2沥青混合料配合比设计

江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE沥青混合料配合比设计二0一一年七月江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE一、目标配合比设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE主要内容一、设计思路二、Superpave和AC配合比设计介绍、比较与设计要点分析三、案例分析江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE一、设计思路考虑工程特点考虑交通量和轴载考虑气候条件考虑原材料特性考虑当地的应用经验或已成功的工程案例江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE二、Superpave与AC配合比设计介绍、比较与设计要点分析Sup设计主要特点1、采用旋转压实仪成型，试件直径150mm2、空隙率采用4%控制3、没有固定级配范围，更注重级配优选4、根据交通量选择设计次数，采用N最大进行验证5、采用T283试验评价混合料水损害性能江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE旋转压实仪示意图1.16江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE控制点和限制区江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTESUP级配控制类型Sievesup13sup20sup25SizeLimitsLimitsLimits50.00---37.50---10025.00--10090-10019.00-10090-100-12.5090-100--9.50---4.75---2.3628-5823-4919-451.18---0.60---0.30---0.15---0.082-102-81-7江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE设计步骤1、材料选择2、设计集料结构选择3、设计沥青胶结料含量选择4、设计混合料水敏感性评估江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTEAC设计主要特点1、采用马歇尔击实仪成型，试件直径100mm2、空隙率根据层位有一定的范围3、级配有固定范围，并在此范围内选择优选级配4、采用浸水马歇尔、冻融劈裂试验评价混合料水损害性能，采用车辙评价混合料高温性能，采用低温小梁弯曲评价混合料的低温性能。江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE设计步骤1、材料选择、试验2、初选粗中细三组级配，进行击实试验3、选择一种或两种级配，采用不同沥青用量马歇尔击实，并根据体积指标确定最终级配和沥青用量4、设计级配混合料性能验证江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTESuperAC原材料指标部分全部级配范围采用控制点和禁区控制有固定范围成型设备旋转压实仪马歇尔击实仪压实次数根据交通量根据公路等级试件直径150mm100mm初选沥青用量根据原材料密度、级配等进行计算根据经验初选体积指标空隙率4%标准根据面层厚度不同，采用不同范围根据混合料类型不同矿料间隙率大于一个固定值根据集料粒径和空隙率采用矿料间隙率标准根据交通量根据集料粒径确定沥青用量采用四个油一般采用五个油压实验证N最大验证/性能验证AASHTOT283补充浸水马歇尔、车辙和小梁冻融劈裂、浸水马歇尔、车辙和小梁江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE1、材料选择1.1沥青胶结料选择Sup：PG分级。江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE1.2集料选择Sup：分认同特性和料源特性。认同特性料源特性粗集料棱角性坚固性（磨耗）细集料棱角性安定性（坚固性）扁平、细长颗粒有害物质粘土含量江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE试验项目试验值Superpave技术标准集料认同特性粗集料棱角性（%）10085/80细集料棱角性（%）48.4≥45扁平颗粒含量（％）5.610砂当量（％）69≥45集料料源特性洛杉矶磨耗（％）14.4/坚固性（％）5/江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE2、设计集料结构选择2.1选择粗中细三种级配，以级配关键筛孔为基准，三种级配应至少有3%通过率的差距。2.2三种级配并不一定是基本平行的级配。2.3除了控制4.75mm、2.36mm、0.075mm关键筛孔通过率外，20和25型级配还需在4.75或2.36与最大粒径之间增加控制筛孔。江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE0102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率％初选级配3初选级配1初选级配20.0750.150.30.61.182.364.759.513.219.026.531.5三个级配太近江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE0102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率，％宁淮Sup25级配规范AC-25级配中值AC-25s级配中值0.0750.150.30.61.182.364.759.513.21926.537.5江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE0102030405060708090100筛孔尺寸，mm通过率，％规范AC-20级配中值AC-20S级配中值宁淮Sup20级配0.0750.150.30.61.182.364.759.513.21926.537.5江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE0102030405060708090100筛孔尺寸(mm)通过率(%)规范AC-13级配中值青海国道109线江苏AK-13S级配中值江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTESup与AC级配参考筛孔通过率(适用重载交通）面层关键筛孔（mm）通过率范围（%）下面层AC-251984-884.7534-402.3623-270.0754-5中面层AC-2013.272-764.7537-432.3623-290.0754-5.5上面层AC-134.7542-472.3628-330.310-120.0755-6.5江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE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（部分二级道路及更次等级道路），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。级配调整原则江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE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。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％。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。江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE情形原因调整方法空隙率大（“打不下”）集料坚硬，棱角性强1.级配在一定范围内尽可能向偏细调整，减少中间集料，情况允许可调整细型级配2.加砂3.加石灰岩（如细集料是玄武岩等硬质集料）4.加沥青5.适当提高击实温度6.适当提高击实次数（需业主同意）7.改成旋转压实方式（如原是马歇尔击实方式）级配偏粗，中间料多调整集料级配，减少中间料合成级配0.15-1.18料少换细集料或适当提高矿粉含量沥青用量少加沥青空隙率小（“很容易击下去”）集料软弱1.增加中间集料、减少细集料含量或矿粉含量2.换细集料为硬质集料3.换集料4.减少沥青含量级配整体偏细，中间料少走粗型级配江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTEVMA达不到技术要求1.集料性质软弱2.集料吸水率大3.空隙率小1.换坚硬集料2.增大空隙率3.增大沥青含量沥青混合料水稳定性能达不到要求1.沥青性质存在问题2.集料呈偏酸性集料3.空隙率大4.沥青用量低1.测试沥青指标，特别是粘性指标，不合格需更换2.换成碱性集料或增加抗剥落措施3.调整级配或沥青用量4.增加沥青用量沥青混合料高温性能达不到要求1.沥青性质存在问题2.集料偏软弱3.混合料级配骨架软弱4.沥青含量高1.测试沥青指标，特别是粘性指标，不合格需更换，采用改性沥青2.换坚硬集料3.调整级配4.降低沥青含量江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE试拌合成级配评价Sup与马歇尔比较主要是增加初始压实度的指标。江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE试验级配Gsb(g/cm3)Gsa(g/cm3)Gse(g/cm3)VbaVbeWsPbi（%）12.6712.7462.7310.01940.08972.3584.5022.6722.7462.7310.01930.08972.3584.4932.6692.7462.7300.01980.08972.3584.51估算沥青用量江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE设计ESALs（百万）压实参数初始设计最大0.3650750.3-37751153-108100160≥309125205江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE级配4%空隙率沥青用量（％）VMA（％）（设计次数）VFA（％）（设计次数）粉/有效沥青比例（DP）估算初始次数压实度（％）14.5413.4970.301.4487.324.8113.8071.021.2787.434.7113.6770.731.4687.2Superpave标准≥13.065～750.6～1.2*≤89.0江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE3、沥青用量选择2.1Sup一般是采用四种沥青用量2.2AC一般是采用五种沥青用量江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE参考的沥青用量范围面层结构沥青用量（%）13，上面层4.6-5.120，中面层4.1-4.425，下面层3.6-4.0江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE1.522.533.544.555.5644.555.5用油量空隙率55.065.075.085.044.555.5用油量VFA1.101.201.301.401.501.601.7044.5