瀝青混凝土配合比設(shè)計過程

1、熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計方法1礦質(zhì)混合料組成設(shè)計（1）根據(jù)道路等級、路面結(jié)構(gòu)層位及結(jié)構(gòu)層厚度等方面要求，按照上述方法，選擇適用的瀝青混合料類型，并按照表822和表823（現(xiàn)行規(guī)范）或824和表825（新規(guī)范稿）的內(nèi)容確定相應(yīng)礦料級配范圍，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后確定。（2）礦質(zhì)混合料配合比計算1）組成材料的原始數(shù)據(jù)測定按照規(guī)定方法對實際工程使用的材料進(jìn)行取樣，測試粗集料、細(xì)集料及礦粉的密度，并進(jìn)行篩分試驗，測定各種規(guī)格集料的粒徑組成。2）確定各檔集料的用量比例根據(jù)各檔集料的篩分結(jié)果，采用計算法或圖解法，確定各規(guī)格集料的用量比例，求得礦質(zhì)混合料的合成級配。礦質(zhì)混合料的合成級配曲線必須符合設(shè)計級配范圍的要

2、求，不得有過多的犬牙交錯。當(dāng)經(jīng)過反復(fù)調(diào)整仍有兩個以上的篩孔超出設(shè)計級配范圍時，必須對原材料進(jìn)行調(diào)整或更換原材料重新設(shè)計。通常情況下，合成級配曲線宜盡量接近設(shè)計級配中限，尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm、4.75mm等篩孔的通過量盡量接近設(shè)計級配范圍的中限。對于交通量大、軸載重的道路，合成級配可以考慮偏向級配范圍的下限，而對于中小交通量或人行道路等，合成級配宜偏向級配范圍的上限。2瀝青混合料馬歇爾試驗瀝青混合料馬歇爾試驗的主要目的是確定最佳瀝青用量（以O(shè)AC表示）。瀝青用量可以通過各種理論公式計算得到，但由于實際材料性質(zhì)的差異，計算得到的最佳瀝青用量，仍然要通過試驗進(jìn)行修正，所以采用馬歇爾試

3、驗是瀝青混合料配合比設(shè)計的基本方法。（1）制備試樣1）馬歇爾試件制備過程是針對選定混合料類型，根據(jù)經(jīng)驗確定瀝青大致用量或依據(jù)表410推薦的瀝青用量范圍，在該用量范圍內(nèi)制備一批瀝青用量不同、且瀝青用量等差變化的若干組（通常為五組）馬歇爾試件，并要求每組試件數(shù)量不少于4個。2）按已確定的礦質(zhì)混合料級配類型，計算某個瀝青用量條件下一個馬歇爾試件或一組試件中各種規(guī)格集料的用量（實踐中大多是一個標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件礦料總量1200g左右）。3）確定一個或一組馬歇爾試件的瀝青用量（通常采用油石比），按要求將瀝青和礦料拌制成瀝青混合料，并按上節(jié)表87（現(xiàn)行規(guī)范要求）或表89（新規(guī)范要求）規(guī)定的擊實次數(shù)和操作方法成

4、型馬歇爾試件。（2）測定試件的物理力學(xué)指標(biāo)首先，測定瀝青混合料試件的密度，并計算試件的理論最大密度、空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率等參數(shù)。在測試瀝青混合料密度時，應(yīng)根據(jù)瀝青混合料類型及密實程度選擇測試方法。在工程中，吸水率小于0.5%的密實型瀝青混合料試件應(yīng)采用水中重法測定；較密實的瀝青混合料試件應(yīng)采用表干法測定；吸水率大于2%的瀝青混合料、瀝青碎石混合料等不能用表干法測定的試件應(yīng)采用蠟封法測定；空隙率較大的瀝青碎石混合料、開級配瀝青混合料試件可采用體積法測定。隨后，在馬歇爾試驗儀上，按照標(biāo)準(zhǔn)方法測定瀝青混合料試件的馬歇爾穩(wěn)定度和流值。3最佳瀝青用量的確定以瀝青用量（通常采用油石比表示）為橫坐

