配合比设计报告(SMA)

目标配合比报告工程名称：沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装设计内容：改性沥青SMA-10目标配合比设计委托单位：重庆东道鹏方路桥工程有限公司重庆鹏方路面工程技术研究有限公司沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装SMA-10型沥青混合料目标配合比设计报告重庆鹏方路面工程技术研究有限公司目标配合比报告名称SMA-10委托单位重庆东道鹏方路桥工程有限公司编号PHB20080801抽样地点抽（到）样日期2008年8月30日施工部位钢桥面铺装上面层样品数量5袋约250Kg抽（送）样者范虎彪抽（送）样基数批（货）号或生产日期设计依据1、《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）；2、《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）；3、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）；4、《钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》。主要仪器设备针入度仪、延度仪、软化点试验仪、马歇尔击实仪、布氏旋转粘度仪、万能试验仪等。检测项目改性沥青（针入度、延度、软化点、弹性回复等），SMA-10沥青混合料（空隙率、VFA、VFA、马歇尔稳定度、流值、水稳性等）。配合比结论各矿料所占质量比：（8-12玄武岩）：（5-8玄武岩）：（3-5玄武岩）：（0-3玄武岩）：石灰石矿粉=15：51：8：13：13；采用6.0%的油石比（即5.7%的沥青含量）；添加占混合料质量5‰的矿物纤维。签发日期：2008年9月17日备注仅对来样检测数据负责。批准：审核：设计：沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装SMA-10型沥青混合料目标配合比设计报告重庆鹏方路面工程技术研究有限公司第1页共6页一、概述受重庆东道鹏方路桥工程有限公司委托，重庆鹏方路面工程技术有限公司对沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装沥青混凝土面层SMA-10型沥青混合料进行目标配合比设计，对设计的混合料进行了性能检验。二、设计依据1、《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）；2、《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）；3、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）；4、《钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》。三、设计过程1.原材料本次配合比设计所用集料和填料均由委托单位提供；胶结料为SK(天津)公司生产的高弹改性沥青；纤维采用玄武岩矿物纤维。（1）高弹改性沥青根据要求，对高弹改性沥青进行了相关性能指标检测，检测结果及性能指标如表3-1所示。表3-1高弹改性沥青指标检测结果检验项目检测结果设计要求试验方法针入度（25℃，100g，5s），0.1mm100.050～100T0604软化点（R＆B），℃89.1≥68T0606延度（5℃），mm74.8≥70T0605135℃粘度，Pa.s2.19≤3T0625弹性恢复，25℃，%100.0≥90T0662（2）集料、填料本项目采用的集料分为三档：1＃（玄武岩8~12mm）、2＃（玄武岩5~8mm）、3#（玄武岩3~5mm）和4＃（石灰石0~3mm），填料为石灰石矿粉。按试验规程规定的方法，对集料进行了筛分和相关指标的性能检测，筛分结果如表3-2所示，其它性能检测结果如表3-3所示。沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装SMA-10型沥青混合料目标配合比设计报告重庆鹏方路面工程技术研究有限公司第2页共6页表3-2集料筛分结果筛孔矿料通过方筛孔的百分率（%）13.29.504.752.361.180.600.300.150.0751＃10063.70.40.20.20.20.20.20.22＃10099.711.90.10.10.10.10.10.13＃10010092.837.013.97.54.32.51.64＃10010099.695.868.047.831.718.19.4矿粉10010010010010010010091.674.7表3-3集料指标检测结果检验项目检测结果技术要求试验方法表观相对密度1＃2.939≥2.50JTGE42-2005T03042＃2.937≥2.503＃2.904≥2.50JTGE42-2005T03284＃2.889≥2.50矿粉2.690≥2.50JTGE42-2005T0352吸水率（%）1＃0.480≤2.0JTGE42-2005T03042＃0.441≤2.03＃1.264≤2.0JTGE42-2005T03284＃1.321≤2.0针片状颗粒含量%1＃10.3≤15JTGE42-2005T03122＃8.3≤15JTGE42-2005T0312压碎值％1＃9.8≤26JTGE42-2005T0316洛杉矶磨耗损失％1＃/2#7.4≤28JTGE42-2005T0317（3）纤维应用于沥青混合料的纤维主要有三类:矿物纤维、植物纤维和合成纤维，这三类纤维在沥青中都是不溶的，因此纤维在沥青中是以分散相存在，对沥青组分的化学性质无影响，其作用相当于原沥青中的沥青质。本项目在进行配合比设计过程中均采用矿物纤维。2.混合料级配要求沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装SMA-10型沥青混合料目标配合比设计报告重庆鹏方路面工程技术研究有限公司第3页共6页根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF—2004）的规定，SMA-10型沥青混合料级配要求见表3-4。表3-4SMA-10型沥青混合料级配要求筛孔13.29.54.752.361.180.60.30.150.075上限10010060322622181613下限100902820141210983.