李惠霞-瀝青砼配合比設計

李惠霞-瀝青砼配合比設計第一頁，共57頁。復習：瀝青路面的優(yōu)缺點瀝青路面損害類型瀝青路面的強度構成來源及結構類型瀝青路面的粘彈性能瀝青路面的穩(wěn)定性及耐久性第二頁，共57頁。本次課程內(nèi)容：第四節(jié)、瀝青路面的原材料第五節(jié)、瀝青混合料組成設計第三頁，共57頁。1、瀝青路面材料有哪些？2、瀝青的種類及各自使用特性？3、礦料有哪些及各自使用特性及要求？4、瀝青混合料的分類及各自特性？5、瀝青混合料的選用原則？6、瀝青混合料配合比設計目的及階段（詳細講解階段）？7、瀝青混合料配合比設計程序？8、簡述瀝青混合料的級配？9、簡述馬歇爾試驗10、最佳瀝青用量確定方法（重點）？11、穩(wěn)定性檢測方法及目的？第四頁，共57頁。第四節(jié)瀝青路面原材料一、瀝青結合料：

石油瀝青；乳化石油瀝青；改性瀝青二、礦質集料：

粗集料；細集料；填料第五頁，共57頁。1、石油瀝青道路石油瀝青以針入度為指標分為7個標號（P345表13-11）第六頁，共57頁。瀝青選擇原則：可根據(jù)當?shù)貫r青路面氣候分區(qū)的溫度水平選擇瀝青。在夏季溫度高或高溫持續(xù)時間長的地區(qū)，應采用粘度高的瀝青；而在冬季寒冷地區(qū)，則宜采用稠度低、氣溫勁度較小的瀝青；對于日溫差較大的地區(qū)還應考慮選擇針入度指數(shù)較大、感溫性較低的瀝青。對于重載交通路段、高速公路及實行渠化交通的路段、山區(qū)及丘陵區(qū)上坡路段、服務區(qū)、停車場等行車速度慢的路段，應選用稠度大的瀝青。對于交通量小、公路等級低的路段可選用稠度略小的瀝青。第七頁，共57頁。指集料中粒徑大于4.75或2.36mm那部分材料1、選擇原則：①粗料集料可采用碎石、破碎礫石、篩選礫石、礦渣等。②用于高速公路、一級公路、城市快速公路、主干路瀝青路面表層用粗集料應選用堅硬、耐磨、抗沖擊性好的碎石或破碎礫石，不得使用篩選礫石、礦渣及軟質集料，該類粗集料應符合對磨光值和粘附性的要求。③當堅硬石料來源缺乏時，允許摻加一定比例較小粒徑的普通粗集料，摻加比例根據(jù)試驗確定。在以骨架原則設計的瀝青混合料中不得摻加其他粗集料。2、粗集料第八頁，共57頁。2、粗集料的粒徑規(guī)格粗集料的粒徑規(guī)格應按照表13-17進行生產(chǎn)和使用。如某一檔粗集料不符合表13-17的規(guī)格，但確認與其它集料組配后的合成級配符合設計級配的要求時，也可以使用。第九頁，共57頁。規(guī)格公稱粒徑(mm)通過下列篩孔（方孔篩，mm）的質量百分率（%）37.531.526.51913.29.54.752.360.6S615~3010090~100--0~15-0~5S710~3010090~100---0~150~5S815~2510095~1000~15-0~5S910~2010095~100-0~150~5S1010~1510095~1000~150~5S115~1510095~10040~700~150~5S125~1010095~1000~100~5S133~1095~10010095~10040~700~200~5S143~50~250~5瀝青面層用粗集料規(guī)格第十頁，共57頁。3、基本要求：①應該潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風化、不含雜質，并具有足夠的強度、耐磨耗性。粗集料的質量應符合要求。②破碎礫石應采用粒徑大于50mm的顆粒軋制，破碎前必須清洗，含泥量不大于1%，破碎面積應符合表3-7的要求。③鋼渣作為粗集料時，僅限于三級及三級以下公路和次干公路以下的城市道路，并應經(jīng)過試驗論證取得許可后使用。鋼渣破碎后應由6個月以上的存放期，除吸水率允許適當放寬外，各項指標應符合要求。第十一頁，共57頁。

