[大學(xué)課件]瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)ppt

1、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)長安大學(xué)：孫忠義一、混合料分類1按礦料級(jí)配組成及空隙率大小分為：密級(jí)配、半開級(jí)配、開級(jí)配混合料。1）密級(jí)配瀝青混合料 設(shè)計(jì)空隙率26%，按最大粒徑、級(jí)配又分為： 密實(shí)型瀝青混凝土混合料（以AC表示）、 密實(shí)型瀝青穩(wěn)定碎石混合料（以ATB表示） 密實(shí)型瀝青馬蹄脂碎石（以SMA表示）。 按關(guān)鍵性篩孔通過率的不同又可分為細(xì)型、粗型密級(jí)配瀝青混合料。粗集料嵌擠作用較好的也稱嵌擠密級(jí)配瀝青混合料 2）半開級(jí)配瀝青碎石混合料 由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及少量填料(或不加填料)與瀝青結(jié)合料拌和而成，剩余空隙率在6%12%（以AM表示）。3）開級(jí)配瀝青混合料 礦料級(jí)配采用間斷級(jí)配，主要由粗

2、集料嵌擠組成，細(xì)集料及填料較少，設(shè)計(jì)空隙率大于18%的瀝青混合料。2按礦料級(jí)配種類分為：連續(xù)級(jí)配、間斷級(jí)配和瀝青碎石混合料。 1）連續(xù)級(jí)配混合料 按級(jí)配原則，從大到小各粒級(jí)都有，并按比例相互搭配組成。包括密級(jí)配瀝青混凝土、密級(jí)配瀝青石。 2）間斷級(jí)配混合料 連續(xù)級(jí)配的級(jí)配組成中缺少1個(gè)或幾個(gè)粒級(jí)（或用量很少）的混合料。包括瀝青馬蹄脂碎石（SMA）、排水式瀝青磨耗層（OGFC）和排水式瀝青碎石基層（ATPB）。 3）瀝青碎石混合料3按公稱最大粒徑分為： 特粗式（公稱最大粒徑等于或大于31.5mm） 粗粒式（公稱最大粒徑為26.5mm） 中粒式（公稱最大粒徑為16mm或19mm） 細(xì)粒式（公稱最大

3、粒徑為9.5mm或13.2mm） 砂粒式（公稱最大粒徑小于9.5mm） 4按制造工藝分為：熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、再生瀝青混合料等。二、路面使用性能氣候區(qū) 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中，無論是選擇原材料，還是套用混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，都必須已知道路所在地區(qū)的氣候區(qū)和雨量氣候區(qū)。瀝青路面使用性能氣候分區(qū)由三級(jí)區(qū)劃組成。 1、一級(jí)區(qū)劃為高溫分區(qū)，以近30年內(nèi)的最熱月平均最高氣溫的平均值為最熱月平均最高氣溫分為夏炎熱區(qū)、夏熱區(qū)和夏涼區(qū)3個(gè)區(qū)。 高溫分區(qū)指標(biāo)（一級(jí)區(qū)劃）: 高溫分區(qū) 氣候區(qū)名稱 最熱月平均最高氣溫（） 1 夏炎熱區(qū) 30 2 夏熱區(qū) 20 30 3 夏涼區(qū)） 20 2、二級(jí)區(qū)劃 為低溫分區(qū)

4、，以近30年內(nèi)的極端最低氣溫的最小值分為冬嚴(yán)寒區(qū)、冬寒區(qū)、冬冷區(qū)和冬溫區(qū)4個(gè)區(qū)。低溫分區(qū)指標(biāo)（二級(jí)區(qū)劃）低溫氣候區(qū) 氣候區(qū)名稱 極端最低氣溫 （） 1 冬嚴(yán)寒區(qū) -37.5 2 冬寒區(qū) -37 .5 -21.5 3 冬冷區(qū) -21.5 -9.0 4 冬溫區(qū) -9.0 瀝青路面溫度分區(qū)由高溫和低溫組合而成，共12個(gè)溫度分區(qū)，其中3個(gè)在我國不存在。溫度分區(qū)第一個(gè)數(shù)字代表高溫分區(qū)，第二個(gè)數(shù)字代表低溫分區(qū)，數(shù)字越小表示氣候因素越嚴(yán)重. 氣候區(qū)名 氣候區(qū)名1-1夏炎熱冬嚴(yán)寒 2-3夏熱冬冷1-2夏炎熱冬寒 2-4夏熱冬溫1-3夏炎熱冬冷 3-1夏涼冬嚴(yán)寒 不存在1-4夏炎熱冬溫 3-2夏涼冬寒2-1夏熱

