沥青混合料的配合比设计2011-08

1、沥青混合料的配合比设计沥青混合料的配合比设计辽宁省交通规划设计院辽宁省交通规划设计院2011-03主要目的 依据沥青混凝土路面结构各层的路用性能 路面结构层组成材料选用设计 矿料级配设计 沥青用量及最大理论密度设计 沥青混凝土性能验证路面设计的总体思想路面设计的总体思想沥青路面的病害分类：结构性破坏 路面结构承载力不足（弯沉）路面结构承载力不足（弯沉） 疲劳开裂（拉应力）疲劳开裂（拉应力） 功能性破坏 裂裂 缝缝横缝、纵缝、网裂横缝、纵缝、网裂 变变 形形 类类车辙、推移、拥包车辙、推移、拥包 表面损坏表面损坏水损害（泛油、推移、坑洞）、桥面铺装脱落水损害（泛油、推移、坑洞）、桥面铺装脱落我国

2、沥青路面使用状况与破坏模式我国沥青路面使用状况与破坏模式 路面设计首先要防止发生的病害路面设计首先要防止发生的病害 路面水损害路面水损害 路面高温车辙路面高温车辙 路面耐久性路面耐久性 路面低温开裂路面低温开裂沥沥青青材材料料与与沥沥青青路路面面性性能能的的关关系系沥沥 青青 路路 面面沥沥青青结结合合料料 矿矿料料品品种种, ,质质量量, ,级级配配沥沥青青混混合合料料备备注注高高温温抗抗车车辙辙性性能能低低温温抗抗裂裂性性能能耐耐久久性性抗抗疲疲劳劳性性能能水水稳稳定定性性与与空空隙隙率率关关系系极极大大抗抗老老化化性性能能与与空空隙隙率率关关系系极极大大表表面面服服务务功功能能路路面面透

3、透水水性性与与空空隙隙率率关关系系极极大大行行车车舒舒适适性性能能取取决决于于施施工工水水平平及及结结构构施施工工性性能能 注注：表表中中表表示示特特别别重重要要，表表示示比比较较重重要要，表表示示有有影影响响，表表示示几几乎乎无无关关。沥青路面的功能设计沥青路面的功能设计 表面层：表面层：抗冻（也是良好的抗渗水性抗冻（也是良好的抗渗水性能）。雨天行车安全。抗车辙（高温能）。雨天行车安全。抗车辙（高温稳定性能）。抗滑。温度变化的抗疲稳定性能）。抗滑。温度变化的抗疲劳。抗沥青剥落性能。抗磨耗。抗劳。抗沥青剥落性能。抗磨耗。抗老化。路面平整性。防噪。老化。路面平整性。防噪。 中面层：中面层：抗渗水

4、。抗车辙。抗沥青抗渗水。抗车辙。抗沥青剥落。抗温度变化的抗疲劳性能。剥落。抗温度变化的抗疲劳性能。 沥青路面的功能设计沥青路面的功能设计 下面层：下面层：排水性能。防止和减少半刚排水性能。防止和减少半刚性基层反射裂缝性能。抗车辙性能。性基层反射裂缝性能。抗车辙性能。抗沥青剥落性能。抗疲劳。抗沥青剥落性能。抗疲劳。永久性路面的设计思想永久性路面的设计思想 由于沥青混凝土路面的最大剪应力发生在415cm之间，夏季时沥青混凝土路面高温持续时间最长也发生在415cm，所以对底面层沥青混凝土的抗车辙性能和抗疲劳性能提出比较高的要求，美国永久性路面结构提出面层为48cm高性能沥青混合材料、中间层为1018

5、cm高模量抗车辙材料、基层为810cm柔性抗疲劳材料的设计理念。公路地段位置不同，路用性能指标公路地段位置不同，路用性能指标要求差异很大要求差异很大 隧道内的特点是温度变化很小，在隧道内的沥青混凝土路面和正常段的路用性能指标要求应该有很大差别。 上坡段重车上坡费力，车速是平地路段的1/31/5，因而车辆荷载的作用时间是普通段的35倍，而且对路面的作用力也比普通段落大的多。 桥面沥青混凝土水破坏和失稳破坏比正常路段要严重的多，这是因为桥面沥青混凝土所承受的剪应力要比正常段落大。第五章第五章 沥青混合料的组成结构和强度沥青混合料的组成结构和强度1. 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 悬浮密

6、实结构悬浮密实结构 骨架空隙结构骨架空隙结构 骨架密实结构骨架密实结构沥青混合料组成结构与级配的关系沥青混合料组成结构与级配的关系沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构a) 密实密实-悬浮结构；悬浮结构； b) 骨架骨架-空隙结构；空隙结构； c) 密实密实-骨架结构骨架结构 连续密级配连续密级配 连续开级配连续开级配 间断级配间断级配沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 悬浮密实结构悬浮密实结构 级配特点级配特点 连续型密级配，细集料多，粗集料较少，悬浮于细连续型密级配，细集料多，粗集料较少，悬浮于细集料中，不能形成嵌挤骨架集料中，不能形成嵌挤骨架AC型是典型的悬浮密实结构型是典型的悬