5、標(biāo)，以瀝青混合料試件的密度、空隙率、瀝青飽和度、馬歇爾穩(wěn)定度和流值指標(biāo)為縱坐標(biāo)，將試驗結(jié)果繪制成關(guān)系曲線如圖86。（1）確定最佳瀝青用量的初始值OAC1根據(jù)圖86，取馬歇爾穩(wěn)定度和密度最大值相對應(yīng)的瀝青用量a1和a2，以及與設(shè)計要求空隙率范圍中值對應(yīng)的瀝青用量a3（見圖86中的a、b、c），由公式（41）計算三者的平均值作為最佳瀝青用量的初始值 OAC1。（2）確定瀝青最佳用量的中值OAC2由表87或表89（新規(guī)范）的內(nèi)容確定瀝青混合料的馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在圖86上求出各項指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的瀝青用量范圍OACmn OACmax(見圖86中的a、c、d、e)，由公式（829）計算瀝青最佳用量

6、的中值OAC2。在圖86中，首先檢查在瀝青用量為初始值OAC1時，瀝青混合料的各項指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求，同時檢驗VMA是否符合要求。當(dāng)符合要求時，由OAC1及OAC2綜合決定最佳瀝青用量OAC。否則應(yīng)調(diào)整級配，重新進(jìn)行馬歇爾試驗配合比設(shè)計，直至各項指標(biāo)均能符合要求為止。（3）根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定最佳瀝青用量OAC最佳瀝青用量OAC的選擇應(yīng)通過對瀝青路面的類型、工程實踐經(jīng)驗、道路等級、交通特性、氣候條件等諸多因素的綜合考慮分析后，加以確定。一般情況下，當(dāng)OAC1及OAC2的結(jié)果接近時，可取二者的平均值作為最佳瀝青用量OAC。當(dāng) OAC和OAC2結(jié)果有一定差距時，不能采用平均的方法確定最

7、終的OAC，而是分別通過隨后的水穩(wěn)性試驗和高溫穩(wěn)定性試驗，綜合考察后決定。對熱區(qū)道路以及車輛渠化交通的高速公路、一級公路、城市快速路、主干路，預(yù)計有可能出現(xiàn)較大車轍時，可以在中限值OAC2與下限值OACmin的范圍內(nèi)決定最佳瀝青用量，但一般不宜小于OAC2的0.5%。對寒區(qū)道路、旅游區(qū)道路，最佳瀝青用量可以在中限值 OAC2與上限值OACmax范圍內(nèi)決定，但一般不宜大于OAC2的0.3%。4瀝青混合料的性能檢驗通過馬歇爾試驗和結(jié)果分析，得到的最佳瀝青用量OAC（必要時應(yīng)包括OAC1和OAC2），還需要進(jìn)一步的試驗檢驗，以驗證瀝青混合料的關(guān)鍵性能是否滿足路用技術(shù)要求。（1）瀝青混合料的水穩(wěn)定性檢

8、驗按最佳瀝青用量OAC制作馬歇爾試件進(jìn)行浸水馬歇爾試驗或凍融劈裂試驗，檢驗試件的殘留穩(wěn)定度或凍融劈裂強(qiáng)度比是否滿足要求（見本章第三節(jié)表813）。（2）瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性檢驗再按最佳瀝青用量OAC制作車轍試驗試件，采用規(guī)定的方法進(jìn)行車轍試驗，檢驗設(shè)計瀝青混合料的高溫抗車轍能力，是否達(dá)到規(guī)定的動穩(wěn)定度指標(biāo)（見本章第三節(jié)表811）。當(dāng)其動穩(wěn)定度不符合要求時，應(yīng)對礦料級配或瀝青用量進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)行配合比設(shè)計。如果試驗中除了OAC以外，如果還要對OAC1和OAC2同時進(jìn)行相應(yīng)的試驗檢測，則要通過試驗結(jié)果綜合判斷在何種瀝青用量條件下，瀝青混合料具有更好的性能表現(xiàn)，或能更好的滿足特定路用需求，以此決定