5、冬嚴(yán)寒 3-3夏涼冬冷 不存在2-2夏熱冬寒 3-4夏涼冬溫 不存在 溫度分區(qū)組成:3、雨量分區(qū)（三級(jí)區(qū)劃） 以近30年內(nèi)的年降雨量的平均值分為潮濕區(qū)、濕潤區(qū)、半干區(qū)、干旱區(qū)。雨量分區(qū)指標(biāo)（三級(jí)區(qū)劃） 雨量氣候區(qū) 氣候區(qū)名稱 年降雨量（mm） 1 潮濕區(qū) 1000 2 濕潤區(qū) 1000500 3 半干區(qū) 500250 4 干旱區(qū) 250 道路所在地區(qū)的氣候區(qū)和雨量氣候區(qū)，可通過從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T獲得的相關(guān)資料，按上述各表中規(guī)定的分區(qū)指標(biāo)確定，也可查圖（見規(guī)范）獲得。 三、普通瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)按公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）規(guī)定，熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)分為：目標(biāo)配合比、生產(chǎn)

6、配合比和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)（或試拌試鋪）配合比三個(gè)階段進(jìn)行。（一）目標(biāo)配合比設(shè)計(jì) 1、礦料配合比設(shè)計(jì) A、條件： a、混合料類型 b、各種礦料篩分結(jié)果 B、方法： a、圖解法 b、電算法 C、礦料配合比調(diào)整的原則： a、粗、細(xì)類型： 瀝青混凝土按關(guān)鍵篩孔的通過量分為粗型（C型）和細(xì)型（X型）（見規(guī)范表5.3.2-1） 夏季溫度高，高溫持續(xù)時(shí)間長，重載交通量大的道路宜采用粗型。 AC25C 4.75mm篩上的通過量小于40。 ATB30 也稱瀝青穩(wěn)定碎石，本身就粗。b、使合成級(jí)配曲線呈為S形 減少最大公稱粒徑附近粗集料的用量（最大公稱粒徑篩孔的通過量應(yīng)小，規(guī)范規(guī)定范圍為90-100%，細(xì)則為95-100%

7、 ，應(yīng)為90-95%）。 減少0.6nn附近篩孔細(xì)料的用量 適當(dāng)提高石粉用量c、曲線應(yīng)順暢，避免出現(xiàn)鋸齒形或犬牙形 方法：馬歇爾法做法：保持礦料配合比例不變，改變?yōu)r青用量，制作至少5個(gè)油石比的馬歇爾試件，測定試件的體積指標(biāo)和穩(wěn)定度、流值，結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按規(guī)定的方法確定瀝青用量。步驟：（1）、確定拌和溫度及擊實(shí)溫度 a、用粘度-溫度曲線確定（見下） b、查表：拌和溫度：140160 擊實(shí)溫度：130150 改性瀝青比普通瀝青高10202、確定瀝青用量（2）、試件成型 a、配料：按每次拌和一個(gè)試件配料，一般礦 料為1200g。 b、烘料：礦料烘干，并加熱至比拌和溫度高 出10-20度 c、拌和：礦

8、料+瀝青拌勻+礦粉拌勻， 拌和時(shí)間3min，設(shè)定90s 拌和溫度150160度 d、裝模： 通過漏斗一次裝入，插上溫度計(jì)， 接近擊實(shí)溫度時(shí)，沿周邊插搗15次，中間均勻插搗10次。 e、擊實(shí)： 溫度140150度，兩面各擊75次，高度誤差1.3mm。f、脫模編號(hào)： 次日。 （3）、測試 a、測高：畫十字，取4個(gè)高度的平均值 b、稱空氣中質(zhì)量 c、稱表干質(zhì)量 d、稱水中質(zhì)量 e、測穩(wěn)定度、流值 f、實(shí)測最大毛體積相對(duì)密度（4）、計(jì)算（程序） a、毛體積相對(duì)密度 b、空隙率 c、礦料間隙率 d、飽和度（5）、確定瀝青用量 A、繪制瀝青用量與馬歇爾指標(biāo)關(guān)系圖。以瀝青用量為橫坐標(biāo)，以密度、空隙率、礦料間