矿料级配选择及确定级配选择采用如下原则：（1）级配范围不超出SMA-10型沥青混合料级配要求；（2）级配曲线关键尺寸通过率尽量靠近级配中值；根据以上原则和经验值，采用三个比选级配，沥青用量根据实际工程经验暂定为油石比6.0％，通过空隙率和矿料间隙率（VMA）来选择级配。根据改性沥青SMA的拌和经验，采用170℃拌合温度拌制混合料，在混合料拌和过程中添加5‰（与混合料质量相比）的矿物纤维，成型马歇尔试件，并测其空隙率，结果如表3-5所示。表3-5SMA-10型沥青混合料级配各筛孔通过率13.29.54.752.361.180.60.30.150.075VMA（%）空隙率（％）级配1100.095.935.025.722.619.116.213.710.618.65.6级配2100.095.938.128.725.321.318.015.211.816.63.1级配3100.095.931.922.620.017.014.412.29.520.07.3根据表3-5中的结果，在油石比相同的情况下，级配1和级配3的孔隙率均不满足规范要求，级配2的空隙率为3.1%靠近下限值（规范要求孔隙率为3%~4%）；从VMA的数据来看，级配2靠近下限值，而级配1和级配3则太大。根据以上数据及工程实际经验对级配进行调整，调整之后的合成级配见表3-6，级配曲线见图3-1。表3-6SMA-10型沥青混合料调整级配各筛孔通过率13.29.54.752.361.180.60.30.150.075VMA（%）空隙率（％）级配4100.094.439.528.523.119.917.614.611.216.93.4其中各矿料所占质量比为：（8-12玄武岩）：（5-8玄武岩）：（3-5玄武岩）：（0-3玄武岩）：石灰石矿粉=15：51：8：13：13。沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装SMA-10型沥青混合料目标配合比设计报告重庆鹏方路面工程技术研究有限公司第4页共6页010203040506070809010013.29.54.752.361.180.60.30.150.075筛孔(mm)通过率(%)上限下限中值设计值图3-1SMA-10型设计级配曲线图调整后的集料级配，其粗集料骨架间隙率VCAmix为39.6%，捣实法测得粗集料骨架间隙率VCADRC为40.3%，VCAmix≤VCADRC满足规范要求；采用调整后的级配4所拌制的沥青混合料，其空隙率为3.4%，接近于目标范围中值。根据上述试验结果，选择级配4作为设计级配。4.确定最佳油石比按设计的SMA-10型矿料级配进行配料，选择油石比5.7%、6.0%和6.3%成型马歇尔试件，计算空隙率等体积参数，并进行马歇尔稳定度试验，结果见表3-7。表3-7SMA-10型设计配合比马歇尔试验根据表3-7中的试验数据，可以知道，各种油石比混合料的马歇尔稳定度和流值均能够满足规范要求；当油石比为6.0%时，混合料的马歇尔稳定度最大，而此时的空隙率更接近目标范围中值，且VMA也最大，因此推荐采用油石比6.0%为最佳油石油石比（%）稳定度（KN）流值（mm）空隙率（%）VMA（%）VFA（%）毛体积密度（g/cm3）计算最大密度（g/cm3）5.77.737.33.716.7377.92.5312.6286.08.744.73.416.8879.72.5262.6166.37.245.23.016.8782.22.5272.605要求≥6.020～503.0～4.0≥16.575～85//沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装SMA-10型沥青混合料目标配合比设计报告重庆鹏方路面工程技术研究有限公司第5页共6页比，并以此进行混合料的高温稳定性、低温稳定性、水稳定性等性能检验。5.混合料的性能检验5.1高温性能检验首先进行了最佳沥青用量下混合料的60℃动稳定度试验，以检验设计沥青混合料的高温稳定性能。试验结果见表3-8。表3-8动稳定度试验结果混合料类型试验温度（℃）试验结果（次/mm）要求（次/mm）试验方法SMA10605228≥3000JTJ052-2000T0719从表中结果得知SMA-10沥青混合料的60℃高温车辙性能满足要求。5.2低温性能检验将SMA-10沥青混合料成型的车辙试件切割成300mm×100mm×50mm的试件进行低温（-10℃）弯曲试验，试验结果见表3-9。表3-9-10℃低温弯曲试验结果试验项目试验温度试验结果要求试验方法弯曲极限应变-10℃14.2≥8×10-3JTJ052-2000T0715从表中结果得知SMA-10沥青混合料的低温性能满足设计要求。5.3水稳性检验进行最佳沥青用量下的冻融劈裂试验来检验设计沥青混合料的水稳定性能，试验结果见表3-10。表3-10冻融劈裂试验结果混合料类型非条件条件劈裂强度比（%）要求(%)空隙率（%）非条件冻融劈裂强度（MPa）空隙率（%）条件冻融劈裂强度(MPa)SMA-104.00.434.50.4496804.60.424.20.414.20.464.90.404.20.444.10.42从表中结果得知SMA-10沥青混合料的水稳性能满足要求。5.4飞散试验对油石比为6.0%的双面击实50次的马歇尔试验进行沥青混合料肯塔堡飞散试沈阳沈北新区尚小桥钢桥面铺装SMA-10型沥青混合料目标配合比设计报告重庆鹏方路面工程技术研究有限公司第6页共6页验，试验结果如表3-11。表3-11飞散试验结果试验项目试验结果要求试验方法肯塔堡飞散试验1.3%≤15%JTJ052-2000T0733从表中结果得知SMA10沥青混合料的肯塔堡飞散试验结果满足要求。5.5析漏试验对油石比为6.0%的混合料在拌和温度（170℃）下保温60分钟后试验，结果如表3-12。表3-12析漏试验结果试验项目试验结果要求试验方法谢伦堡析漏试验0.08%≤0.1%JTJ052-2000T0732从表中结果得知SMA10沥青混合料的谢伦堡析漏试验结果满足要求。四、设计结论根据对委托单位提供原材料的检测结果、混合料配合比设计及其性能检验结果，最终确定采用表3-13所示配合比。表3-13配比设计结果矿料粒径13.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成级配100.094.439.528.523.119.917.614.611.2其中掺入混合料质量的5‰的矿物纤维，采用6.0%的油石比（即5.7%的沥青含量）。各矿料所占质量比为：（8-12玄武岩）：（5-8玄武岩）：（3-5玄武岩）：（0-3玄武岩）：石灰石矿粉=15：