7、浮密实结构使用特点使用特点 密实耐久、高温稳定性较差、表面构造较小密实耐久、高温稳定性较差、表面构造较小不同组成结构沥青混合料的特点不同组成结构沥青混合料的特点沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 骨架空隙结构骨架空隙结构 级配特点：连续开级配，粗集料较多，细集料较少，级配特点：连续开级配，粗集料较多，细集料较少，不足以充分填充粗骨架空隙不足以充分填充粗骨架空隙 沥青碎石混合料沥青碎石混合料AM（压实空隙率（压实空隙率1015%） 开级配磨耗层混合料开级配磨耗层混合料OGFC（压实空隙率（压实空隙率20%以上）以上） 使用特点：使用特点： 高温稳定性较好高温稳定性较好 压实后剩余空隙率较大

8、，渗透性较大，耐久性较差压实后剩余空隙率较大，渗透性较大，耐久性较差 OGFC需要使用高粘度沥青需要使用高粘度沥青沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 骨架密实结构骨架密实结构级配特点：间断密级配，粗集料形成骨架，细集料充级配特点：间断密级配，粗集料形成骨架，细集料充分填充骨架空隙，形成密实、骨架嵌挤结构分填充骨架空隙，形成密实、骨架嵌挤结构沥青玛蹄脂碎石沥青玛蹄脂碎石SMA（压实空隙率（压实空隙率35%）使用特点使用特点 高温稳定性好、良好的表面纹理特征、抗滑性能好，高温稳定性好、良好的表面纹理特征、抗滑性能好，良好的低温抗裂性、抗反射裂缝的能力，良好的耐久性良好的低温抗裂性、抗反射裂缝

9、的能力，良好的耐久性沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构三种结构类型混合料的级配组成三种结构类型混合料的级配组成 间断级配间断级配连续开级配连续开级配连续密级配连续密级配悬浮密实型悬浮密实型骨架空隙型骨架空隙型骨架空隙型骨架空隙型沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构马歇尔设计方法马歇尔设计方法(MARSHALL)马歇尔混合料设计方法原型马歇尔混合料设计方法原型是在是在1939年前后由工程师布鲁年前后由工程师布鲁斯斯马歇尔（马歇尔（Bruce Marshall）在美国密西西比公路局开发的，在美国密西西比公路局开发的，后由美国陆军工兵部队水道试验后由美国陆军工兵部队水道试验室（室（WES）

10、应用马歇尔仪进行一）应用马歇尔仪进行一系列室内与现场试验研究，对该系列室内与现场试验研究，对该法进行改进与完善，作为正式方法进行改进与完善，作为正式方法固定下来，并应用于机场与高法固定下来，并应用于机场与高速公路建设。由于便于应用，在速公路建设。由于便于应用，在第二次世界大战后，在世界范围第二次世界大战后，在世界范围内普遍得到推广。内普遍得到推广。迄今世界上沥青混合料设计方法以马歇尔法迄今世界上沥青混合料设计方法以马歇尔法应用最普遍。应用最普遍。截至截至1993年止美国大约年止美国大约75%的州采用马歇尔的州采用马歇尔法。法。马歇尔混合料设计法在欧洲应用很广，德国马歇尔混合料设计法在欧洲应用很

11、广，德国各种沥青混合料设计。各种沥青混合料设计。日本亦采用马歇尔法进行混合料设计。日本亦采用马歇尔法进行混合料设计。我国沥青混合料设计亦采用马歇尔法。我国沥青混合料设计亦采用马歇尔法。马歇尔设计方法马歇尔设计方法(MARSHALL)马歇尔设计方法马歇尔设计方法 马歇尔设计方法对混合料的密度、空隙率、矿料间隙率等指标有明确的要求。可是国内外研究成果均表明，这些指标与路用性能指标有较大的差距。 在试件成型方面，马歇尔方法击实次数与实际路面材料的碾压功能和交通量大小都没有内在联系，马歇尔击锤的冲击力与车辆接地压强存在巨大的差异，马歇尔试模对沥青混合料的约束条件也与路面材料的受力条件不同，马歇尔的冲击

12、压实方法不利于集料的定向重排，造成混合料密度较低，用它控制路面施工会导致路面材料密度偏小，空隙率过高。 沥青混合料密度低和级配不合理的直接后果是导致材料强度低、设计的沥青用量大，在行车荷载作用下易产生进一步的压实、追密，从而使路面容易产生车辙、泛油。Superpave混合料设计方法混合料设计方法 Superpave混合料设计也是以体积参数为核心的设计方法，包括以下5个方面： 胶结料与集料选择设计。 矿料级配设计。 分析每种试验混合料的体积特性。 选用“最佳”试验混合料作为设计集料结构；对设计集料结构在几个不同沥青用量下压实试件，以确定设计沥青用量。 沥青混合料路用性能验证。Superpave混

