和料的破壞應(yīng)變應(yīng)不小于表9的要求。,表21 瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變（με）技術(shù)要求,7.4 滲水性,宜利用輪碾機(jī)成型的車轍試驗(yàn)試件，脫模架起進(jìn)行滲水試驗(yàn)，并符合表2