AC16沥青混合料配合比设计

AC-16沥青混合料配合比设计沥青表面层特性•沥青的表面层，直接遭受大气因素和行车荷载的作用，因此沥青表面层应该具有良好的平整度、抗滑性、耐磨耗性、不透水性、高温不软化变形、低温不脆裂松散和较少裂缝及耐腐蚀性能。沥青面层性质的好坏取决于所用沥青和石料的品质，所采用的结构形式以及设计、施工的优劣。AC-16配合比设计过程•一、※目标配合比设计•二、生产配合比设计•二、生产配合比设计验证一、目标配合比设计•优选矿料级配，确定最佳沥青用量，符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求，以此作为目标供拌合机确定各冷料仓的供料比例，进料速度及试拌使用。•（一）基础材料试验•（二）矿料级配•（三）马歇尔试验•（四）最大理论密度测试•（五）确定最佳沥青用量（油石比）•（六）根据最佳沥青用量（油石比）进行检验试验•（七）试验报告（一）基础材料试验•1、抽样原则•2、单质材料试验：•①沥青性质试验•②集料性质试验1、抽样原则（主要涉及料场取样）•在料场取样应先铲除堆脚等处无代表性的部分，再在料堆的顶部、中部和底部，各由均匀分布的几个不同部位，取得大致相等若干份组成一组试样，总之务必使抽样样品具有代表性（满足JTGE42-2005）因为样品对筛分结果影响很大，从而影响矿料级配。2、单质材料试验•①沥青性质基础试验•试验项目及结果见表1沥青针入度指数偏大，对温度敏感性较高。（从而影响沥青混合料对温度的敏感性，后果就是温度高时易车辙，温度低时易开裂）项目单位90号石油沥青A级指标要求试验结果针入度（25℃,100g、5s）0.1mm80~10082软化点℃不小于4443.015℃延度（5cm/min）cm不小于100＞10010℃延度（5cm/min）cm不小于30＞100针入度指数PI—-1.5~1.0-1.360℃动力粘度pa·s不小于140163135℃动力粘度pa·s—0.45175℃动力粘度pa·s—0.073蜡含量％不大于2.21.8闪点℃不小于245266溶解度%不小于99.599.9密度（15℃）g/cm3实测记录1.013薄膜烘箱质量变化%不大于±0.80.08残留针入度比%不小于5772残留延度15℃cm—（C级沥青测量）＞100残留延度10℃cm不小于883②集料性质试验•集料筛分采用水筛法。•对粗集料按相应规范进行了各项指标试验，试验项目及结果见表2，细集料及填料试验结果略。•细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075颗粒含量表示，石屑和机制砂以砂当量（0～4.75mm）或亚甲蓝值（0～2.36mm或0～0.15mm）表示。指标单位指标要求试验结果试验方法石料压碎值％不大于2514.5T0316洛杉矶磨耗损失％不大于2512.5T0317表观相对密度t/m3不小于2.62.685∕2.715T0304吸水率％不大于21.9∕2.4T0304坚固性％不大于109T0314针片状颗粒含量（混合料）％不大于12、1811∕11.9T0312水洗法0.075mm颗粒含量％不大于10.2∕0.3T0310软石含量％不大于30.2T0320磨光值PSVBPN不小于4249T0321粗集料与沥青的粘附性级不小于52T0616试验结果分析•①4.75～9.5mm粗集料的吸水率偏大，不满足要求(不易烘干，加长烘干时间或二次烘干，时间短集料含水造成沥青容易剥落，烘干时间长短不一，混合料不稳定，同一沥青含量下，较干或较稀)；•②粗集料与沥青的粘附性为2级，不满足要求，（造成混合料水温定性差）；•③集料针片状颗粒含量偏大（此颗粒容易破碎，增大沥青混凝土的空隙率，降低沥青混凝土的嵌挤能力，对车辙、路面成效影响均较大；能够嵌所紧密形成稳定骨架的是表面纹理较粗，破碎后带有尖棱角的方形颗粒）。•针对粘附性较差，决定在下一步的混凝土配比中，使用消石灰代替部分矿粉。