13、合料设计方法混合料设计方法 与马歇尔试验方法的主要不同之处在于： 沥青胶结料选择充分考虑了使用地区的气候、交通条件以及同条高速公路不同位置。 对集料结构进行了研究，确定了集料级配控制点和限制区，使集料级配形成骨架密实结构。 试件压实和现场施工压实的一致性。 以旋转压实方式成型试件，且压实功能不固定，因交通量水平、气温而变。 把空隙率作为试件乃至混合料设计的控制性指标。矿料表面裹覆油膜厚度法矿料表面裹覆油膜厚度法 道理是矿料表面裹覆油膜厚度是决定沥青路面技术性能的关键，若矿料表面裹覆的沥青油膜厚度稍厚，则沥青混合料中的游离沥青增多，是造成夏季高温时节沥青路面变形、车辙的最不利因素，同样矿料表面裹

14、覆的沥青油膜厚度过薄，会使沥青混合料中矿料间粘结力降低。 对已配好的混合料，计算单位重量矿料的表面积，根据油石比计算矿料表面裹覆油膜厚度，并同控制矿料表面裹覆油膜厚度指标比较和调整。在现行规范中还没有控制矿料表面裹覆油膜厚度指标，当然这个控制指标和和沥青混凝土的类型有关，和矿料的种类有关。VCADRC矿料级配检验方法矿料级配检验方法 在击实沥青混合料试件中，4.75mm颗粒径以上的粗集料形成一个骨架，骨架以外的空隙率占整个试件的体积的百分数，称为粗集料骨架间空隙率用VCAmix表示。如果把混合集料中小于4.75mm的细料筛除，将大于4.75mm的粗集料装入容器桶中捣实后，测定出紧密状态粗集料的

15、空隙率为VCADRC。如果VCAmix比VCADRC大就说明细骨料填充撑开粗骨料，不能形成特别有效的嵌挤作用。所以VCAmixVCADRC是检验是否有骨架嵌挤作用的必要条件。我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法马歇尔法马歇尔法设计原则设计原则：以高温稳定性和水稳定性为主，兼顾考虑以高温稳定性和水稳定性为主，兼顾考虑其它性能其它性能参考规范参考规范：现行技术规范：现行技术规范v公路沥青路面施工技术规范（公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）v沥青路面设计规范（沥青路面设计规范（JTG D50-2006）沥青混合料沥青混合料组成设计流程图组成设计流程图我国沥青混合料设计方法我国

16、沥青混合料设计方法1.设计指标与技术要求设计指标与技术要求2.设计方法与设计步骤设计方法与设计步骤1. 设计指标设计指标v 体积参数指标体积参数指标插图插图 空隙率（空隙率（%） 矿料间隙率（矿料间隙率（%） 沥青饱和度（沥青饱和度（%）我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 设计指标设计指标1. 设计指标设计指标性能指标性能指标 高温稳定性：马歇尔稳定度高温稳定性：马歇尔稳定度(KN)、流值、流值(0.1mm) 动稳定度（次动稳定度（次/mm） 水稳定性：残留稳定度（水稳定性：残留稳定度（%） 冻融劈裂强度比（冻融劈裂强度比（%） 低温抗裂性：破坏应变（低温抗裂性：破坏应变（ ） 渗透

17、性：渗水系数（渗透性：渗水系数（ml/min）我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 设计指标设计指标沥青混合料体积组成VCA粗集料细集料、矿粉VMA吸附沥青吸附沥青有效沥青有效沥青有效沥青VFA空隙VV：沥青质量占：沥青质量占矿质混合料矿质混合料（集料）质量百分含量（集料）质量百分含量沥青混合料沥青质量集料质量沥青混合料沥青质量集料质量PaPi Pa 100100%a矿质集料质量沥青质量P试件的体积参数指标试件的体积参数指标Pa100 ：沥青质量占：沥青质量占沥青混合料沥青混合料质量的百分含量质量的百分含量沥青混合料质量沥青质量集料质量沥青混合料质量沥青质量集料质量PbPi100Pb1

18、00-Pb100%b量沥青质量矿质集料质沥青质量P 空隙率空隙率VV 毛体积密度毛体积密度 理论密度理论密度 wwbammms1002211wnnataPaPPPP按油石比计算：1002211wbnntaPPPP按沥青用量计算：%100-1tsVV试件的体积参数指标试件的体积参数指标（JTG F402004）计算理论密度的方法计算理论密度的方法 100100seaPaPat按油石比计算：)100(100sebabtPP按沥青用量计算：试件的体积参数指标试件的体积参数指标C)-(1sbsaseC合成集料的有效密度：9393.02936.0033.02xxC ) 11(sasbx矿料的合成吸水率：

