热拌沥青混合料配合比设计方法讲诉
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热拌沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计包括:实验室内目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段,各阶段的试验步骤及试验内容汇总见表4-21。
从表中可以看出,生产配合比的设计是要在现场反复调试冷料仓进料速度,以达到供料均衡;生产配合比验证阶段是要通过现场做试验段进行试拌、试铺,再进行调整。
考虑各项目经理部工程量大小、机械设备的差异,故不便对这两个阶段做具体讲述。
本节主要介绍目标配合比设计的依据、设计试验步骤及设计试验实例。
(一)设计总目标高等级公路路面面层,为汽车提供安全、经济、舒适的服务,并直接承受汽车荷载的作用和自然因素的影响。
因此,路面面层混合料的组成设计必须考虑温度稳定性、耐久性、抗滑性、抗疲劳特性及工作度等问题。
沥青混合料组成设计的主要任务是选择合适的材料、确定各种粒径矿料和沥青的配比。
设计总目标是确定混合料的最佳组成,使之满足设计规定的路用性能要求,而且经济合理。
但由于沥青混合料是一种措施可变的相互矛盾的体系,当高温稳定性满足要求时,可能出现低温稳定性问题;而当采用一定措施满足低温稳定性时,却有可能对疲劳不利。
而目前又难以建立一个统一的全面地指标体系,来解决各种矛盾交叉的问题。
因此,混合料组成设计中,应结合当地具体情况,抓住主要矛盾,求得相对比较合理的“配方”。
高等级公路沥青混凝土混合料配合比设计的各个阶段均以马歇尔试验为主,并通过车辙试验进行高温稳定性检验。
沥青碎石混合料的配合比设计,应根据以往的经验,经过试拌、试铺论证决定,马歇尔试验结果仅供参考。
(二)设计依据目前,公路工程沥青路面的沥青混合料配合比设计的唯一依据是《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中附录B提供的“热拌沥青混合料配合比设计方法”。
(三)设计条件沥青混合料配合比设计之前,必须具备下列条件和相应资料,才能进行配合比设计。
1.沥青混合料的原材料,包括沥青、粗细集料、填料等,必须按相关规范进行常规试验检测,各项质量技术要求必须合格,否则不得进行配合比设计。
热拌沥青混合料配合比设计方法及注意事项分析摘要:沥青路面是我国路面面层采用最多的一种结构形式。
目前在我国高速公路路面中,90%以上的路面为沥青路面。
沥青路面面层既是道路的功能层,也是基层的保护层和车辆荷载的传递层,其费用一般占道路总体投资的30%~50%。
由于沥青面层在道路中的重要性以及其性能的复杂性,使其配合比的设计具有自身的一些规律和特点。
因此,研究热拌沥青混合料配合比设计中的一些关键问题,找出合理的设计方法,制定切实可行的有效措施,对保证沥青路面的质量是非常重要的。
关键词:沥青混合料配合比设计1绪论1.1课题背景及目的:热拌沥青混合料配合比设计方法,是一门研究领域比较广泛的综合学科。
随着我国高速公路的飞速发展,高等级沥青路面的应用越来越广泛,并且对路面的结构性能及使用年限所提出的要求越来越高。
在高等级路面施工中,热拌沥青混合料配合比设计,是一个不可忽视的重要环节。
它的进一步研究,对指导高等级路面施工、改善路面结构性能、延长路面使用寿命、提高经济和社会效益,具有十分重要意义。
本文通过文字、图表和一系列数据,阐明热拌沥青混合料配合比设计方法及注意事项。
1.2论文构成及研究内容本文构成及研究内容包括绪论、原材料的选择及有关要求、配合比设计必须遵循的原则、配合比设计方法、注意事项分析和结论等六部分。
分析研究了热拌沥青混合料配合比设计在高等级路面施工中的重要性、探讨了混合料原材料的选择,配合比的设计方法及注意事项等内容。
2 原材料的选择及有关要求热拌沥青混合料是由多种原材料通过试验按一定比例组成的,它包含有沥青、粗集料、细集料、填料和外加剂等。
各种原材料自身质量的好差,将直接影响沥青路面的质量和使用功能。
