AC-13目标

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安大公路宝应段沥青混凝土路面工程 AC-13沥青混合料 目标配合比设计报告

江苏燕宁公路工程技术有限公司 二0一0年三月 AC-13沥青混合料目标配合比设计报告 第 2 页 共 6 页 一、概述 我公司中心试验室对安大公路宝应段沥青混凝土路面AC-13沥青混合料进行目标配合比设计。本次沥青混合料目标配合比设计依据《公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)》的要求,并严格按照《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)的规定进行试验操作。 二、原材料

本次配合比设计所用的集料为镇江茅迪,矿粉为石灰岩矿粉,沥青为70#重交通沥青。各种原材料技术指标分别见表2-1和表2-2。 表2-1 材料密度试验结果 材料名称 相对密度 2# 3# 4# 矿粉 沥青

表观相对密度 2.725 2.710 2.695 2.705 1.032 毛体积相对密度 2.688 2.651 2.618 / /

表2-2 各种矿料和矿粉的筛分结果 筛 孔 矿料

通过方孔筛的质量百分率(%)

16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 2# 100 94.1 50.6 2.6 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

3# 100 100 100 63.6 1.5 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7

4# 100 100 100 100 71.6 43.8 28.2 14.2 9.5 7.8

矿粉 100 100 100 100 100 100 100 100 98.5 80.0

三、沥青混合料配合比设计 1、混合料级配 本次沥青混合料配合比设计为AC-13,AC-13混合料级配范围见表3-1。 AC-13沥青混合料目标配合比设计报告 第 3 页 共 6 页 表3-1 AC-13混合料级配范围表 级配 范围

通过下列筛孔(方孔筛,mm)的质量百分率(%)

16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 上限 100 100 85 68 50 38 28 20 15 8 下限 100 90 68 38 24 15 10 7 5 4 2、矿料配合比计算 确定AC-13沥青混合料的粗、中、细三种级配A、B、C,2.36mm筛孔通过率分别为27.6%、34.2%、37.0%,三种级配组成见表3-2,分别测定三种级配下的体积指标,在满足规范要求的基础上确定级配,试验结果见表3-3。 表3-2 AC-13混合料设计组成结果

级配类型2#:3#:4#:矿粉

通过下列筛孔(方孔筛,mm)的质量百分率(%)

16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 级配A 47:13:37:3 100 97.2 76.8 48.0 27.6 17.8 12.6 8.0 6.4 5.3

级配B 43:12:41:4 100 97.5 78.8 53.7 34.2 22.3 15.9 10.1 8.1 6.7

级配C 40:11:45:4 100 97.6 80.2 57.0 37.0 24.0 17.0 10.7 8.5 7.0

表3-3 初试级配的设计组成结果 级配类型 油石比 (%) 稳定度(kN) 流值(0.1mm) VMA (%) VV (%) VFA (%) 毛体积相对密度 最大相对理论密度 级配A 5.0 10.42 29.2 14.7 4.7 68.0 2.377 2.493

级配B 5.0 10.20 35.2 14.1 4.0 71.6 2.392 2.491 级配C 5.0 9.62 38.3 13.5 3.3 75.6 2.408 2.489 要求 ≥8.0 20-40 ≥14.0 3.0-6.0 65-75 / / 由表3-3得出满足VMA、VV和VFA要求的级配为级配A和B,考虑设计空隙率为4%,因此选取级配B为设计级配。目标配合比曲线见图3-1。 AC-13沥青混合料目标配合比设计报告 第 4 页 共 6 页 图3-1 目标配合比设计级配曲线 3、确定最佳油石比 按级配称取矿料,采用5种油石比,145℃下双面各击实75次成型马歇尔试件,计算各组试件密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度,最后将成型的试件进行马歇尔稳定度试验。试验结果列于表3-3。 表3-3 沥青混合料马歇尔试验结果