19、 “BIG BILL”理论密度仪理论密度仪测试条件：测试条件： 振动频率为振动频率为120rpm 抽真空时间为抽真空时间为1525 min 试验水温为室温试验水温为室温 老化时间为老化时间为4h 真空度为真空度为97.3kPa 振动模式为顺时针逆时针。振动模式为顺时针逆时针。改性沥青混合料：计算改性沥青混合料：计算普通沥青混合料：真空法实测普通沥青混合料：真空法实测 普通沥青混合料最大理论密度值普通沥青混合料最大理论密度值AC-20FAC-20C油石比油石比%4.55.05.56.04.5采用视密度采用视密度2.603 2.584 2.566 2.548 2.618采用毛体积密度采用毛体积密度

20、2.520 2.502 2.485 2.469 2.555 采用毛视平均密度采用毛视平均密度2.562 2.544 2.526 2.509 2.587 采用表观表干平均密度采用表观表干平均密度2.551 2.533 2.515 2.498 2.564 采用有效密度采用有效密度（superpave）2.587 2.568 2.550 2.532 2.605 采用合成集料有效密度采用合成集料有效密度*2.570 2.552 2.534 2.516 2.597 采用真空实测法采用真空实测法2.566 2.554 2.536 2.520 2.596 集料计算密度对沥青混合料理论最大密度的影响集料计算密

21、度对沥青混合料理论最大密度的影响 集料编号集料编号毛体积密度毛体积密度b表观密度表观密度a集料用量（）集料用量（）12.7032.7851522.6892.7761532.7232.7972242.6942.7441852.6792.73120矿粉矿粉2.7152.7155沥青用量（）沥青用量（）5沥青体积沥青体积5计算密度计算密度表观密度表观密度a 0.8a +0.2b 0.5a +0.52b 毛体积密度毛体积密度b 集料体积集料体积34.3834.5434.7935.20理论最大密度理论最大密度t2.5392.5292.5132.488理论最大密度理论最大密度t差值差值0.0520.041

22、0.0260.0空隙率差值（）空隙率差值（）2.061.641.020.0沥青混合料密度及理论最大密度对空隙率的影响沥青混合料密度及理论最大密度对空隙率的影响 假设假设t2.5，密度，密度s变化变化0.01，空隙率变化约，空隙率变化约0.4 密度密度由由2.4122.422，空隙率由，空隙率由3.523.12 假设假设2.415，t变化变化0.01，空隙率变化约，空隙率变化约0.4 理论最大密度理论最大密度t由由2.5122.522，空隙率由，空隙率由3.864.24 矿料间隙率矿料间隙率VMAVA+VV 沥青饱和度沥青饱和度VFA沥青体积百分率沥青体积百分率VA100沥青用量：wbsbPVA

23、%100100wbasPPVA a油石比：%100VMAVAVFA试件的体积参数指标试件的体积参数指标100)P1ssbf（矿料空隙率：VMA%100VMAVVVMAVFA试件的体积参数指标试件的体积参数指标（JTG F402004）计算矿料间隙率的方法计算矿料间隙率的方法考虑了沥青吸入量考虑了沥青吸入量VMA计算值降低计算值降低技术标准考虑因素技术标准考虑因素 气候分区气候分区：高温、低温、降雨量：高温、低温、降雨量 道路等级道路等级：高速公路、一级公路：高速公路、一级公路 其它公路其它公路 行人道路行人道路 交通量交通量：中轻交通：中轻交通 重载交通重载交通 沥青混合料类型沥青混合料类型：

24、密级配：密级配AC 半开级配半开级配AM 开级配开级配OGFC 间断级配间断级配SMA我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 技术标准技术标准我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 技术标准技术标准密级配沥青混凝土马歇尔试验技术指标密级配沥青混凝土马歇尔试验技术指标沥青碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标沥青碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标准准SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求混合料马歇尔试验配合比设计技术要求OGFC混合料技术要求混合料技术要求公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范(JTG F402004)密级配沥青混凝土马歇尔试验技术标准密级配沥青混凝土马歇

25、尔试验技术标准(JTG F402004)我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 技术标准技术标准沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求(JTG F402004)我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 技术标准技术标准沥青混合料水稳定性检验技术要求沥青混合料水稳定性检验技术要求(JTG F402004)我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 技术标准技术标准沥青混合料低温弯曲试验破坏应变沥青混合料低温弯曲试验破坏应变( )技术要求技术要求(JTG F402004) 我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 技术标准技术标准小梁弯曲试验：试验温度

26、小梁弯曲试验：试验温度-10 加载速率加载速率50mm/min 沥青混合料试件渗水系数（沥青混合料试件渗水系数（ml/min)技术要求技术要求(JTG F402004)我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 技术标准技术标准沥青混合料组成设计内容沥青混合料组成设计内容v 组成材料的选择组成材料的选择v 配合比设计配合比设计v 性能检验性能检验原材料原材料 沥青沥青 集料集料 填料填料 其它：抗剥落剂、石灰、纤维其它：抗剥落剂、石灰、纤维组成材料的组成材料的的选择的选择我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 组成材料的技术要求组成材料的技术要求我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计

