ATB-30配合比设计

1、为应对高速公路通车后交通量迅速增长，大型车辆和严重超载等现象，避免沥青路面早期破坏，近几年我国开始应用推广以沥青碎石为代表的柔性基层。沥青碎石基层可以增强路面排水能力，减少沥青层的温度收缩裂缝和防止反射裂缝的发生，改善路面使用性能，提高其使用寿命。ATB称为密级配沥青稳定碎石混合料，它与普通沥青混凝土的区别主要是公称粒径的的不同，公称最大粒径通常26.5mm。ATB沥青稳定碎石一般设计空隙率为3%6%，铺筑层厚度较厚。路面铺筑后具有良好的骨架结构，且具有防水、高温稳定、低温抗裂等特性，因此柔性基层路面结构具有优良的路面性能以及抵抗。环境和重交通荷载疲劳作用的能力。采用ATB30沥青稳定碎石结构

2、，是为了减少路面反射裂缝的出现，延长路面使用寿命。2 ATB-30结构的特点原材料的技术标准要求如见表1、表2。表1 沥青稳定碎石矿料级配范围 级配类型通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)37.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075ATB-30规范要求10090-10070-9053-7244-6639-6031-5120-4015-3210-258-185-143-102-6长珲要求10090-10070-9053-7246-6641-6035-5128-3518-2512-188-135-114-84-6表2 沥青稳定碎石混合料马歇

3、尔技术标准 试验指标公称最大粒径（mm）马歇尔试件尺寸（mm）击实次数（双面）（次）空隙率Vv(%)稳定度不小于(KN)流值(mm)沥青饱和度VFA(%)矿料间隙VMA, 不小于(%)马歇尔残留稳定度不小于（%）冻融劈裂残留强度比不小于（%）动稳定度不小于（次/mm）20无侧限抗压强度，不小于（Mpa）ATB30规范要求31.5152.4mm93.3mm1123-615实测55-7011.5无规定无规定无规定无规定长珲要求31.5152.4mm93.3mm轮碾成型3-615实测55-7011.57575100033 混合料的组成设计3.1 目标配合比设计级配良好的ATB可以抵抗较大的塑性和剪切

4、变形，承受重载交通的作用，具有较好的抗车辙能力，提高了沥青路面的高温稳定性，设计合理的ATB是解决重载交通下高温车辙问题最经济有效的根本途径之一。因此，必须在矿料组成设计上多下功夫。3.1.1 原材料碎石的生产工艺为：初次破碎采用鄂式破碎机破碎至100mm以下，二次破碎采用反击式破碎机破碎，采用二级除尘装置，所生产集料规格分别为0-2.36mm石屑、2.36-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-16mm、16-19mm、19-31.5mm碎石。各项结果详见表3、表4、表5。表3 粗集料检测结果 指标单位检测结果技术要求试验方法1#料2#料3#料4#料5#料石料压碎值，不大于%12.52

5、8T0316洛杉矶磨耗损失，不大于%3.930T0317表观相对密度，不小于2.7612.7562.7622.7662.7672.5T0304毛体积相对密度2.7422.7042.7022.6762.630T0304坚固性，小于%5.812T0314吸水率，不大于%0.50.70.81.21.93.0T0304针片状颗粒含量（混合料），不大于%8.318T0312其中粒径大于9.5mm，不大于%8.48.810.115T0312其中粒径小于9.5mm，不大于%12.720T0312水洗法0.075mm颗粒含量，不大于%0.20.50.40.70.71T0310软石含量，不大于%000005T0

6、320与沥青的粘附性，不小于级333332(原料)T0316表4 细集料检测结果 指标单位检测结果技术要求试验方法表观相对密度，不小于2.7402.5T0328毛体积相对密度2.582T0330含泥量（小于0.075的含量），不大于%2.23T0333坚固性，不大于5.112T0340砂当量，不小于%82.070T0334亚甲蓝值，不大于g/Kg0.825T0349棱角性（流动时间），不小于s45.530T0345表5 矿粉检测结果指标单位检测结果技术要求试验方法表观密度，不小于g/cm2.7232.5T0352含水量，不大于%0.30.8T0103烘干法粒度范围0.6mm0.15mm0.07