（当然改变性能的方法还有很多，使用水泥或剥落剂，或者用改性沥青代替石油沥青等）•单质材料试验直接提供沥青混合料配合比的数据有：a筛分结果b粗集料毛体积密度、视密度、细集料表观密度、矿粉表观密度（二）矿料级配•确定AC-16类型，关键筛孔为2.36mm，通过率38为F型（细型），通过率38为C型（粗型），查找规范规定的矿料级配范围。•实例选用AC-16C型级配调整的几条原则•1、满足关键筛孔2.36控制；•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，减少以0.6以下部分细粉用量，使中等粒径集料较多，形成S曲线；•3、4.75，2.36，0.075尽量靠近中值；•4、设计合成级配不能由太多的锯齿型交错，且在禁区范围内不出现驼峰对驼峰现象的明确阐述•出现驼峰，即表示为一种多砂混合料，或相对总砂量来说细砂太多的混合料，这种级配的混合料在施工期间常会出现压实问题，并表现为在使用期间抗永久变形（由两部分组成，一部分是由沥青面层在行车荷载反复作用下进一步压密产生的，可称其为压密形变，另一部分是因沥青混合料在高温时强度不足以抵抗重轮荷载的反复作用，轮下的部分沥青混合料产生剪切形变逐渐被挤压到两侧，使两侧的面层鼓起，产生所谓的侧向流动）能力不足。而且，集料级配通过限制区容易造成矿料间隙率VMA过小，这种级配对沥青含量过分敏感AC-16集料禁区界限禁区内筛孔尺寸（mm）下限上限0.315.515.50.619.125.11.1825.631.62.3639.139.1•根据集料筛分结果，计算各集料在每个筛孔的通过率（注意石屑的除尘处理一般筛底剔除3/4，0.075剔除2/3，0.15剔除1/2，0.3剔除1/3）使用电算法进行矿料配合比，图例（x轴坐标为x＝di0.45，实例“A04长珲高速公路上面层AC16C-陈级配下S-4.xls”）。（三）马歇尔试验•1、配料•2、马歇尔试件成型•3、马歇尔试件的物理指标测试•4、马歇尔稳定度试验（稳定度，流值）1、配料•对含泥量较大的粗集料，要剔除0.075mm以下含量，尤其注意石屑模拟除尘。•预估最佳油石比,以0.3％～0.5％为间隔，在最佳油石比上下共5个油石比进行拌制。2、马歇尔试件成型•①马歇尔试件成型温度控制，各温度对混合料性质的影响、对试件成型高度的影响。•②拌和要充分；•③同一油石比，每一个马歇尔试件的成型样品要尽量保持一致，避免离析，以免造成每个试件的性质不同；•④严格控制试件高度，62.2～64.8mm马歇尔试件成型各工序温度工序90号石油沥青试验室一般选择控制温度沥青加热温度（℃）150～160150（防止沥青老化）矿料加热温度（℃）集料加热温度比沥青温度高10～30160沥青混合料拌和温度（℃）140～160150试件击实成型稳度（℃）130～1501403、马歇尔试件的物理指标测量（实测数据试件空气中质量ma，试件水中质量mw，试件表干质量mf）•①试件充分吸水•②网篮要全部没水•③保持同一水位•④用拧干的湿毛巾擦拭试件表面，不得吸走空隙内的水•⑤水温宜为25±2℃4、马歇尔稳定度试验（稳定度，流值）•①根据试件多少，试件放入前可将水浴温度适当调高，饱水后一定要调回60℃•②压头饱水（四）最大理论密度测试•①样品不少于1500g；•②将沥青混合料团块仔细分散，粗集料不破碎，细集料团块分散到小于6.4mm；•③水温25±2℃，浸没混合料；•④加表面活性剂，气泡充分排出；•⑤称量水中时，若倾斜入水时，切忌混合料与空气接触，否则必须重新抽真空。（五）确定最佳沥青用量（油石比）图解法•1、基础计算•2、按施工规范标准控制马歇尔设计•3、VMA技术标准选择•4、检查OAC所对应的指标是否符合马歇尔试验技术标准1、基础计算•①根据单质集料试验测得的粗集料毛体积密度、细集料表观密度、矿粉表观密度计算矿料合成毛体积相对密度γsb•②计算试件毛体积相对密度γf•③计算最大理论相对密度γt•ma最大理论相对密度试验用干燥沥青混合料试样的空气中质量g；•m1负压容器在25℃水中质量g；•m2负压容器与沥青混合料一起在25℃水中质量g•④油石比Pa与沥青含量Pb的相互转化以•nn2211sb...100PPP＝wfammm＝f)(21tmmmmaa＝100100abbppp＝100100baappp＝•以①②③为基础计算沥青混合料试件的空隙率VV，矿料间隙率VMA，有效沥青饱和度VFA等体积指标。