重慶高速公路中面層ACC改性瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)報(bào)告

頁一、概述重慶鵬方路面工程技術(shù)研究院有限公司受中交一公局第四工程有限公司永江四標(biāo)項(xiàng)目部委托，進(jìn)行重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段公路路面工程第4合同段瀝青路面中面層AC-20C改性瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)依據(jù)1.JTGD50—2006《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》2.JTGF40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》3.JTGE20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》4.JTGE42—2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》5.《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》三、配合比設(shè)計(jì)過程1.原材料重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段公路路面工程第4合同段瀝青路面中面層采用AC-20C改性瀝青混合料。各原材料產(chǎn)地為：粗集料、細(xì)集料產(chǎn)地為重慶眾旺礦業(yè)有限公司石料廠，礦粉產(chǎn)地為江津區(qū)超意建材公司，瀝青為殼牌SBS改性瀝青，試驗(yàn)樣品由施工承包商重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津河段第4合同段提供。（1）瀝青對SBS改性瀝青按《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40-2004》要求進(jìn)行了規(guī)定項(xiàng)目的試驗(yàn)檢測，試驗(yàn)檢測結(jié)果見表1。表1殼牌SBS改性瀝青檢測結(jié)果檢測項(xiàng)目單位技術(shù)要求檢測結(jié)果試驗(yàn)方法針入度25℃,100g,,5s0.1mm40～6056T0604延度5℃，5mmm/mincm不小于2032T0605軟化點(diǎn)TR＆B℃不小于7080.0T0606閃點(diǎn)℃不小于230大于290T0625密度15℃g/cm3實(shí)測記錄1.030T0603RTFOT后殘留留物質(zhì)量變化%不大于±1.0-0.125T0609針入度比25℃%不小于6579T0604延度10℃cm不小于1520T0605表1的試驗(yàn)結(jié)果表明，該送樣瀝青所檢測項(xiàng)目均符合《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中的相關(guān)技術(shù)要求。（2）粗集料粗集料為10～20mm、5～10mm、3～5mm石灰?guī)r，試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)結(jié)果見表2。試驗(yàn)結(jié)果表明，以下各種粗集料均符合《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中關(guān)于高速公路瀝青路面中面層粗集料的技術(shù)要求。表2粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測項(xiàng)目單位技術(shù)要求檢測結(jié)果試驗(yàn)方法10~20mm5~10mm3~5mm石料壓碎值%不大于2618.2——T0316洛杉磯磨耗損失%不大于2818.5—T0317表觀密度g/cm3—2.7382.7262.717T0304表觀相對密度—不小于2.602.7432.7312.722毛體積相對密度——2.7162.7072.683吸水率%不大于3.00.370.330.54與瀝青的粘附性級不小于45——T0616針片狀顆粒含量（混混合料）%不大于152.4T0312粒徑大于9.5mmm針片狀顆顆粒含量%不大于122.3——粒徑小于9.5mmm針片狀顆粒粒含量%不大于18—2.5—水洗法＜0.0775mm顆粒含量%不大于10.50.40.9T0310（3）細(xì)集料細(xì)集料的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)結(jié)果見表3。試驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)集料的性質(zhì)均符合《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中關(guān)于高速公路瀝青中面層細(xì)集料的技術(shù)要求。表3細(xì)集料技術(shù)性質(zhì)檢測項(xiàng)目單位標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方法表觀密度t/m3實(shí)測值2.714T0328表觀相對密度—不小于2.502.721砂當(dāng)量%不小于6579T0334（4）礦粉礦粉為石灰?guī)r礦粉，試驗(yàn)結(jié)果見表4。試驗(yàn)結(jié)果表明，礦粉的性質(zhì)符合《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中關(guān)于高速公路瀝青面層礦粉的技術(shù)要求。