7、5mm%10099.692.610090-10075-100T0351外观-无团粒结块无团粒结块-亲水系数，不大于-0.691T0353塑性指数，不大于%3.64T0354加热安定性-无变化实测记录T03553.1.2 确定矿料合成级配该过程是确定各矿料的比例，并具有足够的密度和矿料间隙要求，使粗集料相互接触形成骨架，及较高的粘聚力和较高的内摩阻角。根据单粒级集料筛分结果最终确定矿料合成级配见表6和矿料级配组成设计图。为了反映其可比性，在ATB-30的工程级配范围内设计了三条合成级配曲线。从表6和图2可以看出曲线走势为：级配A几乎走级配范围的中值，级配B走级配中值与上限之间，级配C走级配中值与

8、下限之间。采用上述三种级配进行一系列马歇尔试验。表6矿料级配组成设计 矿料名称配合比(%)通过下列筛孔的质量百分率(%)ABC37.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.07514 0.030.039.0100.088.750.37.21.30.60.20.20.20.20.20.20.20.227.013.015.0100.0100.0100.072.239.85.22.40.90.50.50.50.50.50.531 2.012.08.0100.0100.0100.0100.091.676.718.30.80.40.40.40.40.40.

9、4411.014.07.0100.0100.0100.0100.0100.0100.097.420.02.81.00.70.70.70.755.05.05.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.094.720.02.81.00.70.70.7621.022.022.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.080.051.233.515.28.75.971.51.51.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.099.793.8矿粉2.52.52.

10、5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.099.793.8合成级配A级配100.095.580.160.955.350.843.231.322.215.211.37.56.15.2B级配100.096.685.168.561.655.147.232.723.015.711.77.76.15.2C级配100.095.680.659.651.845.239.731.822.915.711.77.66.25.3级配上限100.0100.090.072.066.060.051.035.025.018.013.011.08.

11、06.0级配下限100.090.070.053.046.041.035.028.018.012.08.05.04.04.0级配中值100.095.080.062.556.050.543.031.521.515.010.58.06.05.0矿料级配组成设计图3.1.3 最佳沥青用量的确定三种级配分别采用2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%的油石比制作马歇尔试件和轮碾成型后钻取芯样进行相关试验。通过马歇尔试验测定试件密度、空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度、稳定度、流值等，结果见表7。表7沥青稳定碎石混合料马歇尔性能指标测定结果 试验方法级配名称油石比（%）理论相对密度毛体积相对密度空隙率

12、（%）矿料间隙率（%）有效沥青饱和度（%）稳定度（KN）流值（mm）击实法A级配2.52.6032.3977.912.536.917.635.23.02.5832.4076.812.645.920.425.93.52.5632.4195.612.655.326.516.44.02.5442.4244.712.863.226.018.74.52.5263.993.913.170.223.759.4C级配2.52.6012.4177.812.337.220.114.63.02.5812.4116.612.346.722.215.33.52.5612.4245.412.356.324.636.84.

13、02.5422.4284.512.664.325.788.14.52.5242.4343.712.971.627.548.6B级配2.52.6072.4027.912.436.919.314.13.02.5872.4146.712.446.225.024.73.52.5672.4285.412.456.023.925.34.02.5482.4324.512.664.023.047.14.52.5302.4353.813.070.921.338.2轮碾法A级配2.52.6032.4177.111.839.519.244.53.02.5832.4296.011.849.522.766.13.52.

