第6章_瀝青混合料配合比設(shè)計例子2

1、(熱拌熱拌)瀝瀝青混合料的配合比設(shè)計青混合料的配合比設(shè)計設(shè)計目標設(shè)計目標 配制出滿足基本性能要求的瀝青混合料。配制出滿足基本性能要求的瀝青混合料。關(guān)鍵問題關(guān)鍵問題 1 1、確定混合料性能要求、確定混合料性能要求 2 2、各種原材料的選取、各種原材料的選取 粗細骨料選擇和品質(zhì)要求，瀝青種類粗細骨料選擇和品質(zhì)要求，瀝青種類 3 3、各種原材料用量的確定。、各種原材料用量的確定。設(shè)計思路設(shè)計思路1 1、確定設(shè)計混合料的類型。、確定設(shè)計混合料的類型。 依據(jù)道路等級、路面類型、結(jié)構(gòu)層位依據(jù)道路等級、路面類型、結(jié)構(gòu)層位表表3-133-132 2、確定混合料的技術(shù)性能指標。、確定混合料的技術(shù)性能指標。 力學

2、指標：力學指標：擊實次數(shù)、擊實次數(shù)、MSMS、FLFL、DSDS 耐久性指標：耐久性指標：VVVV、VFAVFA、VMAVMA、MSMS0 0、TSRTSR 表表3-163-16、1717、1818、1919、20203 3、原材料選取、原材料選取 瀝青標號、骨料品質(zhì)瀝青標號、骨料品質(zhì) 表表2-62-6、3-63-6、7 7、8 8、9 9、1010、1111、12124、骨料級配確定和設(shè)計、骨料級配確定和設(shè)計 確定選取骨料的組配，滿足級配要求。確定選取骨料的組配，滿足級配要求。 表表3-14 粗骨料、細骨料、礦粉粗骨料、細骨料、礦粉比例比例 5、瀝青混合料設(shè)計、瀝青混合料設(shè)計 確定最佳瀝青用

3、量，滿足技術(shù)指標要求。確定最佳瀝青用量，滿足技術(shù)指標要求。 礦料設(shè)計、最佳瀝青用量確定礦料設(shè)計、最佳瀝青用量確定問題的提出問題的提出 1、骨料粒級如何配合，堆積空隙率最?。?、骨料粒級如何配合，堆積空隙率最小？ 最大堆積密度理論最大堆積密度理論 2、不同骨料如何搭配，才能獲得最大堆積不同骨料如何搭配，才能獲得最大堆積密度？密度？ 礦料配合比設(shè)計方法礦料配合比設(shè)計方法1、礦質(zhì)混合料級配理論（最大密度曲線理論）礦質(zhì)混合料級配理論（最大密度曲線理論） W.B.富勒（富勒（Fuller）研究發(fā)現(xiàn)：）研究發(fā)現(xiàn)：礦質(zhì)混合料過篩礦質(zhì)混合料過篩百分率與粒徑的關(guān)系曲線越接近拋物線，混合料的百分率與粒徑的關(guān)系曲線越

4、接近拋物線，混合料的密實度越大，空隙率越小。密實度越大，空隙率越小。 P2=kd 當篩孔尺寸當篩孔尺寸d等于集料的最大粒徑等于集料的最大粒徑D時，該顆粒時，該顆粒的通過百分率的通過百分率P為為100 p=100（d/D）0.5 實際應(yīng)用實際應(yīng)用 ：p=100（d/D）n ，n冪級配通式冪級配通式 n通常在通常在0.30.7之間之間 ，0.5時為時為最大密度曲線最大密度曲線 P-d級配曲線級配曲線P-logd級配曲線級配曲線已知礦料最大粒徑，理論上可以推算最佳級配范圍已知礦料最大粒徑，理論上可以推算最佳級配范圍2、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計 合理組配不同集料，使混合料級配處于要求的