级配类型 油石比 (%) 稳定度(kN) 流值(0.1mm) VMA (%) VV (%) VFA (%) 毛体积相对密度

最大相对

理论密度

AC-13 4.0 9.71 25.2 13.7 5.7 58.4 2.381 2.525 4.5 10.03 28.3 14.0 4.9 65.0 2.385 2.509 5.0 10.20 34.2 14.3 4.0 72.0 2.390 2.490 5.5 9.84 37.8 14.7 3.4 76.9 2.388 2.471 6.0 8.95 41.5 15.3 3.1 79.7 2.384 2.459 要求 ≥8.0 20-40 ≥14.0 3.0-6.0 65-75 / /

注:其中γsb=2.655 根据马歇尔试验及计算结果。分别绘制密度、稳定度、流值、矿料间隙率、饱和度和空隙率与油石比关系曲线图,见图3-2。从图上曲线分别与最大密度、最大稳定度、

AC-13目标配合比沥青混合料级配图31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.0750102030405060708090100

筛孔尺寸(mm)通过率(%)级配上限

级配下限合成级配中值合成级配AC-13沥青混合料目标配合比设计报告

第 5 页 共 6 页 目标空隙率、沥青饱和度范围的中值的对应四个油石比5.0%、4.7%、4.6%和4.8%,其平均值4.75%就是最佳油石比的初始值OAC1。用图解法,求出各项指标都符合要求的油石比范围为4.5%-5.4%,中值为4.95%,此值就是最佳沥青量中值OAC2,由以上计算,可得最佳油石比为OAC=(OAC1+OAC2)/2=4.87%,故取最佳油石比为4.9%。结合本地区气候以及以前施工经验油石比定为5.0%,且油石比为5.0%时其它指标(VMA、VFA、稳定度、饱和度等)均满足设计要求。在最佳油石比下马歇尔试验结果见表3-4,从表中可以看到,结果均符合设计要求。 表3-4 最佳油石比下马歇尔试验结果

项目 油石比 (%) 稳定度(kN) 流值(0.1mm) VMA (%) 空隙率 (%) VFA (%) 毛体积相对密度 最大相对理论密度

实测结果 5.0 10.20 34.2 14.3 4.0 72.0 2.390 2.490

要求 / ≥8.0 20-40 ≥14.0 3.0-6.0 65-75 / /

89101112

44.555.56油石比(%)

稳定度(kN)

102030405044.555.56油石比(%)

流值(0.1mm)2345

6

44.555.56油石比(%)

vv(%)

13.51414.51515.544.555.56油石比(%)

VMA(%)

2.3752.3802.3852.3902.39544.555.56油石比(%)

毛体积相对密度

506070809044.555.56油石比(%)

VFA(%)AC-13沥青混合料目标配合比设计报告 第 6 页 共 6 页 4.04.55.05.56.0OACmax

OAC

min

VFAOAC2

OACVMA密 度

空隙率稳定度流值

油石比(% ) 图3-2 稳定度、密度、流值、空隙率、饱和度、VMA与油石比的关系 四、沥青混合料性能验证试验 1、浸水马歇尔试验 设计油石比下沥青混合料的浸水马歇尔试验,试验结果见表4-1。 表4-1 浸水马歇尔试验结果

混合料类型 油石比 (%) 马歇尔稳定度(kN) 浸水马歇尔稳定度(kN) 残留稳定度 (%) 要求 (%) AC-13 5.0 10.20 9.13 89.5 ≥85

五、室内配合比设计结论 通过混合料级配调试和相关验证试验,表明所设计的AC-13沥青混合料各项物理指标、体积指标、残留稳定度和动稳定度均满足技术要求,可作为本次工程沥青混凝土生产配合比调试的依据。室内配合比设计结果见表5-1。 表5-1 矿料配合比及设计油石比

混合料类型 下列各种矿料所占比例(%) 油石比

(%) 2#料 3#料 4#料 矿粉

AC-13 43 12 41 4 5.0