造成沥青路面早期破损的主要原因绝大部分都来源与原材料自身的质量。
在沥青路面施工时,原材料的选择是一个非常重要的环节。
因此在原材料选择方面,沥青混凝土路面施工技术规范作出比较详细的规定。
2.1规范规定沥青路面使用的各种材料运至现场后必须取样进行质量检验,经评定合格后方可使用,不应以供应商提供的检测报告或商检报告代替现场检测。
热拌沥青混合料配合比设计方法的主要步骤一、准备工作:啥都得有准备首先呀,咱们做这个热拌沥青混合料可得做足功课。
不然你一不小心就可能做出来一坨“硬邦邦”的沥青,路上不光车轮转得累,行人走路也不舒服。
好,第一步得先搞清楚具体的需求——你是修路呢,还是做停车场?搞清楚路面需要什么样的沥青混合料,啥等级、啥强度,直接关系到咱做出来的路能用多长时间。
是不是太硬一点儿就不好走,太软又容易“出事”。
温度也是个大事儿,毕竟“热拌”这两个字不白叫的,混合料的温度要搞清楚,咱们才知道什么时候放料,温度过低会让沥青冷掉,施工的时候啥都不顺,温度过高又容易挥发,质量不稳定。
然后,得知道你用的石料是什么样的,质量怎样,粒径分布要符合标准。
石料这玩意儿,选不好也不行,太大了反而影响质量,太小了粘合不好,铺设的时候容易松散。
搞明白这些,才能往下走,继续设计配合比。
二、选择沥青和矿料的类型咱们得挑沥青和矿料。
沥青可不是随便啥沥青都能用的。
你看,你要修的是那种高频车流的路,还是那种偏僻小道?不同的环境需要不同的沥青,温度、粘度、流动性都得考虑进去。
温度高的时候,沥青得比较坚固,粘度不能太低,容易“粘在”车轮上;温度低的时候,沥青的粘度得高一点,才能维持路面稳定。
再说矿料,矿料得根据你要铺的路的需求来选择,一般来说,咱们常见的有碎石、石屑、矿粉这些东西,它们的粒径、形状、硬度得符合要求,铺出来的路面才不会掉渣,也更耐用。
矿料的选择和沥青一样有讲究。
它不仅要具备足够的强度,跟沥青的粘合力要好,而且还要考虑到它对车轮的摩擦力。
如果太滑,汽车开过去会很不安全,尤其是下雨天,滑到不行。
你还得考虑材料的性价比。
别光想着高端,价格也得实惠,毕竟做路可不只是为了个美观,花大钱做个不耐用的路面,反而更得不偿失。
三、计算混合料的配合比材料都选接下来就要正式设计配合比了。
这一步,可是整个设计的核心。
因为配合比不合适,整个路面就有可能出问题。
你看呀,沥青的用量决定了路面柔韧性,矿料的用量决定了路面的坚硬度。
热拌沥青混合料配合比设计1、矿质混合料设计:表面层1/2最大粒径,中面层2/3最大粒径。
2、矿质混合料配合比的计算:原始数据:(1)粗集料密度(网篮法)、细集料密度(比重瓶法)、矿粉密度、筛分。
确定各集料的用料比例:(2)0.075mm,2.36mm,4.75mm应尽量接近中值,交通量大、轴载重的道路合成曲线考虑偏向级配下限,中小交通量可考虑接近上限。
3、沥青混合料马歇尔试验:主要目的是确定最佳沥青用量(OAC)计算得到的沥青用量仍要通过试验进行修正,马歇尔试验只是沥青混合料配合比的基本方法。
1)制备5组试件,每组不少于4个2)实际中标准试件的矿料重大约是1200g 左右。
如量得尺寸不符合要求,则按公式h1/h2*m(原重)3)制备马歇尔标准试件,冷却至室温最少12h,然后脱模,进行试件密度测试(网篮法)空隙率、理论最大密度、沥青饱和度、矿料间隙率等参数,注意:1吸水率小于0.5%密实型沥青混合料试件应用水中重法,2 较密实的应用表干法3 >2%的应用蜡封法测定。
4 空隙率较大的应用体积法4)绘制曲线图1)(由马歇尔稳定度、密度的最大值、设计空隙率中值)/3确定最佳沥青用量的初始值(OAC1)2)根据OACmin、OACmax确定最佳沥青用量中值(OACmin+OACmax)/2=OAC23)确定最佳沥青用量:(1)OAC1 ,OAC2比较接近时应取二者的平均值。
(2)如果二者差距比较大时应应根据水稳、高温稳定性来综合考虑(3)对于出现较大车辙时,应取中限值OAC2和下限值OACmin范围内确定最佳沥青用量,但一般不小于OAC2的0.5%。
(4)寒冷地区、旅游区道路,最佳沥青用量可以在OAC2和上限值OACmax范围内决定,一般不大于OAC2的0.3%。