5、合理組配不同集料，使混合料級配處于要求的范圍之內(nèi)，并盡可能逼近理想的最大密度曲線范圍之內(nèi)，并盡可能逼近理想的最大密度曲線 數(shù)解法和圖解法數(shù)解法和圖解法 已知條件：已知條件： （1）各種集料的篩分析試驗結(jié)果；）各種集料的篩分析試驗結(jié)果； （2）設(shè)計要求：技術(shù)規(guī)范規(guī)定或理論計算得）設(shè)計要求：技術(shù)規(guī)范規(guī)定或理論計算得到的礦質(zhì)混合料級配范圍到的礦質(zhì)混合料級配范圍 迫近表迫近表3-14的級配中值的級配中值u數(shù)解法數(shù)解法基本原理：基本原理： （1 1）設(shè)有）設(shè)有A、B、C三種集料，欲配制級配為三種集料，欲配制級配為M的礦質(zhì)混合的礦質(zhì)混合料，料，A、B、C在混合料中百分比分別為在混合料中百分比分別為X、Y、

6、Z，則：，則： X + Y + Z = 100X + Y + Z = 100 （2 2）設(shè)集料）設(shè)集料A、B、C中某粒徑中某粒徑i i顆粒含量分別為顆粒含量分別為aA(i)、aB(i)、aC(i)，混合料，混合料M M相應(yīng)顆粒含量為相應(yīng)顆粒含量為aM(i)，則：，則： X XaA(i) + Y + YaB(i)+ Z+ ZaC(i)= = aM(i) （3 3）假定混合料中某粒徑顆粒僅由一相應(yīng)的優(yōu)勢集料提供）假定混合料中某粒徑顆粒僅由一相應(yīng)的優(yōu)勢集料提供，其他集料不含此種顆粒，則優(yōu)勢集料用量可直接求出。，其他集料不含此種顆粒，則優(yōu)勢集料用量可直接求出。 計算計算AC-13I型瀝青混凝土的礦料配

7、合比。型瀝青混凝土的礦料配合比。 已知：已知： 碎石、石屑和礦粉三種礦質(zhì)集料，篩分碎石、石屑和礦粉三種礦質(zhì)集料，篩分析試驗結(jié)果見表析試驗結(jié)果見表1。 瀝青混凝土礦料的級配要求瀝青混凝土礦料的級配要求 計算：計算： （1）確定碎石、石屑、礦粉在礦質(zhì)混合料）確定碎石、石屑、礦粉在礦質(zhì)混合料中所占的比例。中所占的比例。 （2）校核礦質(zhì)混合料合成級配計算結(jié)果是）校核礦質(zhì)混合料合成級配計算結(jié)果是否符合規(guī)范要求級配范圍。否符合規(guī)范要求級配范圍。 例題例題1 （1）礦質(zhì)混合料級配范圍中值換算為分計篩余中值）礦質(zhì)混合料級配范圍中值換算為分計篩余中值 （2）確定優(yōu)勢骨料，計算相應(yīng)含量）確定優(yōu)勢骨料，計算相應(yīng)含量

8、 優(yōu)勢骨料優(yōu)勢骨料1：碎石：碎石優(yōu)勢粒徑為優(yōu)勢粒徑為4.75mm， 則混合料中碎石含量：則混合料中碎石含量： X = aM(4.75)/ aA(4.75) = 21.0/49 = 42.1% 優(yōu)勢骨料優(yōu)勢骨料2：礦粉：礦粉優(yōu)勢粒徑為優(yōu)勢粒徑為0.075mm 則混合料中礦粉含量：則混合料中礦粉含量： Z= aM( 0.0.75)/ aC(0.0.75)= 6.0/85.3 = 7.0% （3）計算石屑在礦質(zhì)混合料中的含量）計算石屑在礦質(zhì)混合料中的含量Y Y= 1 - X Z = 50.9% （4 4）校核、計算、調(diào)整。）校核、計算、調(diào)整。 如何校核？原則是什么？如何校核？原則是什么？ u 圖解法

9、圖解法基本原理基本原理 （1） n冪公式冪公式p=100（d/D）n 中，中， p與與（d/D）n為直為直線關(guān)系線關(guān)系（2） 假設(shè)礦料為單一粒徑骨料組成，則其級配曲線為假設(shè)礦料為單一粒徑骨料組成，則其級配曲線為直線直線（3）各粒徑骨料用量可通過首尾相連，與級配中值線）各粒徑骨料用量可通過首尾相連，與級配中值線的交點確定的交點確定（4）非單一粒徑各骨料用量按下述方法確定）非單一粒徑各骨料用量按下述方法確定 A、級配曲線相離，作相離點的垂直平分線。、級配曲線相離，作相離點的垂直平分線。 B、級配曲線相接，連接相接點。、級配曲線相接，連接相接點。 C、級配曲線相重疊，作垂線使之在兩條級配、級配曲線相