9、隙率、飽和度、穩(wěn)定度和流值分別為縱坐標(biāo)，按試驗(yàn)結(jié)果繪制成瀝青用量與各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線（如圖)。 B、確定最佳瀝青用量初始值(OAC1) 從圖中分別取對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1， 對(duì)應(yīng)于密度最大值的瀝青用量a2， 對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)空隙率中值的瀝青用量a3， 對(duì)應(yīng)于瀝青設(shè)計(jì)飽和度中值的瀝青用量a4， OAC1(a1+a2+a3+a4)3 如果在所選擇的瀝青用量范圍未能函蓋瀝青飽和度的要求范圍，按下式計(jì)算初始值OAC1。 OAC1(a1+a2+a3)3 對(duì)所選擇的瀝青用量范圍，密度和穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰值（最大值經(jīng)常出現(xiàn)在曲線的兩端）時(shí)，可直接以目標(biāo)空隙率所對(duì)應(yīng)的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須

10、界OACmin+OACmax的范圍內(nèi)，否則應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。 C、 確定最佳瀝青用量中值(OAC2) 按瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)穩(wěn)定度、流值、空隙率和飽和度的要求，分別確定滿足各單個(gè)指標(biāo)要求的瀝青用量范圍（見圖）。 畫綜合圖，將滿足各單個(gè)指標(biāo)要求的瀝青用量范圍，等比例移到同一坐標(biāo)圖上，確定滿足穩(wěn)定度、流值、空隙率和飽度要求的共同瀝青用量范圍OACminOACmax，其中值為OAC2 。 OAC2(OACmin+OACmax)2 D、確定瀝青最佳用量(OAC) OAC=（OAC1+ OAC2）/2 E、檢查 從關(guān)系圖中反查出OAC對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)指標(biāo)值，檢查各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，OAC宜位于

11、礦料間隙率曲線凹形最小值的貧油一側(cè)。 對(duì)于高速公路、一級(jí)公路的密級(jí)配瀝青混合料，瀝青用量確定后，還應(yīng)進(jìn)行有關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)，如果驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)調(diào)整配礦料配合比或更換材料重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)。驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目包括： 1）動(dòng)穩(wěn)定度檢驗(yàn) 2）水穩(wěn)性檢驗(yàn) （1）殘留穩(wěn)定度 （2）殘留強(qiáng)度比 3）低溫抗裂性能檢驗(yàn) 4）滲水系數(shù)檢驗(yàn)3、配合比檢驗(yàn) 為高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)指標(biāo) 試件尺寸：300 30050mm 試驗(yàn)溫度：60 橡膠輪著地壓力：0.7MPa（等同后軸100KN汽車輪胎的著地壓力） 橡膠輪速度：往返42次/min 試驗(yàn)時(shí)間：1h，測45min-60min的變形 動(dòng)穩(wěn)定度檢驗(yàn) a、殘留穩(wěn)定

12、度：最佳瀝青用量下，浸水（60 ）48h的穩(wěn)定度與標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定度之比。 b凍融劈裂強(qiáng)度比：是將馬歇爾試件在規(guī)定條件下真空度飽水，在負(fù)溫下快速凍結(jié)，在高溫下溶解并恒溫一定時(shí)間后進(jìn)行劈裂抗拉試驗(yàn)，稱為凍融劈裂。劈裂溫度為25，加載速率為50mmmin。其劈裂強(qiáng)度與未經(jīng)凍融試件的劈裂強(qiáng)度比稱為凍融劈裂強(qiáng)度比。 水穩(wěn)定性能檢驗(yàn) 意義： 本方法名為凍融劈裂，其真正含義是檢驗(yàn)瀝青混合料的抗水害能力，不過條件比一般的浸水更苛刻一些，比殘留穩(wěn)定度更難滿足。它不同于抗凍性試驗(yàn)，抗凍性試驗(yàn)的凍融循環(huán)次數(shù)多達(dá)幾十次，甚至數(shù)百次。所以它雖然是凍融循環(huán)試驗(yàn)，由于是評(píng)價(jià)混合料的水穩(wěn)定性，對(duì)南方非冰凍地區(qū)也是適用的。瀝青混合料