27、方法 组成材料的技术要求组成材料的技术要求沥青的选择依据：沥青的选择依据：w气候条件气候条件: 温度温度w交通性质交通性质: 渠化交通、重交通、车速渠化交通、重交通、车速w结构层位结构层位沥青路用性能沥青路用性能气候分区气候分区集料：集料：粗集料与细集料粗集料与细集料 v 粗集料粗集料碎石、破碎砾石和矿渣骨架、嵌挤碎石、破碎砾石和矿渣骨架、嵌挤v 细集料细集料天然砂、人工砂或石屑填充天然砂、人工砂或石屑填充 表面特征：多棱角、粗糙表面特征：多棱角、粗糙 洁净、干燥、无风化、不含杂质洁净、干燥、无风化、不含杂质 级配：级配类型级配：级配类型 最大粒径最大粒径我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设

28、计方法 组成材料的技术要求组成材料的技术要求集料应具备的技术性质集料应具备的技术性质 粗集料粗集料 强度强度压碎值压碎值冲冲击值、击值、磨耗率磨耗率 坚固性坚固性 针片状含量针片状含量 吸水率吸水率 磨光值磨光值 与沥青的与沥青的粘附性粘附性细集料细集料w坚固性坚固性w砂当量砂当量w棱角性棱角性我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 组成材料的技术要求组成材料的技术要求粗集料粗集料 宜采用石灰岩进行加工，宜采用石灰岩进行加工，大型反击式破碎机加大型反击式破碎机加工成具有良好的颗粒形状工成具有良好的颗粒形状应满足技术指标的应满足技术指标的要求；要求；项目压碎值（%）洛杉矶磨耗损失（%）视密

29、度（T/m3）吸水率（%）与沥青粘附性（级）坚固性（%）改性沥青普通沥青指标24302.52.0548项目细长扁平颗粒含量（%）0.075颗粒含量（%）软石含量（%）指标121.05中下面层粗集料规格中下面层粗集料规格筛孔尺寸（mm）通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）37.531.526.519.016.013.29.54.752.364.759.510090100015059.513.2100901000150513.2161009010001505161910085100015051926.5100851000150526.531.51008510001505细集料细集料 使用石灰岩机

30、制砂，采用专用制砂机制造，使用石灰岩机制砂，采用专用制砂机制造，机制砂分为三档，有利于级配设计。机制砂分为三档，有利于级配设计。 应注意应注意0.075mm0.075mm筛孔的通过量。筛孔的通过量。 在拌和站采取措施防止细集料受雨淋或受在拌和站采取措施防止细集料受雨淋或受潮，冷料仓开启困难，细集料量数量不潮，冷料仓开启困难，细集料量数量不准。准。 细集料干燥、加棚十分必要。细集料干燥、加棚十分必要。机制砂规格机制砂规格筛孔筛孔尺寸尺寸(mm)通过下列筛孔（方孔筛，通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（）的质量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.0752.364

31、.7510090100010051.182.36100851000150501.181008010050802050530010矿粉矿粉石灰岩经磨细得到的矿粉石灰岩经磨细得到的矿粉 品质要求：干燥、洁净，细度品质要求：干燥、洁净，细度 用量用量粉胶比粉胶比我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 组成材料的技术要求组成材料的技术要求填料填料 在中下面层沥青混合料中掺加在中下面层沥青混合料中掺加42.542.5级普通硅级普通硅酸盐水泥代替部分矿粉，水泥用量为矿料总酸盐水泥代替部分矿粉，水泥用量为矿料总量的量的2%2%。 面层用填料必须采用由石灰石磨细的矿粉。面层用填料必须采用由石灰石磨细的矿

32、粉。 矿粉必须保持干燥，能从石粉仓中自由流出。矿粉必须保持干燥，能从石粉仓中自由流出。 沥青混凝土拌和站除尘装置回收的粉尘不得沥青混凝土拌和站除尘装置回收的粉尘不得作为填料使用。作为填料使用。其它材料其它材料 抗剥落剂抗剥落剂 石灰、水泥石灰、水泥 纤维纤维我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 组成材料的技术要求组成材料的技术要求目的：目的：选配具有足够密实度、并有较高内摩阻力的矿质混合料选配具有足够密实度、并有较高内摩阻力的矿质混合料设计步骤：设计步骤： 1) 确定沥青混合料类型确定沥青混合料类型 依据：道路等级、路面类型、所处的结构层位依据：道路等级、路面类型、所处的结构层位 2)