10、重疊，作垂線使之在兩條級配曲線上截得的線段長度相等。曲線上截得的線段長度相等。 通過所作垂線與級配中值直線的交點通過所作垂線與級配中值直線的交點，作水平線，在縱坐標上截得的距離為相應(yīng)骨，作水平線，在縱坐標上截得的距離為相應(yīng)骨料的用量。料的用量。 例題例題2、試用圖解法設(shè)計某高速公路用細粒式瀝、試用圖解法設(shè)計某高速公路用細粒式瀝青礦質(zhì)混合料的配合比。青礦質(zhì)混合料的配合比。已知：已知： （1）有碎石、石屑、砂和礦粉四種礦料，各集）有碎石、石屑、砂和礦粉四種礦料，各集料通過百分率列于表中。料通過百分率列于表中。 （2 2）設(shè)計級配范圍按）設(shè)計級配范圍按瀝青路面施工及驗收規(guī)瀝青路面施工及驗收規(guī)范范瀝青

11、混凝土混合料細粒式瀝青混凝土混合料細粒式AC13-I要求的級要求的級配范圍和中值列于表中。配范圍和中值列于表中。 步驟步驟1：繪制圖解法用圖，縱坐標取繪制圖解法用圖，縱坐標取10cm表示通過表示通過量，橫坐標取量，橫坐標取15cm表示篩孔尺寸。作級配曲線中表示篩孔尺寸。作級配曲線中值，并確定篩孔坐標。值，并確定篩孔坐標。步驟步驟2：將碎石、石屑、砂和礦粉的級配曲線繪制將碎石、石屑、砂和礦粉的級配曲線繪制于圖中于圖中步驟步驟3：確定各集料所占比例。確定各集料所占比例。 步驟步驟4、根據(jù)圖解法求得的各集料用量百分率，列表、根據(jù)圖解法求得的各集料用量百分率，列表進行校核計算如表進行校核計算如表 步驟

12、步驟5 5、0.3mm和和0.6mm通過量偏低，通過量偏低，0.075mm通過量通過量偏高。偏高。配合比調(diào)整，配合比調(diào)整，碎石碎石X=31%，石屑，石屑Y=26%，砂，砂Z=37%，礦粉，礦粉W=6% 步驟步驟6 6、將調(diào)整后合成級配繪制于規(guī)范要求級配曲線中將調(diào)整后合成級配繪制于規(guī)范要求級配曲線中 1 1、熱拌瀝青混合料配比設(shè)計步驟、熱拌瀝青混合料配比設(shè)計步驟A A、礦質(zhì)混合料的配比設(shè)計、礦質(zhì)混合料的配比設(shè)計 1 1）根據(jù)道路等級、路面結(jié)構(gòu)和層次，選取瀝青混合料類型）根據(jù)道路等級、路面結(jié)構(gòu)和層次，選取瀝青混合料類型 2 2）確定合成礦料要求的級配范圍。）確定合成礦料要求的級配范圍。 3 3）礦

13、質(zhì)混合料配合比設(shè)計。）礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計。 0.075mm0.075mm、2.36mm2.36mm和和4.75mm4.75mm篩孔通過量盡量接近設(shè)計級篩孔通過量盡量接近設(shè)計級配范圍中值。配范圍中值。 對交通量大的道路，級配應(yīng)接近下限；對交通量大的道路，級配應(yīng)接近下限； 小交通量的道路應(yīng)偏上限。小交通量的道路應(yīng)偏上限。 B B、確定最佳瀝青用量、確定最佳瀝青用量 瀝青用量表示：瀝青用量表示：油石比：油石比： ：各種礦料配合比（礦料總和為各種礦料配合比（礦料總和為 ）（）（%） ：油石比（瀝青與礦料的質(zhì)量比）（：油石比（瀝青與礦料的質(zhì)量比）（%） 瀝青百分含量瀝青百分含量%： ：各礦料配合比（礦