技術指標高速公路、一級公路、城市快速路、主干路其它等級的公路與城市道路表面層其它層次石料壓碎值（%）≤252830洛杉磯磨耗損失（%）≤283040視密度①（t/m3）≤2.602.502.45吸水率①（%）≤2.03.03.0堅固性②（%）≤1212-軟石含量（%）≤155<0.075mm顆粒含量（水洗法）（%）≤111針片狀顆粒含量（%）≤粒徑〉9.5mm1218-粒徑<9.5mm1820-破碎礫石的破碎面≥1個破碎面1009080（70）③2個破碎面908060（50）③瀝青混合料用粗集料質量要求第十二頁，共57頁。4、與瀝青的粘附性要求在高速公路、一級公路、城市快速路和主干瀝青路面中，需要使用堅硬的粗集料，當時用花崗巖、石英巖等酸性巖石軋制的粗集料時，若達不到表13-19對粗集料與瀝青粘附性等級的要求，必須采取抗剝落措施。工程中常用的抗剝落方法包括使用高粘度瀝青；在瀝青中摻加抗剝落劑；用干燥的生石灰、消石灰粉或水泥作為填料的一部分，其用量已為礦料總量的1%~2%；將粗集料用石灰漿處理后使用。第十三頁，共57頁。①可以采用天然砂、機制砂或石屑。②應潔凈、干燥、無風化、不含雜質，并有適當?shù)募壟浞秶锢砹W指標要求見表13-20。③與瀝青有良好的粘結能力，在高速公路、一級公路、城市快速路、主干路瀝青面層用瀝青粘結性能差的天然砂或用花崗巖、石英巖等酸性巖石破碎的人工砂及石屑時，應采取前述粗集料的抗剝離措施對細集料進行處理。在高速公路、一級公路、城市快速路、主干路瀝青路面面層及抗滑磨耗層中，所用石屑總量不宜超過天然砂或機制砂用量。3、細集料第十四頁，共57頁。瀝青混合料用細集料質量要求指標高速公路、一級公路城市快速路、主干路其它公路與城市道路視密度（t/m3）2.502.45堅固性①12——砂當量（%）6050第十五頁，共57頁。①天然砂天然砂宜采用河砂或海砂，當使用山砂時應經(jīng)過清洗。天然砂的規(guī)格應符合表13-21的規(guī)定，經(jīng)篩洗法測定的砂中小于0.075mm顆粒含量不得大于3%（高速公路、一級公路、城市快速路、主干路）和5%（其它等級道路）分類通過各篩孔（mm）的質量百分率（%）細度模數(shù)Mx9.54.752.361.180.60.30.150.075粗砂10090~10065~9535~6515~295~200~50~53.7~3.1中砂10090~10075~10050~9030~598~300~50~53.0~2.3細砂10090~10085~10075~10060~8415~450~50~52.2~1.6第十六頁，共57頁。②石屑石屑是通過4.75mm或2.36mm的部分，是石料加工破碎過程中表面剝落或撞下的邊角。石屑規(guī)格應符合表13-22的要求。不得使用泥土、細粉、細薄碎片顆粒含量高的石屑，砂當量應符合表13-20的要求。規(guī)格公稱粒徑)通過下列篩孔（mm）的質量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.075S150~510090~10060~9040~7520~657~402~200~10S160～310080~10050~8025~508~300~150~10第十七頁，共57頁。4．填料填料最好采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細得到的礦粉，生產(chǎn)礦粉的原石料中泥土雜質應清除。礦粉要求干燥、潔凈，能自由地從石粉倉中流出，其質量應符合表13-23的要求。在拌合廠采用干法除塵回收的粉塵可以代替一部分礦粉的使用，濕法除塵的應經(jīng)過干燥粉碎處理，且不得含有雜質。用量不得超過填料總量的25%，塑性指數(shù)不得大于4%，其余質量要求與礦粉相同。第十八頁，共57頁。指標高速公路、一級公路、城市快速路、主干路其他公路與城市道路視密度（t/cm3）2.502.45含水量（%）1.01.0粒度范圍（%）<0.6mm100100<0.15mm90~10090~100<0.07575~10070~100外觀無團粒結塊親水系數(shù)<1.0瀝青面層用礦粉質量要求第十九頁，共57頁。一、瀝青混合料分類1．按礦料級配組成及空隙率大小分為：密級配、半開級配、開級配混合料。1）密級配瀝青混合料設計空隙率2～6%，按最大粒徑、級配又分為：密實型瀝青混凝土混合料（以AC表示）密實型瀝青穩(wěn)定碎石混合料（以ATB表示）密實型瀝青馬蹄脂碎石（以SMA表示）。按關鍵性篩孔通過率的不同又可分為細型、粗型密級配瀝青混合料。粗集料嵌擠作用較好的也稱嵌擠密級配瀝青混合料第五節(jié)瀝青混合料組成設計第二十頁，共57頁。2）半開級配瀝青碎石混合料由適當比例的粗集料、細集料及少量填料(或不加填料)與瀝青結合料拌和而成，剩余空隙率在6%～12%（以AM表示）。3）開級配瀝青混合料礦料級配采用間斷級配，主要由粗集料嵌擠組成，細集料及填料較少，設計空隙率大于18%的瀝青混合料。第二十一頁，共57頁。2．按礦料級配種類分為：連續(xù)級配、間斷級配和瀝青碎石混合料。