33、 确定矿质混合料的级配范围确定矿质混合料的级配范围插图插图 3) 矿质混合料配合比设计矿质混合料配合比设计合成级配合成级配插图插图 合成级配曲线尽量接近设计级配中限合成级配曲线尽量接近设计级配中限 （关键筛孔（关键筛孔0.075mm、2.36mm、4.75mm） 交通量大、轴载重的道路：合成级配接近范围下限交通量大、轴载重的道路：合成级配接近范围下限 中小交通量或人行道路：合成级配接近范围上限中小交通量或人行道路：合成级配接近范围上限我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 矿质混合料组成矿质混合料组成设计设计图解法图解法我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 矿质混合料组成矿质混合

34、料组成设计设计步骤步骤马歇尔试验法马歇尔试验法1) 制备试样制备试样插图插图2) 测定与计算试件的体积结构参数测定与计算试件的体积结构参数 毛体积密度毛体积密度 空隙率空隙率VV 矿料间隙率矿料间隙率 VMA 沥青饱和度沥青饱和度VFA3) 测定试件的力学指标测定试件的力学指标 马歇尔稳定度马歇尔稳定度 流值流值4)马歇尔试验结果分析马歇尔试验结果分析插图插图我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 确定最佳确定最佳沥青用量沥青用量 计算各档集料用量计算各档集料用量根据按矿质混合料配合比根据按矿质混合料配合比 估计适宜沥青用量（或油石比）估计适宜沥青用量（或油石比） 成型数组马歇尔试件成型

35、数组马歇尔试件以估计沥青用量为中值，按以估计沥青用量为中值，按0.3%0.5%间隔变化间隔变化我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 确定最佳确定最佳沥青用量沥青用量1) 制备试样制备试样4) 马歇尔试验结果分析马歇尔试验结果分析 绘制沥青用量与物理力学指标关系图绘制沥青用量与物理力学指标关系图关系图关系图 沥青用量毛体积密度、空隙率、饱和度、矿料空隙率沥青用量毛体积密度、空隙率、饱和度、矿料空隙率 稳定度、流值稳定度、流值 确定最佳沥青用量初始值确定最佳沥青用量初始值OAC1插图插图1 OAC1 =(a1+a2+a3 +a4)/ /4 确定沥青最佳用量初始值确定沥青最佳用量初始值OAC

36、2插图插图3 OAC2=(OACmin+OACmax)/ /2 确定沥青最佳用量确定沥青最佳用量OAC我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 确定最佳确定最佳沥青用量沥青用量 沥青用量与马歇尔试件物理沥青用量与马歇尔试件物理力学指标关系图力学指标关系图 确定最佳沥青用量初始值确定最佳沥青用量初始值OAC1 =(a1+a2+a3 +a4)/ /4从图中取相应于：从图中取相应于：稳定度最大值稳定度最大值沥青用量沥青用量a1密度最大值密度最大值沥青用量沥青用量a2目标空隙率（或中值）目标空隙率（或中值）沥青用量沥青用量a3沥青饱和度范围的中值沥青饱和度范围的中值沥青用量沥青用量a4 确定沥青最

37、佳用量初始值确定沥青最佳用量初始值OAC2 首先确定各指标均符合技术标准（不含首先确定各指标均符合技术标准（不含VMA）的沥青）的沥青用量范围：用量范围：OACminOACmax 确定沥青最佳用量初始值确定沥青最佳用量初始值OAC2 =(OACminOACmax)/ /2 16.816.817.017.017.217.217.417.417.617.65.55.5 5.85.86.16.1 6.46.46.76.7油石比/%油石比/%矿料间隙率VMA(%)矿料间隙率VMA(%)5)5)配合比设计检验配合比设计检验v 高温稳定性检验：抗车辙能力检验高温稳定性检验：抗车辙能力检验v 水稳定性检验水

38、稳定性检验v 低温抗裂性能检验低温抗裂性能检验v 渗水系数检验渗水系数检验我国沥青混合料设计方法我国沥青混合料设计方法 性能检测性能检测层间的要求层间的要求 沥青路面的设计是在层间完全连续的条件下进行沥青路面的设计是在层间完全连续的条件下进行的；的； 中面层施工前，绝对保证下面层顶面干净，没有中面层施工前，绝对保证下面层顶面干净，没有污染；污染； 严禁中央分隔带的填土散落到下面层或摊铺完成严禁中央分隔带的填土散落到下面层或摊铺完成的中面层表面；的中面层表面； 采用改性乳化沥青在下面层顶面洒布粘层。采用改性乳化沥青在下面层顶面洒布粘层。拉应力曲线拉应力曲线剪应力曲线剪应力曲线结构剪应变横断面图沥

39、青混合料剪切流变性建议建议 合理的结构组合减少层间结合； 设置粘层； 做好透层和下封层（稀浆封层、单层表处）。中下面层的级配范围中下面层的级配范围筛孔筛孔(方孔筛方孔筛,mm)通过质量百分率（通过质量百分率（%）中面层中面层LAC20型型面层面层LAC25型型37.510031.510026.59510019.095100879316.08793627613.2627553679.5526543564.75334530422.362234203216101810180.37137130.155105100.07535.535.501020304050607080901