14、料和瀝青總和為各礦料配合比（礦料和瀝青總和為 ） ：瀝青含量（瀝青占瀝青混合料總質(zhì)量百分率）（：瀝青含量（瀝青占瀝青混合料總質(zhì)量百分率）（%） nPP 11001 nipapnpp 11001 nbippbp1）測試試樣制備：測試試樣制備： （1 1）按礦質(zhì)混合料配比確定各種集料用量）按礦質(zhì)混合料配比確定各種集料用量 （2 2）選取間隔為）選取間隔為0.5%的五個瀝青摻量的五個瀝青摻量 2）測定物理指標測定物理指標 （1）表觀密度）表觀密度s （2）計算理論最大密度）計算理論最大密度waannatppppp 2211100wabnntpppp 2211100（3 3）計算空隙率（）計算空隙率（

15、VVVV）：）：（4 4）計算瀝青體積百分率（）計算瀝青體積百分率（VAVA）：）：（5 5）計算礦料間隙率（）計算礦料間隙率（VMAVMA）：）：（6 6）計算瀝青飽和度（）計算瀝青飽和度（VFAVFA）：）： 100)1( TSVV wbsbPVA VVVAVMA 100 VVVAVAVFA（7）測定力學指標測定力學指標 A：馬歇爾穩(wěn)定度馬歇爾穩(wěn)定度MS B：流值流值FL C：計算馬歇爾模數(shù)計算馬歇爾模數(shù)T 3）馬歇爾試驗結(jié)果分析馬歇爾試驗結(jié)果分析 （1）繪制瀝青用量與物理力學指標關(guān)系圖。繪制瀝青用量與物理力學指標關(guān)系圖。 （2）根據(jù)根據(jù)穩(wěn)定度、密度、空隙率、瀝青飽和度穩(wěn)定度、密度、空隙率

16、、瀝青飽和度確定最確定最佳瀝青用量初始值佳瀝青用量初始值1（OAC1） OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4 a4（3）根據(jù)根據(jù)符合各技術(shù)指標要求的瀝青用量范圍符合各技術(shù)指標要求的瀝青用量范圍( (不含不含VMA)VMA)確定瀝青最佳用量初始值確定瀝青最佳用量初始值2（OAC2） OAC2=（OACmax+OACmin）/2 （4）根據(jù)根據(jù)OAC1和和OAC2確定瀝青最佳用量確定瀝青最佳用量OAC OAC=（OAC1+OAC2）/2 檢驗檢驗OAC滿足滿足VMA要求，且偏最小值要求，且偏最小值 預(yù)計車轍較大預(yù)計車轍較大 ：OAC在在OAC2和和OACmin之間選取之間選取，但不小于，但不小

17、于OAC2的的0.5% 寒區(qū)道路及一般道路寒區(qū)道路及一般道路 ：OAC可在可在OAC2和和OACmax之間選取，但不大于之間選取，但不大于OAC2的的0.3% 4）水穩(wěn)性試驗水穩(wěn)性試驗 以最佳瀝青用量以最佳瀝青用量OAC進行浸水馬歇爾試驗或凍融劈裂試驗進行浸水馬歇爾試驗或凍融劈裂試驗 若若OAC與與OAC1、OAC2相差較大，用相差較大，用OAC和和OAC1或或OAC2進行殘留穩(wěn)定度試驗進行殘留穩(wěn)定度試驗 要求：表要求：表3-205）抗車轍試驗抗車轍試驗 以最佳瀝青用量以最佳瀝青用量OAC進行動穩(wěn)定度車轍試驗進行動穩(wěn)定度車轍試驗 。 若若OAC與與OAC1、OAC2相差較大，用相差較大，用OA

18、C和和OAC1或或OAC2進行試驗進行試驗 要求：表要求：表3-18 6 6）低溫抗裂性檢驗）低溫抗裂性檢驗 以最佳瀝青用量以最佳瀝青用量OAC進行低溫抗裂性檢驗進行低溫抗裂性檢驗。 若若OAC與與OAC1、OAC2相差較大，用相差較大，用OAC和和OAC1或或OAC2進行試驗進行試驗例例 、某高速公路瀝青路面上面層瀝青混合料的配合比設(shè)計。、某高速公路瀝青路面上面層瀝青混合料的配合比設(shè)計。原始資料原始資料u1、道路等級：高速公路、道路等級：高速公路u2、路面類型；瀝青混凝土、路面類型；瀝青混凝土u3、結(jié)構(gòu)層位：三層式瀝青混凝土的上面層、結(jié)構(gòu)層位：三層式瀝青混凝土的上面層u4 4、氣候條件：、氣