9、最終的最佳瀝青用量。六、熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計算例現(xiàn)以某高速公路為例，詳細(xì)介紹瀝青路面中面層用瀝青混合料配合比設(shè)計操作過程。1材料選擇和原材料試驗對任何一個工程，在配合比設(shè)計之前，材料選擇和原材料試驗都是不可缺少的步驟，只有所有指標(biāo)都符合規(guī)范要求的材料才允許使用。（1）瀝青根據(jù)氣候分區(qū)，本工程地處于半干區(qū)的22區(qū)，按規(guī)范選擇瀝青標(biāo)號為90號。進(jìn)口瀝青到貨后按試驗規(guī)程要求取樣，并委托質(zhì)檢部門進(jìn)行質(zhì)量檢測試驗，質(zhì)量應(yīng)符合我國重交通道路石油瀝青技術(shù)要求，其主要技術(shù)指標(biāo)如表826。表中工程招標(biāo)合同對規(guī)范規(guī)定的要求作了一些調(diào)整，只要不降低規(guī)范要求，是允許的。(A級)瀝青質(zhì)量檢測結(jié)果 表826結(jié)果顯示，

10、工程選用瀝青各項指標(biāo)均符合相關(guān)技術(shù)要求，滿足招標(biāo)合同的需要，可用于工程項目。（2）礦料1）粗集料采用某采石場的石灰石，各種材料篩分結(jié)果如表827所列。在采石場采集的樣品，名義為S7號碎石（方孔篩1030mm）規(guī)格的樣品實際上是s6號碎石，其中小于26.5mm部分僅78.1%，不適于配制AC-25瀝青混凝土，試驗時必須將大于26.5mm部分篩除后使用，以符合生產(chǎn)時的實際情況（大于26.5mm料作為超粒徑料排出）。另外1020mm碎石和規(guī)范S9規(guī)格相比，510mm與S12規(guī)格相比，在個別粒徑上都有一些出入，但不妨礙使用，而35mm石屑符合S14規(guī)格要求。按規(guī)范對碎石質(zhì)量的檢測結(jié)果列于表828中，從

11、表中可見，有些指標(biāo)必須對不同粒徑的碎石分別試驗，各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求，可以使用。各種粗集料的篩分結(jié)果 表827各種粗集料的質(zhì)量規(guī)格 表8282）細(xì)集料采用某地河砂，細(xì)度模數(shù)3.02，屬中砂偏粗，缺少0.3mm以下部分，不妨礙使用。砂的質(zhì)量及篩分結(jié)果如表829和表830所列。符合規(guī)范要求，可以使用。砂的質(zhì)量指標(biāo) 表829砂的篩分結(jié)果 表8303）填料石灰石礦料的質(zhì)量及規(guī)格如表831所列，符合規(guī)范要求，可以使用。石粉質(zhì)量指標(biāo) 表8312第一階段目標(biāo)配合比設(shè)計階段根據(jù)設(shè)計，該工程瀝青面層采用AC25型密級配瀝青混凝土，規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用工程實際使用的材料（而不是采石場的材料樣品）進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計。（

12、1）礦料級配計算級配設(shè)計可采用砂石材料一章中的試算法或圖解法進(jìn)行操作，同時也可利用計算機(jī)以人機(jī)對話的方式進(jìn)行，非常方便。計算時應(yīng)充分考慮便于現(xiàn)有材料得到有效的使用，篩孔上應(yīng)特別重視4.75mm、2.36mm、0.075mm，并盡量接近要求范圍的中值。對上述材料反復(fù)進(jìn)行礦料級配計算得到的各種材料的配合比如下：1030mm碎石 1020mm碎石 3 5mm石屑砂礦粉=24:33:13:23:7。832，均符合規(guī)范要求。合成級配如表中層目標(biāo)配合比設(shè)計結(jié)果 表832（2）馬歇爾試驗按此配比根據(jù)經(jīng)驗選定油石比在3.5%5.5%范圍，以0.5%間隔，成型制作不同油石比的馬歇爾試件，并分別進(jìn)行馬歇爾試驗。試