4、沥青混合料的性能检验(1)水稳定性检验(2)沥青混合料的高温稳定性检验对热料仓进行筛分,确定各热料仓的上料比例(a1%,a2%,a3%,a4%),据最佳油石比,+-0.3%来做马歇尔试件,查看各项指标,确定最佳油石比,(也可以按照目标配合比的方法确定最佳油石比)取二者的平均值,4号仓(20~30)1600*(1-4.4%)*23%=352kg3 号仓(10~20)1600*(1-4.4%)*21%=321kg2号仓(4~10)1600*(1-4.4%)*21%=321kg1号仓(0~4)1600*(1-4.4%)*26%=398kg矿粉:1600*(1-4.4%)*7%=107kg沥青:1600*4.4%=70kg5、配合比验证取料进行抽提试验,看看级配,油石比。
热拌沥青混合料配合比设计1 目的保证沥青路面的施工质量,特制定本方案。
2 适用范围适用于各等级新建和改建公路的沥青路面工程,密级配沥青混凝土及沥青稳定碎石混合料。
3 一般规定3.1 热拌沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段,确定沥青混合料的材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。
3.2 配合比设计的试验方法必须遵照现行试验规程的方法执行。
混合料拌合必须采用小型沥青混合料拌和机进行。
4 设计步骤4.1 确定工程设计级配范围沥青路面工程的混合料设计级配范围由工程设计文件或招标文件规定,密级配沥青混合料的设计级配宜在规范规定的级配范围内。
4.2 材料选择与准备配合比设计的各种矿料必须按现行《公路工程集料试验规程》规定的方法,从工程实际使用的材料中取代表性样品。
配合比设计所用的各种材料必须符合气候和交通条件的需要。
其质量应符合规范规定的技术要求。
当单一规格的集料某项指标不合格,但不同粒径规格的材料按级配组成的集料混合料指标能符合规范要求时,允许使用。
4.3 矿料配合比设计4.3.1高速公路和一级公路沥青路面矿料配合比设计宜借助电子计算机的电子表格用试配法进行。
4.3.2矿料级配曲线按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0725的方法绘制。
4.3.3对高速公路和一级公路,宜在工程设计级配范围内计算1~3组粗细不同的配合比,绘制设计级配曲线,分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。
设计合成级配不得有太多的锯齿形交错,且在0.3~0.6mm范围内不出现“驼峰”。
当反复调整不能满意时,宜更换材料设计。
4.3.4根据当地的实践经验选择适宜的沥青用量,分别制作几组级配的马歇尔试件,测定VMA,初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。
4.4马歇尔试验4.4.1配合比设计马歇尔试验技术标准符合《公路沥青路面施工技术规范》的规定。
4.4.2热拌普通沥青混合料试件的制作温度按规定的方法确定。
热拌沥青混合料配合比设计方法1、前言《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)对热拌沥青混合料的配合比设计方法作了重大修改。
规范发布后,各施工单位对此十分重视,努力执行新规范的三阶段配合比设计方法,不少单位取得了成功的经验,认为新方法对提高沥青混合料的质量非常重要。
然而,据笔者在一些工程调查中了解,发现有一些单位对新方法并不理解,仍然按老方法操作,或者嫌麻烦,碰到一些指标不合格或试验有困难就放弃了。
应该严肃指出,国家颁布的规范具有法规性质,它不同于一般的学术著作,规范具有其严肃性,各单位应该认真执行。
不理解或不明确的地方应该积极咨问,对规范的规定或条文有意见可以向交通部或主编单位提出,以便使规范迅速贯彻并不断改进。
为推广执行新规范,本文以某高速公路工程中面采用AC—25型密级配沥青混凝土的配合比设计过程作为一个实例,详细说明新方法的具体步骤和做法,帮助理解新方法,每一步都按照规范附录B 规定的方法进行。