40、0000.511.522.533.54通过量（%）AC-20型沥青混合料级配设计010203040506070809010004通过量（%）AC-25型沥青混合料级配设计中下面层沥青混合料的指标要求中下面层沥青混合料的指标要求指标指标层位层位击实次数击实次数( (次次)油石比油石比（%）稳定度稳定度(kN)流值流值(0.1mm)空隙率空隙率(%)(%)沥青沥青饱和度饱和度(%)(%)LACLAC20型型两面各两面各754.89.02020503 35656575LACLAC25型型两面各两面各754.558.02020403 35656575指标指标层位层位残留稳定度残留稳定度(%)动稳定度动

41、稳定度( (次次/mm)冻融劈裂冻融劈裂残留强度残留强度(%)渗水系数渗水系数（ml/min）弯曲试验破坏应变弯曲试验破坏应变-10,50mm/min()LACLAC20型型853000801202800LACLAC25型型801500751202300配合比设计的建议配合比设计的建议 可以适当减少可以适当减少4.75mm4.75mm以下细集料的用量，有利于以下细集料的用量，有利于解决路面压实时的推拥现象；解决路面压实时的推拥现象； 马歇尔试验时，击实的温度一定要保证，否则会马歇尔试验时，击实的温度一定要保证，否则会造成路面实际空隙率偏低，容易导致路面产生车造成路面实际空隙率偏低，容易导致路面

42、产生车辙；辙； 保证混合料的保证混合料的VMAVMA值，这样在一定的油石比条件下值，这样在一定的油石比条件下仍然可以保证混合料空隙率；仍然可以保证混合料空隙率； 在不使用天然砂的条件下，级配曲线通过限制区在不使用天然砂的条件下，级配曲线通过限制区一般不会产生问题；一般不会产生问题；配合比设计的建议配合比设计的建议保证级配的稳定性保证级配的稳定性 料源要固定，不能随意变更；料源要固定，不能随意变更； 随时检查冷料仓的进料速度，尤其是细集料部分；随时检查冷料仓的进料速度，尤其是细集料部分； 反复调整冷料的进料速度，尽量避免溢料；反复调整冷料的进料速度，尽量避免溢料； 拌和站要自动控制，不可手动调整

43、，尤其在有溢料的拌和站要自动控制，不可手动调整，尤其在有溢料的时候；时候； 逐锅在线监测时各筛孔级配允许的波动范围：逐锅在线监测时各筛孔级配允许的波动范围：4.75mm4.75mm筛：筛：5%5%；0.15mm0.15mm2.36mm2.36mm筛：筛：3%3%0.075mm0.075mm筛：筛：2%2%油石比：油石比：0.3%0.3%橡胶沥青混合料配合比设计橡胶沥青混合料的室内试验研究 国外橡胶沥青混合料一般采用断级配结构，理论分析和工程实践经验都显示了密实型断级配沥青混合料具有较高的力学强度和良好的路用性能。在经历长时间的实践检验后，橡胶沥青在骨架密实型混合料结构中应用效果较好。 在进行橡

44、胶沥青混合料组成设计时也采用密实型断级配混合料，并通过室内试验与连续级配混合料进行比较，从而确定适合于我省实际情况的橡胶沥青混合料级配和油石比范围。 混合料室内试验采用三鑫公司生产的橡胶沥青，同时与兰派橡胶沥青进行对比：从软化点看，三鑫橡胶沥青的高温性能好于兰派橡胶沥青，而从针入度和低温粘度结果看，三鑫橡胶沥青的低温性能略差，二者的高温粘度相差不大。结果指标检测结果三鑫橡胶沥青蓝派橡胶沥青粘度Pa.s3.73.8软化点（）6359.5针入度（0.1mm）6480延度（cm）1321.2弹性恢复（）8081室内试验所采用的沥青级配选择 在进行橡胶沥青混合料室内试验时，采用AC-20、AC-16、

45、AC-13混合料，分别选取连续级配（悬浮密实结构）和断级配（骨架密实结构）进行对比试验，重点控制4.75mm筛孔的通过量，从而验证橡胶沥青混合料的性能。级配型式级配型式通过下列筛孔的百分含量（通过下列筛孔的百分含量（%）26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075ARAC-20连续级配连续级配10096.291.073.455.936.828.817.210.27.66.14.2断级配断级配10096.291.072.750.729.923.814.79.57.76.54.9ARAC-20型混合料室内试验所采用的级配表级配型式级配型式通过下列筛孔的百分含

46、量（通过下列筛孔的百分含量（%）191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075ARAC-16连续级配连续级配10098.091.872.135.123.617.612.39.17.25.4断级配断级配10095.679.356.928.718.912.29.47.66.75.0ARAC-16型混合料室内试验所采用的级配表ARAC-13型混合料室内试验所采用的级配表级配型式级配型式通过下列筛孔的百分含量（通过下列筛孔的百分含量（%）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075ARAC-13级配级配110095.675.144.928.12