19、候條件：7 7月平均最高氣溫月平均最高氣溫3232、年極端最低氣溫、年極端最低氣溫-6.5 -6.5 ，年降雨量，年降雨量1500mmu5、材料性能、材料性能 （1）瀝青材料：）瀝青材料： （2）礦質(zhì)材料：碎石、石屑）礦質(zhì)材料：碎石、石屑 ：石灰石軋制碎石，飽水抗：石灰石軋制碎石，飽水抗壓強度壓強度120Mpa，洛杉磯磨耗率，洛杉磯磨耗率12%，粘附性，粘附性5級，視密度級，視密度2.70t/m3。礦粉：石灰石磨細石粉，粒度范圍符合技術(shù)要求。礦粉：石灰石磨細石粉，粒度范圍符合技術(shù)要求，無團粒結(jié)塊，視密度，無團粒結(jié)塊，視密度2.58t/m3。 設(shè)計要求設(shè)計要求 1、根據(jù)道路等級、路面類型和結(jié)構(gòu)層

20、位確定瀝青混凝土根據(jù)道路等級、路面類型和結(jié)構(gòu)層位確定瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料的級配范圍。根據(jù)現(xiàn)有的各種礦質(zhì)材料的礦質(zhì)混合料的級配范圍。根據(jù)現(xiàn)有的各種礦質(zhì)材料篩析結(jié)果，用圖解法確定各種礦質(zhì)材料的配合比。篩析結(jié)果，用圖解法確定各種礦質(zhì)材料的配合比。2 2、根據(jù)選定的礦質(zhì)混合料類型相應(yīng)的瀝青用量范圍，進、根據(jù)選定的礦質(zhì)混合料類型相應(yīng)的瀝青用量范圍，進行馬歇爾試驗，確定最佳瀝青用量。行馬歇爾試驗，確定最佳瀝青用量。3 3、根據(jù)高速公路用瀝青混合料要求，對設(shè)計的礦質(zhì)混合、根據(jù)高速公路用瀝青混合料要求，對設(shè)計的礦質(zhì)混合料的級配進行調(diào)整，瀝青用量按水穩(wěn)性檢驗和抗車轍料的級配進行調(diào)整，瀝青用量按水穩(wěn)性檢驗和抗車

21、轍能力校核。能力校核。 設(shè)計步驟設(shè)計步驟1、礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計 1）確定瀝青混合料的類型確定瀝青混合料的類型 根據(jù)原始資料，選用根據(jù)原始資料，選用AC-13型瀝青混凝土混合料。型瀝青混凝土混合料。 2）確定礦質(zhì)混合料的級配范圍確定礦質(zhì)混合料的級配范圍 依據(jù)附表確定依據(jù)附表確定AC-13型瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料級配范圍型瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料級配范圍 3）礦質(zhì)混合料的配比設(shè)計及校核礦質(zhì)混合料的配比設(shè)計及校核 2、瀝青最佳用量的確定、瀝青最佳用量的確定 1）試件成型試件成型 采用采用AH-70瀝青。依據(jù)附表瀝青。依據(jù)附表 AC-13型瀝青混凝土的型瀝青混凝土的瀝青用量范圍為瀝青用量范圍為5.0%7.0%，采用，采用0.5%的間隔，以計算的間隔，以計算得到的礦料配比制備得到的礦料配比制備5組試件，按要求擊實組試件，按要求擊實75次成型。次成型。 2 2）馬歇爾穩(wěn)定度試驗）馬歇爾穩(wěn)定度試驗 （1 1）物理指標測定）物理指標測定 成型后試件，成型后試件，24h24h后測定其視密度后測定其視密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等物理指標。、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等物理指標。 （2 2）力學性能測定）力學性能測定 測定物理指標后的試件，在測定物理指標后的試