AM20生产配合比计算书

殪岭一标沥青路面下面层AM-20生产配合比计算书1、依据规范和要求1.《G212线水罐段设计图纸》；2.《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）；3.《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）；4.《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）；5、甘肃交通规划设计研究院试验检测中心《AM20型道路石油沥青混合料目标配合比设计》2、混合料的类型1、沥青路面下面层混合料级配类型采用AM-20型，属于中粒式半开级配沥青稳定碎石混凝土。3、下面层层位特点及设计重点1、下面层紧贴上面层，直接接受车辆的反复荷载作用，因此，要求高强、热稳定性好，下面层还必须有一定的封水性能，防止水从路表面渗入基层造成水损害，这就要求下面层表面平整、密实、有一定的稳定度。因此，在保证混合料各项指标符合设计要求的前提下，如何同时保证稳定度与渗水满足设计要求，成为下面层配合比设计的重点之一；另外，本项目所处地区夏季温度较低、高温持续时间短，冬季很冷，雨水充沛，又是重载交通路段，如何提高下面层的抗车辙能力、抗水损也是本设计的重点。4、原材料试验优质的原材料是保证沥青混合料具有优良路用性能的先决条件，为了满足气候环境与交通对路用性能的要求，必须做好原材料的选择。主要通过测试沥青、粗集料、细集料和矿粉等材料的性能和技术指标来检测材料是否满足规范及设计图纸要求，从而完成原材料的选择。（1）、沥青通过对该区域沥青路面发生早期损坏的情况分析，路面破坏的主要形式是水损害问题，而沥青在提高与集料的粘附性、粘结力方面，有着很好的效果。本设计采用韩国SK90#沥青（A级），所检各项指标均符合有关规范、规定及设计要求，实测指标与技术要求见表1。90#沥青（A级）试验指标与技术要求及测试值试验项目密度(25℃)（g/cm3）针入度(0.1mm)延度(15℃)(cm)延度(15℃)(cm)动力粘度(60℃)Pa.s软化点(℃)旋转薄膜加热试验(RTFOT)163℃，85min规定值实测记录80-100≥100≥30≥140≥44≤±0.4≥57≥8实测值1.03496≥1004046.0-0.00987.39.2（2）、集料集料是沥青混合料的关键材料之一，其力学性能是决定混合料强度特性的最重要因素，它的颗粒形状不仅影响混合料的构架，也直接关系到混合料的抗车辙能力与抗疲劳性能等材料特性，此外，集料与沥青的粘附等级对混合料强度的形成也起关键作用，因此选择优质的集料是沥青混合料具有优良路用性能的重要保证。经经项目部试验室初选，武山县鸳鸯镇邱家峡石料场生产的变质蛇纹岩质碎石质量较好，经甘肃公路工程试验检测中心站检验：压碎值13.7、洛杉矶磨好值15.0、针片状、吸水率、毛体积密度等符合设计要求。粗、细集料所检各项指标与技术要求见下表。粗、细集料的试验指标与技术要求及测试值材料名称试验项目9.5-16mm4.75-9.5mm2.36-4.75mm0-2.36mm9.5-19mm表观密度(g/cm3)2.6862.6882.6922.6872.694表观相对密度2.6862.6882.6922.6872.694毛体积相对密度2.6102.6042.5822.6872.640吸水率(%)1.041.351.521.571.03针片状(%)9.5mm粒径8.4≤129.5mm粒径11.8≤18压碎值(%)---15.6------≤20磨耗值(%)10.4------≤28砂当量(%)---------68≥65粘附性≥4级---------≥4级从上表中粗细集料的各项指标可看出，本项目所选择的变质蛇纹岩碎石，针片状少、视密度较大，磨耗值、压碎值较小，说明该石料坚硬、耐磨、耐久性好。另一方面，该石料表面凹凸粗糙，合成吸水率1.323%，能够吸附较多的沥青结合料，使混合料有较厚的沥青膜，有利于路面水稳定性。