各单位可以参照本文介绍的方法步骤,进行热拌沥青混合料的配合比设计。
2、材料选择和原材料试验对任何一个工程,在配合比设计之前,材料选择和原料试验是不可缺少的步骤,只有所有指标都符合规范第4章要求的材料才允许使用。
2.1沥青本工程地处规范附录A规定的温区,按规定选择℃沥青标号为AH—90。
进口沥青到货后按试验规程要求取样,并委托交通部公路工程质量检测中心进行要求,其主要技术指标如表1。
表中工程招标合同对规范规定的要求作了一些调整,10℃延度是参照“八五”攻关成提出的,只要不降低规范要求,是允许的。
表1沥青质量试验结果2.2矿料2.2.1粗集料采用某石场的石灰岩碎石,各种材料筛分结果如表2。
在采石场采集的样品中,名义为S7号碎石(方孔筛10~30mm)规格的样品实际上是S6号碎石,其中小于26.5mm部分仅78.1%,不适于配制AC-25沥青混凝土,试验时必须将大于26.5mm部分筛除后使用,以符合生产时的实际情况(大于26.5mm料作为超粒径料排出)。
筛分--通过率--合成级配----合成毛体积密度/合成表观密度--预估油石比/沥青用量-----确定最大理论密度---计算VV、VMA、VFA---油石比为横坐标,马歇尔(毛体积密度、稳定度、空隙率、矿料间隙率、有效沥青含量、流值)指数为纵坐标确定OAC--确定有效沥青含量---粉胶比、有效沥青膜厚度附录B 热拌沥青混合料配合比设计方法B.l 一般规定B.1.1本方法适用于密级配沥青混凝土及沥青稳定碎石混合料。
B.1.2热拌沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段,确定沥青混合料的材料品种及配比、矿料级配、最佳沥青用量。
本规范采用马歇尔试验配合比设计方法。
如采用其他方法设计沥青混合料时,应按本规范规定进行马歇尔试验及各项配合比设计检验,并报告不同设计方法的试验结果。
B.1.3 热拌沥青混合料的目标配合比设计宜按图B.1.3的框图的步骤进行。
图 B.1.3 密级配沥青混合料目标配合比设计流程图B.1.4配合比设计的试验方法必须遵照现行试验规程的方法执行。
混合料拌和必须采用小型沥青混合料拌和机进行。
混合料的拌和温度和试件制作温度应符合本规范的要求。
B.1.5生产配合比设计可参照本方法规定的步骤进行。
B.2 确定工程设计级配范围B.2.1沥青路面工程的混合料设计级配范围由工程设计文件或招标文件规定,密级配沥青混合料的设计级配宜在本规范5.3.2规定的级配范围内,根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品种,通过对条件大体相当的工程的使用情况进行调查研究后调整确定,必要时允许超出规范级配范围。
密级配沥青稳定碎石混合料可直接以本规范规定的级配范围作工程设计级配范围使用。
经确定的工程设计级配范围是配合比设计的依据,不得随意变更。
B.2.2调整工程设计级配范围宜遵循下列原则。
B.2.2.1首先按本规范表5.3.2-2确定采用粗型(C型)或细型(F型)的混合料。
对夏季温度高、高温持续时间长,重载交通多的路段,宜选用粗型密级配沥青混合料(AC-C型),并取较高的设计空隙率。
对冬季温度低、且低温持续时间长的地区,或者重载交通较少的路段,宜选用细型密级配沥青混合料(AC-F型),并取较低的设计空隙率。
B.2.2.2 为确保高温抗车辙能力,同时兼顾低温抗裂性能的需要。
配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量,减少0.6mm以下部分细粉的用量,使中等粒径集料较多,形成S型级配曲线,并取中等或偏高水平的设计空隙率。
B.2.2.3 确定各层的工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要,经组合设计的沥青路面应能满足耐久、稳定、密水、抗滑等要求。
B.2.2.4 根据公路等级和施工设备的控制水平,确定的工程设计级配范围应比规范级配范围窄,其中4.75mm和2.36mm通过率的上下限差值宜小于12%。