表4礦粉技術(shù)性質(zhì)檢測項(xiàng)目單位標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方法表觀密度t/m3不小于2.502.719T0352表觀相對密度—實(shí)測值2.724含水量％不大于10.2T0103烘干干法粒度范圍<0.6mmm<0.15mm<0.075%%%10090～10075～10099.895.686.8T0351外觀—無團(tuán)粒結(jié)塊無團(tuán)粒結(jié)塊—親水系數(shù)—小于1.00.5T0353塑性指數(shù)%小于4.02.2T0354加熱安定性—實(shí)測記錄無變化T03552.AC-20C型改性瀝青混合料礦料級配的確定根據(jù)委托方的要求及我單位的科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，AC-20C改性瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)采用GTM法進(jìn)行。GTM法注重的是瀝青混合料的性能設(shè)計(jì)，不以混合料的體積特征參數(shù)作為混合料配合比設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)。依據(jù)《JTGF40—2004》中關(guān)于AC-20C改性瀝青混合料的礦料級配范圍要求和各規(guī)格礦料篩分結(jié)果，借鑒我院近年來關(guān)于高性能瀝青混合料科研成果所得的建議級配范圍，通過計(jì)算機(jī)試算確定礦料配合比為10～20mm：5～10mm：3～5mm：0～3mm：礦粉=36.0：22.0：8.0：31.0：3.0。礦料篩分結(jié)果及配合比計(jì)算結(jié)果見表5，礦料級配曲線見圖1。表5礦料篩分結(jié)果及配合比計(jì)算結(jié)果孔徑礦料規(guī)格（mmm）礦料規(guī)格（mm）合成

級配級配范圍中值規(guī)范級配范圍10～205～103～50～3礦粉礦料配合比例（%%）10～205～103～50～3礦粉36.022.08.031.03.0100.0上限下限mm各規(guī)格礦料通過百百分率（篩分分）（%）各規(guī)格礦料通過百百分率（合成成）（%）（%）（%）（%）（%）26.5100.0100.0100.0100.0100.036.022.08.031.03.0100.0100.01001001986.1100.0100.0100.0100.031.022.08.031.03.095.097.5100951649.0100.0100.0100.0100.017.622.08.031.03.081.686.0928013.229.6100.0100.0100.0100.010.722.08.031.03.074.772.079659.50.686.099.6100.0100.00.218.98.031.03.061.158.063534.750.10.669.398.5100.00.00.15.530.53.039.240.045352.360.10.41.074.8100.00.00.10.123.23.026.427.032221.180.10.40.445.4100.00.00.10.014.13.017.218.522150.60.10.40.425.499.80.00.10.07.93.011.012.515100.30.10.40.415.799.10.00.10.04.93.08.09.01170.150.10.40.412.095.60.00.10.03.72.96.77.0950.0750.10.40.48.086.80.00.10.02.52.65.25.574圖1礦料級配曲線3.油石比的確定采用GTM方法確定最大油石比，GTM的工作參數(shù)為：1）垂直壓力為0.7MPa；2）試驗(yàn)成型模式按密度極限平衡狀態(tài)控制；3）成型溫度150℃~155℃。為確定AC-20C改性瀝青混合料的最大油石比，選擇3.6%、3.9%、4.2%、4.5%及4.8%五個油石比分別進(jìn)行拌和，在150℃~155℃溫度下，以GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)到平衡狀態(tài)(每旋轉(zhuǎn)壓實(shí)100轉(zhuǎn)時試件密度的變化小于或等于0.016g/cm3)下制作試件，測定混合料的毛體積相對密度、空隙率VV、礦料間隙率VMA、飽和度VFA，計(jì)算結(jié)果及用GTM試件做馬歇爾試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果一并列于表6，GTM試驗(yàn)結(jié)果見表7及圖2。注：①瀝青混合料密度為表干法測定的試件毛體積相對密度；②考慮到礦料對瀝青膠結(jié)料的吸收特點(diǎn)，在計(jì)算瀝青混合料最大理論相對密度時，礦質(zhì)混合料有效密度采用瀝青浸漬法實(shí)測，本次配合比設(shè)計(jì)合成級配浸漬法實(shí)測有效相對密度為2.717。表6AC-20C改性瀝青混合料體積參數(shù)及馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果序號油石比（%）理論最大相對密度表干法毛體積相對對密度VV（%）VMA（%）VFA（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）13.62.5932.4505.512.3955.512.522.723.92.5822.4684.412.0063.313.426.334.22.5712.4893.211.5172.313.835.544.52.5602.4962.511.5278.314.339.954.82.5492.5011.911.5983.613.743.2表7AC-20C改性瀝青混合料GTM試驗(yàn)結(jié)果序號油石比(%)表干法毛體積相對對密度GSIGSF13.62.4500.981.4323.92.4681.001.4434.22.4891.021.4344.52.4961.071.3954.82.5011.141.34由表6的試驗(yàn)結(jié)果可知，用本設(shè)計(jì)方法所得到的AC-20C改性瀝青混合料不同油石比時的試件密度及其它體積參數(shù)與馬歇爾試件相比有以下特點(diǎn)：密度較高、空隙率與礦料間隙率較小、瀝青飽和度大。