13、水穩(wěn)性能應(yīng)符合要求。 . 低溫性能檢驗(yàn)（對(duì)密級(jí)配瀝青混合料） 方法概要：將車轍試板加工成棱柱體試件在，在-10的試驗(yàn)溫度下，以50mmmin的速率加載進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，測定破壞強(qiáng)度、應(yīng)變、勁度模量，綜合評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：低溫彎曲破壞應(yīng)變應(yīng)符合下表的要求。改性瀝青混合料低溫彎曲破壞應(yīng)變技術(shù)要求 表3 氣候條件與技術(shù)指標(biāo)相應(yīng)于下列氣候分區(qū)所要求的破壞應(yīng)變（）年極端最低氣溫()及氣候分區(qū)-37.0-21.5-37.0-9.0-21.5-9.01.冬嚴(yán)寒區(qū)2.冬寒區(qū)3.冬冷區(qū)4.冬溫區(qū)1-12-11-22-23-21-32-31-42-4改性瀝青混合料， 不小于3000350025

14、00300035002000250015002000.滲水性能檢驗(yàn)混合料滲水系數(shù)（ml/min）要求密級(jí)配瀝青混凝土，不大于1204.配合比修正與材料更換 1）礦料配合比修正 當(dāng)不能確定共同范圍時(shí)，可以通過調(diào)整VMA來解決，即通過調(diào)整礦料配合比例，在規(guī)定的級(jí)配范圍內(nèi)修正合成級(jí)配。對(duì)VMA小的情況，通過使合成級(jí)配曲線向級(jí)配范圍的下限移動(dòng)的方法來處理；對(duì)VMA大的情況，通過使合成級(jí)配曲線向級(jí)配范圍的上限移動(dòng)的方法來處理。另外，還可以通過增加砂（尤其細(xì)砂）用量增加VMA；減小石粉用量減小VMA的方法來處理。 2）.更換材料 礦料配合比修正是在限定的合成級(jí)配范圍內(nèi)，在礦料品種、規(guī)格、級(jí)配不變的前提下的

15、比例調(diào)整，對(duì)混合料的空隙率略偏大或偏小，能夠奏效。如果問題比較嚴(yán)重，如空隙率過大或過小，很難奏效，此時(shí)必須考慮更換材料。 在配合比修正或更換材料時(shí)，要明確影響瀝青混合料性能的相關(guān)因素及影響結(jié)果，結(jié)合配合比存在的實(shí)際問題，采取有效的解決措施，使問題得以解決。影響混合料性能的因素見規(guī)范。 （二）生產(chǎn)配合比調(diào)整1）確定各熱料倉礦料配合比例：根據(jù)拌和樓的生產(chǎn)能力和礦料的配合比例，確定各冷料倉的流量，經(jīng)反復(fù)調(diào)整使合成級(jí)配滿足目標(biāo)配合比要求。通過烘干鼓向拌和樓送料，從各熱料倉分別取樣，做篩分試驗(yàn)，用圖解法或電算法確定各熱料倉礦料配合比例。2）確定瀝青用量：在目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)確定的最佳瀝青用量的基礎(chǔ)上，0.3

16、%成型3個(gè)瀝青用量的馬歇爾試件，測定全部指標(biāo)值，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定生產(chǎn)配合比的瀝青用量。四、SMA配合比設(shè)計(jì) SMA混合料配合比設(shè)計(jì)仍按熱拌瀝青混合料的目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比和試拌試鋪配合比的三個(gè)階段進(jìn)行，分階段確定礦料配合比和最佳瀝青用量。（一）目標(biāo)配合比設(shè)計(jì) 1.確定礦料配合比例 （1）粗集料骨架的分界篩孔 SMA的礦料級(jí)配采用間斷級(jí)配，其級(jí)配類型分為中粒式和細(xì)粒式兩類: a、中粒式：包括SMA20、SMA16,粗集料骨架的分界篩孔為4.75.b、細(xì)粒式：包括SMA13、SMA10,粗集料骨架的分界篩孔為2.36(2) 確定礦料初步級(jí)配 根據(jù)設(shè)計(jì)的SMA混合料類型，按其級(jí)配要求，調(diào)整各種礦料的比

17、例，設(shè)計(jì)3個(gè)粗細(xì)不同的初步礦料級(jí)配。3個(gè)級(jí)配4.75mm （或2.36mm)篩孔的通過率分別為中值、中值+3、中值-3，其礦粉數(shù)量宜相同，使0.075mm通過率為10左右。（3）確定各初試級(jí)配粗集料搗實(shí)狀態(tài)下的 松裝空隙率 a、篩除各級(jí)配中小于粗集料骨架分界篩孔的料，用搗實(shí)法測定粗集料骨架混合料的毛體積相對(duì)密度。 b、計(jì)算粗集料骨架混合料的平均毛體積相對(duì)密度（類似理論密度計(jì)算） c、計(jì)算松裝空隙率 （4）確定SMA混合料試件中的粗集料骨架間隙率 a、予估SMA混合料的油石比（一般取6%），也可用謝倫堡析漏試驗(yàn)和肯塔堡飛散試驗(yàn)確定，作為初試油石比，制作馬歇爾試件，用表干法測定試件的毛體積相對(duì)密度