B.2.2.5 沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能,使沥青混合料容易摊铺和压实,避免造成严重的离析。
B.3 材料选择与准备B.3.1配合比设计的各种矿料必须按现行《公路工程集料试验规程》规定的方法,从工程实际使用的材料中取代表性样品。
进行生产配合比设计时,取样至少应在干拌5次以后进行。
B.3.2配合比设计所用的各种材料必须符合气候和交通条件的需要。
其质量应符合本规范第4章规定的技术要求。
当单一规格的集料某项指标不合格,但不同粒径规格的材料按级配组成的集料混合料指标能符合规范要求时,允许使用。
B.4 矿料配比设计B.4.1高速公路和一级公路沥青路面矿料配合比设计宜借助电子计算机的电子表格用试配法进行。
其他等级公路沥青路面也可参照进行。
B.4.2 矿料级配曲线按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T 0725的方法绘制(图B.4.2)。
以原点与通过集料最大粒径100%的点的连线作为沥青混合料的最大密度线。
d i0.0750.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 45.0i d x = 0.3120.426 0.582 0.795 1.077 1.472 2.016 2.754 d I 13.216 19 26.5 31.5 37.5 53 63 45.0i d x = 3.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452筛孔 (%) 10-20 (%) 5-10 (%) 3-5 (%) 石屑 (%) 黄砂 (%) 矿粉 (%) 消石灰 (%) 合成 级配 工程设计级配范围 中值 下限 上限 16 100100 100 100 100 100 100 100.0 100 100 100 13.2 88.6100 100 100 100 100 100 96.7 95 90 100 9.5 16.6 99.7100 100 100 100 100 76.6 70 60 80 4.75 0.4 8.7 94.9 100100100 100 47.7 41.5 30 53 2.36 0.3 0.7 3.7 97.2 87.9 100 100 30.6 302040 1.18 0.3 0.7 0.5 67.8 62.2 100 100 22.8 22.5 15 30 0.6 0.3 0.7 0.5 40.5 46.4 100100 17.2 16.5 1023 0.3 0.3 0.7 0.5 30.2 3.7 99.8 99.2 9.5 12.5 7 18 0.15 0.3 0.7 0.5 20.6 3.1 96.2 97.6 8.1 8.5 5 12 0.075 0.20.6 0.3 4.2 1.9 84.7 95.6 5.5 6 4 8 配比28261412153.31.7 100.0图B.4.2 矿料级配曲线示例B.4.3对高速公路和一级公路,宜在工程设计级配范围内计算1~3组粗细不同的配比,绘制设计级配曲线,分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。
设计合成级配不得有太多的锯齿形交错,且在0.3mm ~0.6mm 范围内不出现“驼峰”。
当反复调整不能满意时,宜更换材料设计。
B.4.4根据当地的实践经验选择适宜的沥青用量,分别制作几组级配的马歇尔试件,测定VMA ,初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。
B.5 马歇尔试验B.5.1 配合比设计马歇尔试验技术标准按本规范第5章的规定执行。
B.5.2 沥青混合料试件的制作温度按本规范5.2.3规定的方法确定,并与施工实际温度相一致,普通沥青混合料如缺乏粘温曲线时可参照表B.5.2执行,改性沥青混合料的成型温度在此基础上再提高10℃~20℃。
注:表中混合料温度,并非拌和机的油浴温度,应根据沥青的针入度、粘度选择,不宜都取中值。
