普通沥青配合比设计

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材料选择、取样材料试验其他材料，外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青或改性沥青结合料确定试验温度在工程设计级配范围内设计供优选用的1～3组不同的矿料级配对选择的设计级配，初选5组沥青用量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度计算VV、VMA、VFA等体积指标技术经济分析确定1组设计级配及最佳沥青用量进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较完成配合比设计，提交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量等按规定进行各种配合比设计检验，确认配合比设计是否合理合格不合格不合格合格确定工程设计级配范围确定理论最大相对密度沥青混合料的类型规范规定的矿料级配范围普通沥青用真空法改性沥青用计算法或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》T0725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。表B.4.2-1泰勒曲线的横坐标di0.0750.150.30.61.182.364.759.545.0idx0.3120.4260.5820.7951.0771.4722.0162.754dI13.2161926.531.537.5536345.0idx3.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452表B.4.2-2矿料级配设计计算表示例筛孔(％)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16100100100100100100100100.010010010013.288.610010010010010010096.795901009.516.699.710010010010010076.67060804.750.48.794.910010010010047.741.530532.360.30.73.797.287.910010030.63020401.180.30.70.567.862.210010022.822.515300.60.30.70.540.546.410010017.216.510230.30.30.70.530.23.799.899.29.512.57180.150.30.70.520.63.196.297.68.18.55120.0750.20.60.34.21.984.795.65.5648配比28261412153.31.7100.0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℃。表B.5.2热拌普通沥青混合料试件的制作温度(℃)施工工序石油沥青的标号50号70号90号110号130号沥青加热温度160－170155－165150－160145－155140－150矿料加热温度集料加热温度比沥青温度高10～30(填料不加热)沥青混合料拌和温度150－170145－165140－160135－155130－150试件击实成型温度140－160135－155130－150125－145120－140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。nnsb2211100(B.5.3)式中：P1、P2、……Pn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T0304方法测定，机制砂及石屑可按T0330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。nnsa2211100(B.5.4)式中：P1、P2、……Pn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。n、、、21B.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Pa或沥青用量为Pb。(B.5.5-1)(B.5.5-2)式中：Pa预估的最佳油石比(与矿料总量的百分比)，(％)；Pb预估的最佳沥青用量(占混合料总量的百分数)，(％)；Pa1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。bbtbsep100100(B.5.6.1)式中：γse合成矿料的有效相对密度；Pb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=0.033wx2-0.2936wx+0.9339(B.5.6.3)(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；10011sasbXW＝sbsbaaPP11sbsaseCC)1(100100sbabPPwx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。B.5.8测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度γf和吸水率，取平均值。测试方法应遵照以下规定执行：B.5.8.1通常采用表干法测定毛体积相对密度；B.5.8.2对吸水率大于2％的试件，宜改用蜡封法测定的毛体积相对密度。注：对吸水率小于0.5％的特别致密的沥青混合料，在施工质量检验时，允许采用水中重法测定的表观相对密度作为标准密度，钻孔试件也采用相同方法。但配合比设计时不得采用水中重法。B.5.9确定沥青混合料的最大理论相对密度B.5.9.1对非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔试件的同时，按B.5.6.1的要求用真空法实测各组沥青混合料的最大理论相对密度γti。当只对其中一组油石比测定最大理论相对密度时，也可按式(B.5.9.-1)或(B.5.9-2)计算其他不同油石比时的最大理论相对密度γti。B.5.9.2对改性沥青或SMA混合料宜按式(B.5.9.-1)或(B.5.9-2)计算各个不同沥青用量混合料的最大理论相对密度。baiseaitiP100100＋(B.5.9-1)bbisesitiP100(B.5.9-2)式中