1）連續(xù)級配混合料按級配原則，從大到小各粒級都有，并按比例相互搭配組成。包括密級配瀝青混凝土、密級配瀝青石。

2）間斷級配混合料連續(xù)級配的級配組成中缺少1個或幾個粒級（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）瀝青碎石混合料第二十二頁，共57頁。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）細粒式（公稱最大粒徑為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。第二十三頁，共57頁。1、瀝青面層與瀝青碎石基層通常都采用雙層或三層式結構，層間噴灑透層油；2、滿足耐久、穩(wěn)定、密實、安全等功能性要求，便于施工；3、表面層具有良好的表面功能、密水、耐久、抗車轍、抗裂，抗滑（可加鋪抗滑磨耗層）。二、瀝青混合料的選用第二十四頁，共57頁。一般而言，特粗式適用于基層、粗粒式適用于下面層或基層，中粒式適用于下面層和表面層、細粒式適用于表面層和薄層罩面，砂粒式適用于非機動車道路或行人道路。對于高速公路、一級公路、重載道路的上面層和中面層、應采用粗型密級配混合料，對于高速公路和一級公路的下面層、中低級公路、低交通量公路、寒冷地區(qū)公路、園林道路、行人道路應采用細型密級配混合料。瀝青面層集料的最大粒徑應自上而下逐層增大，并于設計層厚匹配，壓實厚度一般不小于集料公稱粒徑2到3倍。第二十五頁，共57頁。三、普通瀝青混合料配合比設計（一）目的：1、確定瀝青混合料各種原材料的品種及配比2、礦料級配3、最佳瀝青用量第二十六頁，共57頁。（二）階段按《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40—2004）規(guī)定，熱拌瀝青混合料配合比設計分為：目標配合比、生產(chǎn)配合比和生產(chǎn)驗證配合比三個階段進行。三、普通瀝青混合料配合比設計第二十七頁，共57頁。第二十八頁，共57頁。

（三）配合比設計方法：馬歇爾設計法

1、選擇混合料類型和原材料基本性能試驗（表13-11～13-23）2、初選混合料級配范圍和瀝青用量（表13-27～13-32）3、以預估的油石比為中值，按一定間隔取5個不同的油石比，按規(guī)定方法做成型試件。4、進行馬歇爾試驗，測定毛體積密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度、流值（13-33～13-36）5、按各項指標確定最佳瀝青用量6、進行穩(wěn)定性檢測第二十九頁，共57頁。按《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40—2004）規(guī)定，熱拌瀝青混合料配合比設計分為：目標配合比、生產(chǎn)配合比和生產(chǎn)標準（或試拌試鋪）配合比三個階段進行。（一）目標配合比設計

1、礦料配合比設計

A、條件：a、混合料類型

b、各種礦料篩分結果

B、方法：a、圖解法

b、電算法

第三十頁，共57頁。C、礦料配合比調整的原則：

a、粗、細類型：瀝青混凝土按關鍵篩孔的通過量分為粗型（C型）和細型（X型）（見規(guī)范表5.3.2-1）夏季溫度高，高溫持續(xù)時間長，重載交通量大的道路宜采用粗型。

AC—254.75mm篩上的通過量小于40。

ATB—30也稱瀝青穩(wěn)定碎石，本身就粗。第三十一頁，共57頁。b、使合成級配曲線呈為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小，規(guī)范規(guī)定范圍為90-100%，細則為95-100%，應為90-95%）。減少0.6mm附近篩孔細料的用量適當提高礦粉用量c、曲線應順暢，避免出現(xiàn)鋸齒形或犬牙形

第三十二頁，共57頁?！穹椒ǎ厚R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個油石比的馬歇爾試件，測定試件的體積指標和穩(wěn)定度、流值，結合技術標準，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溫度

a、用粘度-溫度曲線確定

b、查表：拌和溫度：140—160℃

擊實溫度：130—150℃

改性瀝青比普通瀝青高10—20℃2、確定瀝青用量第三十三頁，共57頁。（2）、試件成型

a、配料：按每次拌和一個試件配料，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：礦料+瀝青→拌勻+礦粉→拌勻，拌和時間3min