13、驗結(jié)果如表833、表834所示。中層目標(biāo)配合比馬歇爾試驗結(jié)果 表833不同測定方法計算出的馬歇爾指標(biāo) 表834以表干法測得的空隙率和飽和度作為分析數(shù)據(jù)。根據(jù)瀝青油石比對瀝青混合料不同指標(biāo)進(jìn)行繪圖（圖略）。計算最佳油石比如下：按最大密度、最大穩(wěn)定度、空隙率中值確定的最佳油石比OAC1= 4.54%；按各項指標(biāo)全部合格范圍的中值確定的最佳油石比OAC2= 4.31% ；由此確定的最佳油石比OAC=4.4% ；相應(yīng)的最佳瀝青用量OAC=4.2%。當(dāng)馬歇爾試驗指標(biāo)達(dá)不到時，表835提供的途徑可供調(diào)整時參考。表中“+”號表示指標(biāo)隨影響因素的增加而增加；“”表示指標(biāo)隨影響因素的增加而減小?！?”則表示指標(biāo)

14、與影響因素?zé)o關(guān)。馬歇爾指標(biāo)與影響因素的關(guān)系 表835（3）高溫穩(wěn)定性檢驗按規(guī)范規(guī)定，對于高速公路瀝青路面上面層及中面層的瀝青混凝土混合料進(jìn)行配合比設(shè)計時，應(yīng)通過車轍試驗對抗車轍能力進(jìn)行檢驗。因此，由馬歇爾試驗設(shè)計的配合比并不能馬上就作為目標(biāo)配合比。對上述設(shè)計級配及油石比的瀝青混合料在溫度60、輪壓0.7MPa條件下進(jìn)行車轍試驗。試驗結(jié)果表明，該配合比的動穩(wěn)定度為3150次/mm。符合規(guī)范22區(qū)應(yīng)不小于800次/mm的規(guī)定要求。（4）水穩(wěn)定性檢驗按照最佳油石比4.4%重新制作試件，進(jìn)行馬歇爾試驗及48h浸水馬歇爾試驗。對瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行驗證，結(jié)果如表836所列。目標(biāo)配合比浸水馬歇爾試驗結(jié)

15、果 表836殘留穩(wěn)定度為100.1%，符合規(guī)范規(guī)定半干區(qū)不得小于75%的要求。需要說明的是，這種殘留穩(wěn)定度超過100%的現(xiàn)象對穩(wěn)定度甚高的密級配瀝青混凝土來說是不奇怪的，說明水穩(wěn)定性良好。穩(wěn)定度大小是屬于試驗值波動問題。由上述結(jié)果得出目標(biāo)配合比的礦料級配及最佳油石比為4.4%，規(guī)范規(guī)定此配比僅供拌和機(jī)確定各冷料倉的供料比例、進(jìn)料速度及試拌使用。3第二階段生產(chǎn)配合比設(shè)計階段在目標(biāo)配合比確定之后，應(yīng)利用實際施工的拌和機(jī)進(jìn)行施工配合比設(shè)計。本工程采用日本產(chǎn)日工NBD-120A-U 型拌和機(jī)，在拌和鍋正面設(shè)有取樣窗。試驗前，應(yīng)首先根據(jù)級配類型選擇振動篩篩號，使幾個熱料倉的材料不致相差太多。最大篩孔應(yīng)保