B.5.3 按式B.5.3 计算矿料混合料的合成毛体积相对密度γsb 。
nn sb γγγγP ++P +P =2211100(B.5.3)式中:P 1、P 2、……P n 为各种矿料成分的配比,其和为100;γ1、γ2、……γn 为各种矿料相应的毛体积相对密度,粗集料按T 0304方法测定,机制砂及石屑可按T 0330方法测定,也可以用筛出的2.36mm ~4.75mm 部分的毛体积相对密度代替,矿粉(含消石灰、水泥)以表观相对密度代替。
注:← 沥青混合料配合比设计时,均采用毛体积相对密度(无量纲),不采用毛体积密度,故无需进行密度的水温修正。
↑生产配合比设计时,当细料仓中的材料混杂各种材料而无法采用筛分替代法时,可将0.075mm 部分筛除后以统货实测值计算。
B.5.4 按式B.5.4计算矿料混合料的合成表观相对密度γsa 。
nn sa γγγγ'P ++'P +'P =2211100(B.5.4)式中:P 1、P 2、……P n 为各种矿料成分的配比,其和为100, 为各种矿料按试验规程方法测定的表观相对密度。
B.5.5按式B.5.5-1或按式B.5.5-2预估沥青混合料的适宜的油石比P a 或沥青用量为P b 。
(B.5.5-1)(B.5.5-2)式中:P a −−预估的最佳油石比(与矿料总量的百分比),(%);P b −−预估的最佳沥青用量(占混合料总量的百分数),(%); P a1 −−已建类似工程沥青混合料的标准油石比,(%); γsb −−集料的合成毛体积相对密度;γsb1−−已建类似工程集料的合成毛体积相对密度。
注:作为预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对密度。
B.5.6 确定矿料的有效相对密度B.5.6.1 对非改性沥青混合料,宜以预估的最佳油石比拌和2组的混合料,采用真空法实测最大相对密度,取平均值。
然后由式B.5.6.1反算合成矿料的有效相对密度γse 。
bb t bse p γγγP --=100100 (B.5.6.1)式中:γse −−合成矿料的有效相对密度;P b −−试验采用的沥青用量(占混合料总量的百分数),(%); γt −−试验沥青用量条件下实测得到的最大相对密度,无量纲;γb ——沥青的相对密度(25℃/25℃) ,无量纲。
B.5.6.2对改性沥青及SMA 等难以分散的混合料,有效相对密度宜直接由矿料的合成毛体积相对密度与合成表观相对密度按式(B.5.6.2)计算确定,其中沥青吸收系数C 值根据材料的吸水率由式(B.5.6.3)求得,材料的合成吸水率按式(B.5.6.4)计算:(B.5.6.2)C =0.033w x2- 0.2936 w x + 0.9339(B.5.6.3)n γγγ'''、、、 21sb sb a a P P γγ11⨯=sbsa se C C γγγ⨯-+⨯=)1(100100⨯+=sba bP P γ(B.5.6.4)式中:γse −−合成矿料的有效相对密度;C −−合成矿料的沥青吸收系数,可按矿料的合成吸水率从式(B.5.6.3)求取; w x −−合成矿料的吸水率,按式(B.5.6.4)求取,%;γsb −−材料的合成毛体积相对密度,按式(B.5.3)求取,无量纲;γsa −−材料的合成表观相对密度,按式(B.5.4)求取,无量纲。
B.5.7 以预估的油石比为中值,按一定间隔(对密级配沥青混合料通常为0.5%,对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为0.3%~0.4%),取5个或5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试件。
每一组试件的试样数按现行试验规程的要求确定,对粒径较大的沥青混合料,宜增加试件数量。
注:5个不同油石比不一定选整数,例如预估油石比4.8%,可选3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%等。
B.5.6.1中规定的实测最大相对密度通常与此同时进行。