合成吸水率不大于2.0%填料沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等石料经磨细得到的矿粉，本项目采用定西市高崖水泥厂生产的矿粉(工厂化生产)，所检各项指标均符合规范及有关规定要求实测试验指标见下表矿粉的试验指标与技术要求及测试值试验项目表观相对密度(g/cm3)含水量(%)粒度范围外观亲水系数(%)塑性指数＜0.6＜0.15＜0.075规定值≥2.50≤110090-10075-100无团粒结块＜1＜4实测值2.7350.610096.681.0无团粒结块0.522．05、沥青混合料矿料级配的确定在组成沥青混合料的原材料选定后，沥青混合料的技术性质在很大程度上取决于集料间的级配组成，沥青混合料由于集料的级配不同，可以形成不同的组成结构。综合该项目所处的重载交通路段，重载车辆特别多，考虑路面抗车辙能力的需要，减少4.75mm及2.36mm集料的通过率，并选用的设计空隙较高率是比较有效的方法，在对本地区周围路面表面层矿料级配使用实际情况调查研究的基础上，经过多次调整，综合以下三点确定级配范围：1.尽可能减少最粗的粗集料，以减少沥青混合料的粗细集料离析。2.适当减少细集料中的细粉部分用量，以适当减小粉胶比并避开驼峰级配。3.增加中间档次的集料，以加强沥青混合料的嵌挤作用。6、确定最佳沥青用量殪岭一标沥青路面下面层AM-20级配沥青混合料，采用马歇尔试验确定沥青混合料的最佳沥青用量。每组沥青混合料按照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)的要求，按照甘肃交通规划设计研究院试验检测中心《AM20型道路石油沥青混合料目标配合比设计》最佳油石比4.0为中值，以0.3%间隔变化油用量，配置5种不同的沥青用量成型马歇尔试件，分别在规定的试验温度及试验时间内用马歇尔仪测定稳定度和流值，同时计算空隙率、饱和度及矿料间隙率，然后按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)规定的方法确定最佳沥青用量。（1）、最大理论相对密度的计算。根据已确定的各档矿料比例、表观相对密度、毛体积相对密度、沥青相对密度γb（25℃/25℃），等，根据公式：合成矿料的表观密度：γsa=2.2.690计算式：γsa=100/（P1/γ1+P2/γ2+P3/γ3+P4/γ4+P5/γ5）=100/(40/2.694+10/2.686+25/2.688+8/2.692+15/2.687+2/2.741)=100/(14.847+3.723+9.301+2.972+5.582+0.72966)=100/37.161=2.691合成矿料的合成毛体积密度：γsb=2.796计算式：γsb=100/（P1/γ5Sb+P2/γ5sb+P3/γ5sb+P4/γ5sb+P5/γ5sb）=100/(40/2.64+10/2.61+25/2.604+8/2.582+15/2.687+2/2.741)=100/(15.152+3.831+9.601+3.098+5.582+0.72966)=100/37.99366=2.632合成矿料的吸水率ωx=0.752ωx=（1/γsb-1/γsa）*100=（1/2.632-1/2.691）*100=(0.37994+0.37161)*100=0.752合成矿料的沥青吸收率C=0.6C=0.033ωx2-0.2936ωx+0.9339=0.033*0.7522-0.2936*0.752+0.9339=0.01866-0.293656+0.9339=1.21合成矿料的有效相对密度γse=2.654γse=C*γsa+(1-C)*γsb=1.21*2.654-0.21*2.632=3.21-0.5527=2.6574.0油石比的最大理论密度γt6.0=2.530γt6.0=(100+Pai)/(100/γse+Pai/γb)=（100+4.0）/(100/2.691+4.0/1.034)=104/(37.161+3.8685)=104/41.0925=2.530同理计算不同油石比对应的最大理论相对密度见表AM-20不同油石比最大理论相对密度计算表油用量（油石比）%