16、證使超粒徑料排出，使最大粒徑篩孔通過量符合設(shè)計的范圍要求。試驗時，按目標(biāo)配合比設(shè)計的冷料比例上料、烘干、過篩、然后取樣篩分。與目標(biāo)配合比設(shè)計一樣進(jìn)行礦料級配計算，本工程采用的振動篩為32mm、20m、10mm、4mm四級，篩分后在熱料倉取樣。首先試驗其各項基本指標(biāo)如表837所列，篩分的結(jié)果及計算得到的配合比如表838所示。其合成級配即生產(chǎn)配合比的4.75mm、2.36mm、0,075mm大體接近中值，均符合規(guī)定設(shè)計范圍的要求。設(shè)計的礦料配合比為：4號倉（2030） 3 號倉（1020）2號倉（410） 1 號倉（04）礦粉= 232123267施工熱料倉材料試驗結(jié)果 表837中面層熱料倉篩分結(jié)

17、果及配比 表838生產(chǎn)配合比馬歇爾試驗結(jié)果 表839按此配比進(jìn)行馬歇爾試驗，其結(jié)果如表839所列。規(guī)范規(guī)定試驗油石比可取目標(biāo)配合比、得出的最佳油石比及其±0.3%三檔試驗。本工程為慎重起見，仍用與前相同的五檔試驗，將其結(jié)果繪成圖（圖略）。由圖得出的最佳油石比如下：按最大密度、最大穩(wěn)定度、空隙率中值確定的最佳油石比 OAC1 = 4.63% ；按各項指標(biāo)全部合格的范圍的中值確定的最佳油石比 OAC2 = 4.95% ；由此確定的最佳油石比OAC=4.8%；相當(dāng)?shù)淖罴褳r青用量=4.6%。此結(jié)果與目標(biāo)配合比設(shè)計結(jié)果相差0.4%，基本吻合，結(jié)合以往經(jīng)驗，商定采用平均值即油石比4.6%（瀝青用

18、量4.4%）作生產(chǎn)配合比的建議油石比，供試拌試鋪時使用。該拌和機(jī)每一鍋拌和能力為1600Kg，故各料倉的用量為： 4號倉（2030）：1600×(1-4.4%)×23%=352(Kg)號倉（1020）：1600×(1-4.4%)×21%=321(Kg)號倉（410）：1600×(1-4.4%)×21%=321(Kg)號倉（04）：1600×(1-4.4%)×26%=398(Kg) 3 2 1礦粉：1600×(1-4.4%)×7%=107(Kg)瀝青：1600×4.4%=70(Kg)可見

19、四個料倉用量大體上是平衡的。4第三階段生產(chǎn)配合比驗證階段此階段即試樣試鋪階段。施工單位進(jìn)行試拌試鋪時，應(yīng)報告監(jiān)理部門及業(yè)主、工程指揮部會同設(shè)計、監(jiān)理、施工人員一起進(jìn)行鑒別。拌和機(jī)按照生產(chǎn)配合比結(jié)果進(jìn)行試拌，首先由在場人員對混合料級配及油石比發(fā)表意見。如有不同意見，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整再進(jìn)行觀察，力求意見一致。然后用此混合料在試驗段上試鋪，進(jìn)一步觀察攤鋪、碾壓過程和成型混合料的表面狀況，判斷混合料的級配及油石比。如不滿意，也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，重新試拌試鋪，直到滿意為止。另一方面，試驗室密切配合現(xiàn)場指揮部在拌和廠或攤鋪機(jī)旁采集瀝青混合料試樣，進(jìn)行馬歇爾試驗，檢驗是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。同時還應(yīng)進(jìn)行車轍試驗及浸水馬歇爾試驗，進(jìn)行高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性驗證。只有所有指標(biāo)全部全格，才能交付生產(chǎn)使用。在試鋪試驗段時，試驗室還應(yīng)在現(xiàn)場取樣進(jìn)行抽提試驗，再次檢驗實際級配和油石比是否合格。同時按照規(guī)范規(guī)定的試驗段鋪筑要求，進(jìn)行各種試驗。本工程上述配比及4.6%油石比試拌試鋪時，級配及油石比均認(rèn)為符合經(jīng)驗認(rèn)識。比較正常，第一次取樣測定馬歇