47、1.114.010.28.46.3级配级配210095.670.339.924.018.312.69.58.06.1级配级配310095.567.235.221.416.211.79.27.96.5级配级配410095.565.130.519.014.29.77.26.04.6级配级配510095.565.130.514.79.96.24.33.42.4级配级配610095.564.825.213.99.96.24.33.42.4对于AC-13型混合料，选定六种不同级配，将4.75mm筛孔的通过量定在45、40、35、30和25附近，同时变换0.075mm筛孔的通过量，验证不同混合料的性能。级

48、配4和级配5的主要区别在于0.075mm筛孔的通过量不同，主要比较断级配情况下，0.075mm筛孔通过量对混合料性能的影响。 级配类型最佳油石比（）稳定度（KN）流值(0.1mm)空隙率（%）矿料间隙率VMA（%）饱和度（%）毛体积相对密度连续级配4.613.833.94.114.271.22.443断级配6.012.134.24.115.974.22.381ARAC-20型中粒式沥青混合料马歇尔试验结果级配类型最佳油石比（）稳定度（KN）流值(0.1mm)空隙率（）矿料间隙率VMA（）饱和度（）毛体积相对密度连续级配4.812.933.44.015.273.72.437断级配6.410.53

49、4.64.116.875.62.352ARAC-16型中粒式沥青混合料马歇尔试验结果ARAC-13型沥青混合料马歇尔试验结果级配类型最佳油石比（）稳定度（KN）流值(0.1mm)空隙率（）矿料间隙率VMA（）饱和度（）毛体积相对密度级配1三鑫沥青5.412.333.14.015.774.52.428级配2三鑫沥青5.313.131.94.015.774.52.433级配3三鑫沥青5.212.028.04.015.474.12.434级配4三鑫沥青6.411.135.54.117.376.32.403级配5三鑫沥青6.710.630.14.117.877.02.392级配6三鑫沥青6.810.4

50、31.94.118.477.72.381级配4兰派沥青6.59.633.03.917.277.32.402SBS改性沥青级配25.010.736.24.115.373.22.441 从混合料的马歇尔试验结果可以看出：随着混合料最大公称粒径的减小，沥青混合料的最佳油石比呈现增长的趋势，采用连续级配的橡胶沥青混合料的最佳油石比低于断级配混合料，稳定度较高，饱和度较低，而矿料间隙率VMA的数值较小。 断级配橡胶沥青混合料的最佳油石比高于SBS改性沥青混合料，而矿料间隙率VMA数值也较大；兰派公司生产的橡胶沥青与三鑫公司的橡胶沥青混合料的技术指标相差不多。 由于马歇尔稳定度指标与路面实际受力不符，因此

51、其数值的高低并不能完全反应实际路用性能，因此马歇尔试验只作为混合料体积设计的评价指标，橡胶沥青混合料的路用性能还需要其它指标加以验证。ARAC-13型沥青混凝土水稳定性试验结果级配类型ARAC-13型最佳油石比（）残留稳定度（%）冻融劈裂残留强度（%）级配1三鑫沥青5.492.585.8级配2三鑫沥青5.389.787.2级配3三鑫沥青5.291.988.6级配4三鑫沥青6.490.887.6级配5三鑫沥青6.790.386.4级配6三鑫沥青6.890.285.3级配4兰派沥青6.592.486.7SBS改性沥青级配25.090.688.9从试验结果可以看出，无论是连续级配还是断级配，由于混合

52、料室内从试验结果可以看出，无论是连续级配还是断级配，由于混合料室内试验的设计空隙率采用试验的设计空隙率采用4，空隙率较小，因此混合料的水稳定性较，空隙率较小，因此混合料的水稳定性较好，马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度指标均满足规范的要求，好，马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度指标均满足规范的要求，兰派公司橡胶沥青与三鑫公司沥青相差不大，并且与兰派公司橡胶沥青与三鑫公司沥青相差不大，并且与SBS改性沥青相改性沥青相当。当。ARAC-20型中粒式沥青混凝土高低温性能试验结果级配类型最佳油石比（）车辙试验动稳定度（次/mm）低温小梁弯曲试验弯曲强度（MPa）弯曲破坏应变()弯曲劲度模量(MPa)连

53、续级配三鑫沥青4.6411610.1018525453断级配三鑫沥青6.0381510.5031233362SBS改性沥青连续级配4.137509.830873174ARAC-16型中粒式沥青混凝土高低温性能试验结果级配类型最佳油石比（）车辙试验动稳定度（次/mm）低温小梁弯曲试验弯曲强度（MPa）弯曲破坏应变()弯曲劲度模量(MPa)连续级配三鑫沥青4.8367411.9026964414断级配三鑫沥青6.4352011.4034523302SBS改性沥青连续级配4.3343510.7131573392ARAC-13型沥青混凝土高低温性能试验结果级配类型最佳油石比（）车辙试验动稳定度（次/mm）低温小梁弯曲试验弯曲强度（MPa）