3.29（3.4）3.57（3.7）3.85（4.0）4.12（4.3）4.4（4.7）最大理论密度γti2.5562.5452.5302.5242.5102、马歇尔击实由于合成矿料的毛体积密度为2.632，根据目标配合比设计结果：沥青的最佳油石比为4.0，根据已确定的合成级配比例，配制合成矿料，并按规范《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)试验方法室内拌制混合料进行马歇尔击实，用马歇尔试验确定最佳油用量，分别以油用油石比量比3.4、3.7、4.0、4.3、4.6成型马歇尔试件(双面各击实50次)，击实后的试件过夜，冷却至室温后脱模，测定其各项物理力学指标，并计算空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA等指标。空隙率VV4.38=(1-试件的毛体积密γsb6.0/沥青混合料的最大理论密度γt6.0)*100=（1-2.334/2.530）*100=(1-0.922)*100=7.7矿料间隙率VMA=(1-试件的毛体积密γsb/矿料合成毛体积密度γsb*各种矿料占总质量之和Ps)*100=(1-2.334/2.632*(100-4)/100)*100=(1-0.867*0.96)*100=0.148*100=14.8沥青饱和度VFA4.38=(矿料间隙率VMA-空隙率VV)/矿料间隙率VMA*100=(14.8-7.7.)/14.8*100=48.0同理可计算其它油石比的空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA等指标沥青混合料试验指标油石比（%）沥青用量（%）混合料的各项技术指标γfγsbγtiVV（%）VMA(%)VFA(%)稳定度(KN)流值(0.1mm)3.43.292.3052.7962.5569.615.337.33.842.33.73.572.3132.7962.5458.815.242.24.212.44.03.852.3372.7962.5307.614.748.24.892.74.34.122.3382.7962.5246.914.853.54.562.74.64.402.3552.7962.5106.214.457.44.072.76.2、绘制VMA、VFA、密度、马歇尔稳定度、流值与油用量图3稳定度与油用量关系图稳定度空隙率流值饱和度矿料间隙率共同范围油石比：3、根据其关系图,得到如下数据:根据试验结果，因密度有最大峰值，稳定度也有最大值，从图可得最佳油用量为4.0%。实测4.0油石比沥青用量的最大理论密度γt5.93=2.528空隙率VV4.38==7.7矿料间隙率VMA=14.7沥青饱和度VFA4.38=48.2与计算结果相近，符合设计要求。用油石比3.4、3.7、4.0、4.3、4.6制件，并测算空隙率、矿料间隙率沥青饱和度、稳定度、流值等，绘制关系图，得到对应的VV=4.0，各项指标均满足设计要求，故最后确定其最佳油油石比为4.0,4、检验最佳油石比时的粉胶比合成矿料的有效相对密度γsa=2.691γse=C*γsa+(1-C)*γsb=1.21*2.691-021*2.334=3.256-2.124=1.132FB在0.8-1.2之间符合要求。5、有效沥青膜厚度SA=5.76m2/kg3.43.74.04.34.7密度空隙率％DA=5.76/(1.132*4.96)*10=10.27μm对于骨架空隙类沥青混合料，沥青膜的厚度宜大于6μm.符合要求。7、配合比的设计检验1水稳定性试验对混合料进行水稳定性试验，进行浸水马歇尔实验时，试件分两组，每组6个平行试件。一组在60℃水浴中保养0.5h后测其马歇尔稳定度S1；另一组在60℃水浴中恒温保养48h后测其马歇尔稳定度S2；计算残留稳定度S0=S2/S1×100%。试验结果如下表。表8.浸水马歇尔稳定度试验结果沥青种类油用量（油石比）（%）稳定度S1（kN）稳定度S2（kN）残留稳定度S0（%）规定值(%)SBS(I-D)4.04.894.2286.2≥80浸水