18、。 b、計(jì)算SMA混合料的最大理論相對(duì)密度，其中纖維部分的比例不得忽略。 c、計(jì)算試件的空隙率、集料間隙率、飽和度（同普通瀝混）。 d、計(jì)算粗集料骨架間隙率（4）確定礦料級(jí)配 條件： a、松裝空隙率大于粗集料骨架間隙率 b、 VMA165 從3個(gè)初步級(jí)配的試驗(yàn)結(jié)果中選擇同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件要求的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配。 當(dāng)有1個(gè)以上的級(jí)配同時(shí)符合上述兩個(gè)條件要求時(shí)，以4.75mm篩上通過率大的級(jí)配為設(shè)計(jì)級(jí)配。 2.確定最佳瀝青用量 a、馬歇爾試驗(yàn) 根據(jù)初試油石比試驗(yàn)的空隙率情況，以0.20.4為間隔，取3個(gè)以上不同的油石比，拌制混合料，制作馬歇爾試件，每一組的試件數(shù)不得少于6個(gè)，其中兩個(gè)用于真空法實(shí)

19、測理論最大毛體積相對(duì)密度，其余用作馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)。 若初試油石比的空隙率及各項(xiàng)體積指標(biāo)恰好符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，可直接作為最佳油石比。 b、穩(wěn)定度試驗(yàn) 進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，檢驗(yàn)穩(wěn)定度和流值是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表中的穩(wěn)定度和流值并不作為配合比設(shè)計(jì)可以接受或者否決的唯一指標(biāo)，允許根據(jù)同類型SMA工程的經(jīng)驗(yàn)予以調(diào)整，放寬標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)符合表注的規(guī)定，對(duì)改性瀝青SMA試件的流值可不作要求。 c、確定OAC 繪制各項(xiàng)體積指標(biāo)與油石比的關(guān)系曲線，根據(jù)希望的設(shè)計(jì)空隙率，確定最佳油石比OAC。馬歇爾試件的設(shè)計(jì)空隙率VV應(yīng)符合規(guī)范的要求，在炎熱地區(qū)空隙率宜選擇靠近上限，寒冷地區(qū)空隙率可選擇靠近中、下限。當(dāng)擊實(shí)

20、次數(shù)為75次時(shí)，設(shè)計(jì)空隙率不宜超過4。 3.配合比檢驗(yàn)與調(diào)整 （1）檢驗(yàn) ：按確定的礦料級(jí)配和最佳瀝青用量，進(jìn)行下列配合比檢驗(yàn)試驗(yàn)。 謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)：試驗(yàn)溫度應(yīng)該與生產(chǎn)時(shí)的最高出料溫度一致，無明確要求時(shí)，非改性瀝青混合料的試驗(yàn)溫度宜為170，改性瀝青混合料的試驗(yàn)溫度宜為185。 肯塔堡飛散試驗(yàn)：標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)溫度為20，水中養(yǎng)護(hù)時(shí)間為20h。在多雨潮濕地區(qū)，也可進(jìn)行浸水飛散試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為60，水中養(yǎng)護(hù)時(shí)間為48h。 車轍試驗(yàn)：對(duì)混合料的高溫抗車轍能力進(jìn)行驗(yàn)證，其試驗(yàn)溫度為60，荷載壓強(qiáng)為0.7MPa。如有特殊需要，可根據(jù)情況提高試驗(yàn)溫度或荷載強(qiáng)度。 水穩(wěn)定性檢驗(yàn)：應(yīng)進(jìn)行48h浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比檢驗(yàn)。當(dāng)摻加除消石灰、水泥外的抗剝落劑時(shí)，必須按試驗(yàn)規(guī)程的要求對(duì)混合料進(jìn)行老化處理。 滲水系數(shù)和構(gòu)造深度檢驗(yàn)：SMA混合料應(yīng)采用輪碾法成型的試件進(jìn)行表面的滲水系數(shù)和構(gòu)造深度檢驗(yàn)。 （2）配合比調(diào)整： 以上檢驗(yàn)項(xiàng)目全部指標(biāo)值必須滿足要求，如果配合比檢驗(yàn)不能通過，