拌和溫度150—160℃

第三十四頁，共57頁。

d、裝模：通過漏斗一次裝入，插上溫度計，接近擊實溫度時裝入。

e、擊實：溫度140—150度，兩面各擊75次，高度誤差±1.3mm。f、脫模編號：次日。

第三十五頁，共57頁。（3）、測試

a、測高：畫十字，取4個高度的平均值

b、稱空氣中質量

c、稱表干質量

d、稱水中質量

e、測穩(wěn)定度、流值

f、實測最大毛體積相對密度（4）、計算（程序）

a、毛體積相對密度

b、空隙率

c、礦料間隙率

d、飽和度第三十六頁，共57頁。（5）、確定瀝青用量

A、繪制瀝青用量與馬歇爾指標關系圖。以瀝青用量為橫坐標，以密度、空隙率、礦料間隙率、飽和度、穩(wěn)定度和流值分別為縱坐標，按試驗結果繪制成瀝青用量與各項指標的關系曲線（如圖)。

B、確定最佳瀝青用量初始值(OAC1)

從圖中分別取對應于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1，對應于密度最大值的瀝青用量a2，對應于設計空隙率中值的瀝青用量a3，對應于瀝青設計飽和度中值的瀝青用量a4，

OAC1＝(a1+a2+a3+a4)／3第三十七頁，共57頁。

如果在所選擇的瀝青用量范圍未能包含瀝青飽和度的要求范圍，按下式計算初始值OAC1。

OAC1＝(a1+a2+a3)／3

對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，可直接以目標空隙率所對應的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須界OACmin+OACmax的范圍內(nèi)，否則應重新進行配合比設計。

第三十八頁，共57頁。C、確定最佳瀝青用量中值(OAC2)①按瀝青混合料技術標準對穩(wěn)定度、流值、空隙率和飽和度的要求，分別確定滿足各單個指標要求的瀝青用量范圍（見圖）。②畫綜合圖，將滿足各單個指標要求的瀝青用量范圍，等比例移到同一坐標圖上，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OACmin～OACmax，其中值為OAC2

。第三十九頁，共57頁。

OAC2＝(OACmin+OACmax)／2D、確定瀝青最佳用量(OAC)

OAC=（OAC1+OAC2）/2E、檢查

從關系圖中反查出OAC對應的各項指標值，檢查各項指標是否滿足技術標準的要求第四十頁，共57頁。

第四十一頁，共57頁。

第四十二頁，共57頁。

第四十三頁，共57頁。

第四十四頁，共57頁。

第四十五頁，共57頁。

第四十六頁，共57頁。

第四十七頁，共57頁。

對于高速公路、一級公路的密級配瀝青混合料，瀝青用量確定后，還應進行有關驗證試驗，如果驗證試驗結果達不到技術標準的要求，應調整配礦料配合比或更換材料重新進行配合比設計試驗。驗證試驗項目包括：

1）動穩(wěn)定度檢驗

2）水穩(wěn)性檢驗（1）殘留穩(wěn)定度（2）殘留強度比

3）低溫抗裂性能檢驗

4）滲水系數(shù)檢驗3、配合比檢驗第四十八頁，共57頁。

為高溫穩(wěn)定性檢驗指標

試件尺寸：300×300×50mm

試驗溫度：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

試驗時間：1h，測45min-60min的變形

①動穩(wěn)定度檢驗第四十九頁，共57頁。

a、殘留穩(wěn)定度：最佳瀝青用量下，浸水（60℃

）48h的穩(wěn)定度與標準穩(wěn)定度之比。

b凍融劈裂強度比：是將馬歇爾試件在規(guī)定條件下真空度飽水，在負溫下快速凍結，在高溫下溶解并恒溫一定時間后進行劈裂抗拉試驗，稱為凍融劈裂。劈裂溫度為25℃，加載速率為50mm／min。其劈裂強度與未經(jīng)凍融試件的劈裂強度比稱為凍融劈裂強度比。

②水穩(wěn)定性能檢驗第五十頁，共57頁。

意義：

本方法名為凍融劈裂，其真正含義是檢驗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，抗凍性試驗的凍融循環(huán)次數(shù)多達幾十次，甚至數(shù)百次。所以它雖然是凍融循環(huán)試驗，由于是評價混合料的水穩(wěn)定性，對南