眾所周知，瀝青混合料的空隙率、礦料間隙率與瀝青飽和度等體積參數(shù)均為瀝青混合料毛體積相對密度的導(dǎo)出值(當(dāng)然與瀝青用量、成型方式有關(guān))，可見瀝青混合料的密度值才是瀝青混合料最為基礎(chǔ)的體積參數(shù)。圖2GTM試驗(yàn)參數(shù)及體積參數(shù)隨油石比的變化曲線GTM法的特點(diǎn)是在設(shè)定的垂直壓力下，通過搓揉、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)來模擬路面成型及行車壓密過程制作試件，以此來確定未來某時在已知輪胎與路面接觸壓力的交通量作用下，是否會造成由于混合料的不斷密實(shí)而使塑性過大，以及在已知的行車荷載作用下是否會對路面造成剪切破壞。因此，GTM法配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)有三：①瀝青混合料的最終壓實(shí)狀態(tài)即平衡狀態(tài)時的密度；②瀝青混合料在行車荷載作用過程中的抗變形能力參數(shù)GSI；③瀝青混合料在行車荷載作用過程中的抗剪切破壞能力參數(shù)GSF。由表6、表7GTM試驗(yàn)結(jié)果匯成的曲線圖2可見，判定瀝青混合料這種粒狀塑性材料是否會出現(xiàn)塑性過大現(xiàn)象的指標(biāo)GSI隨油石比的增加而增加，但當(dāng)油石比大于4.2%時，曲線已呈急劇增加趨勢，瀝青混合料的塑性變形過大；從反映瀝青混合料抗剪強(qiáng)度方面的強(qiáng)度穩(wěn)定性參數(shù)GSF隨油石比的變化情況來看，油石比小于或等于4.2%時，GSF值變化不大，而當(dāng)油石比大于4.2%時，隨油石比的增加，GSF值明顯減小。綜合GTM試驗(yàn)各參數(shù)結(jié)果認(rèn)為，該AC-20C改性瀝青混合料最大油石比確定為4.2%?？紤]到該工程所處的地區(qū)氣候特點(diǎn)、高速公路交通的特點(diǎn)以及便于施工控制,建議該瀝青混合料的油石比范圍為4.1%～4.4%。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果為：10～20mm：5～10mm：3～5mm：0～3mm：礦粉=36.0：22.0：8.0：31.0：3.0，最佳油石比為4.2%。4.AC-20C型改性瀝青混合料性能檢測（1）水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測①凍融劈裂試驗(yàn)采用最佳油石比4.2%制備GTM試件，并進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見表8。表8凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方法凍融劈裂試驗(yàn)的殘殘留強(qiáng)度比%≥8092.3T0729從表8檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，凍融劈裂試驗(yàn)的殘留強(qiáng)度比為92.3%，滿足《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中殘留強(qiáng)度比不小于80%的要求。②浸水馬歇爾試驗(yàn)采用最佳油石比4.2%制備GTM試件，并進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見表9。表9水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方法殘留穩(wěn)定度%≥8594.1T0709從表9可以看出，浸水馬歇爾試驗(yàn)其殘留穩(wěn)定度為94.1%，滿足《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中馬歇爾殘留穩(wěn)定度不小于85%的要求。（2）高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測在4.2%的油石比下制備車轍試件，并進(jìn)行車轍試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見表10。表10車轍試驗(yàn)結(jié)果油石比檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方法4.2%動穩(wěn)定度DS次/mm≥28005879T0719檢驗(yàn)結(jié)果表明，在油石比4.2%條件下，瀝青混合料其動穩(wěn)定度值為5879次/mm，滿足《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中規(guī)定的不小于2800次/mm的要求。（3）低溫性能試驗(yàn)檢測采用油石比4.2%制備車轍試件，并進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見表11。表11低溫彎曲破壞應(yīng)變檢測結(jié)果檢測項(xiàng)目單位技術(shù)要求檢測結(jié)果試驗(yàn)方法彎曲破壞應(yīng)變（μμε）—不小于25003334T0715抗彎拉強(qiáng)度MPa—12.8彎曲勁度模量MPa—3996從表11的檢測結(jié)果可以看出，低溫彎曲破壞應(yīng)變滿足《重慶三環(huán)高速公路永川雙石至江津塘河段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》和《JTGF40—2004》中不小于2500με的要求。5.瀝青混合料密度控制瀝青混合料的密度是控制瀝青混合料施工的關(guān)鍵指標(biāo)。為指導(dǎo)施工，建議用GTM法進(jìn)行生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，并以GTM的旋轉(zhuǎn)試件密度作為壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)。本次配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了最佳油石比4.2%條件下的雙面各擊實(shí)75