•(Ps为各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即Ps＝100－Pb)100)1(tfVV＝100)1001(ssbfpVMA＝100)(VMAVVVMAVFA＝2按施工规范标准控制马歇尔设计•选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并尽可能的涵盖沥青饱和度的要求范围，并使密度及稳定度曲线出现峰值。如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量重新进行。根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳用量。⑴OAC1的确定•的沥青用量a1，a2，a3，a4，取平均值作为OAC1•OAC1＝（a1＋a2＋a3＋a4）/4•②在沥青用量未涵盖沥青饱和度的要求范围时，在各曲线图上查出密度最大值，稳定度最大值，目标空隙率（或中值）a1，a2，a3，取平均值作为OAC1•OAC1＝（a1＋a2＋a3）/3•③对所选择的沥青用量范围，密度或稳定度未出现峰值（最大值出现在曲线两端）时，可直接以目标空隙率（或中值）对应的沥青用量a3，作为OAC1，但OAC1必须介于OACmin～OACmax的范围内，否则应重新进行配合比设计•OAC1＝a3•各项指标均符合技术标准（不含VMA）的沥青用量范围OACmin～OACmax的中值作为OAC2。•OAC2=(OACmin+OACmax)/2⑴OAC2的确定⑶OAC的确定•取OAC1和OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量。•OAC=(OAC1+OAC2)/23、VMA技术标准选择设计空隙率（%）345矿料间隙率VMA（%）不小于12.513.514.5•根据集料最大公称粒径和空隙率按内插法确定，从曲线图上查找最佳油OAC对应的VMA是否能满足要求，OAC宜位于VMA凹曲线最小值的贫油一侧。AC-16沥青混合料设计空隙率对应的矿料间隙率VMA技术标准4、检查OAC所对应的指标是否符合马歇尔试验技术标准试验指标空隙率（%）稳定度（kN）流值（mm）沥青饱和度（%）技术标准3～5不小于82～465～75AC-16沥青混合料马歇尔技术标试验技术标准（六）根据最佳油石比进行检验试验•1、高温稳定性检验：动稳定度试验（车辙试验）•2、水稳定性检验：浸水马歇尔试验；冻融劈裂试验•3、低温抗裂性能检验：小梁低温弯曲蠕变试验•4、渗水系数检验：渗水系数•5、抗滑性能测试，构造深度和摩擦系数1、高温稳定性检验:动稳定度试验(车辙试验)•①成型：•A、试样总量计算：m＝1.03×γf×（30×30×5）(g)；•B、装模时注意周边插捣，中间高两边低；•C、混合料压实温度为石油沥青120～150℃，改性沥青140～170℃•D、轮碾成型机温度控制在100℃，压力为0.9Mpa，先在一个方向碾压2个往返（4次），卸荷，再抬起碾压轮，将试件调转方向，继续碾压12次往返（24次）。•E、压实成型后，揭去表面的纸，用粉笔表明碾压方向。1、高温稳定性检验:动稳定度试验(车辙试验)•②试验：•A、室温放置12h后,改性沥青放置48h后方可进行动稳定度试验•B、连同试模放置在升温至60±1℃的恒温室中，保温不少于5h，不多于24h,在试验轮行走不到的地方，将一支温度计放置在试件上，注意试件温度稳定在为60±0.5℃。•C、试验轮的行走方向与轮碾方向一致,切忌垂直,试轮着地压强0.7±0.05MPa，往返碾压速度42±1次/min（往返21次/min）。•D、试验时应记录初始(0min)位移和终了(60min)位移，当时间达到一小时，或总变形量超过25mm，可中止试验。•E、现场判断车辙合格与否，普通沥青混合料60min变形量－45min变形量≤0.