14、5632.4414.811.859.727.797.24.02.5442.4473.812.068.226.237.74.52.5262.4493.012.475.524.678.2C级配2.52.6012.4077.512.138.322.624.93.02.5812.4226.111.948.524.046.23.52.5612.4374.911.858.925.127.54.02.5422.4404.012.167.027.357.94.52.5242.4423.312.574.028.448.3B级配2.52.6072.4127.912.138.120.303.73.02.5872.4

15、276.212.048.426.624.13.52.5672.4395.012.058.224.644.94.02.5482.4444.112.266.524.426.34.52.5302.4453.412.673.422.117.4技术要求实测记录4-611.555-7015实测记录由表7的试验数据可以看出不同的制件方法对混合料性能有所影响。用马歇尔试验方法确定最佳石油比。3.1.4 目标配合比检验对设计的三种级配A、B、C分别采用最佳油石比制作试件，进行高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、无侧限抗压强度检验，检验结果表8。表8 目标配合比检验结果指标级配名称油石比（%）（60C）动稳定度（次

16、/mm）浸水马歇尔残留稳定度（%）冻融劈裂残留强度比（%）（20C）无侧限抗压强度（MPa）击实法/轮碾法击实法/轮碾法击实法/轮碾法击实法/轮碾法击实法/轮碾法级配A4.00/3.693423/366681.5/84.377.6/78.13.6/4.0级配B3.92/3.763417/363983.2/86.775.5/76.43.4/3.7级配C3.82/3.664072/420587.3/90.678.3/79.14.5/4.7技术要求1000不小于75不小于75不小于3试验方法T0719T0709T0729T0805表9 最佳油石比马歇尔试验数据 试验方法级配名称Pa(%)rt(g/c

17、m)rf(g/c m)VV(%)VMA(%)VFA(%)MS(KN)FL(mm)MSo(%)Pbe(%)FBSA(m2/kg)DA(um)击实法级配A4.02.5482.4244.712.863.226.018.781.73.2801.5854.177.850级配B3.922.5502.4304.712.462.226.747.683.33.1851.6644.257.479级配C3.822.5562.4304.912.661.224.318.378.63.1741.6074.087.764轮碾法级配A3.692.5602.4454.511.861.827.238.086.72.9431.80

18、14.256.911级配B3.762.5602.4404.711.860.328.656.990.62.9881.7404.177.151级配C3.662.5622.4414.712.161.125.946.984.33.0231.6874.087.395技术要求实测记录4-611.555-7015实测记录75通过采用击实法和轮碾法制件对ATB-30沥青稳定碎石混合料进行马歇尔体积分析及多项验证试验表明：级配C的综合性能指标均优于级配A和级配B，因此采用级配C作为本标段的级配控制线，以轮碾法确定的3.66%为最佳油石比。得到了监理工程师和业主的一致认可。3.2生产配合比设计将目标配合比设计的集

19、料比例，输入沥青混合料拌和楼微机，待拌和楼达到实际生产状态时，从热料仓取出经振动筛筛分的集料分别取样进行筛分合成，级配曲线尽量往目标配合比合成的级配曲线靠拢，检验方法和条件与目标配合比相同，确定最佳油石比为3.57%，并依此进行试验段的试拌、试铺。3.3配合比设计的建议及体会（1）各种集料的筛分结果应采用备料期间自检筛分结果的加权平均值进行矿料级配设计，根据设计的矿料级配比例控制各种集料的进场比例，同时尽可能调整生产工艺，控制各种集料的生产比例，避免造成集料浪费和进场材料比例失控。（2）在生产配合比试验时，应适当增加矿粉用量，补充除尘除去的部分细集料，保证生产配合比矿料级配接近目标配合比确定的矿料级配。（3）击实成型温度应比普通沥青混合料配合比设计采用的温度偏高，这样可以保证室内击实成型试验能客观反映施工现场的实际情况，温度要求见表10。表10 沥青混合料制件温度（） 混合料类型矿料加热温度沥青加热温度试模预热温度混合料拌和温度试件开始击实成型温度试件成型终了温度ATB-30165-175155-165110-120155-165137-147127-137（4）由于ATB-30混合料粒径较大、粗集料居多，如果采用标准的马歇尔试件进行配合比设计试验