AC型混合料目标配合比设计

1、AC型混合料目标配合比设计型混合料目标配合比设计热拌沥青混合料种类热拌沥青混合料种类混合料混合料类型类型密密 级级 配配开开 级级 配配半半 开开 级级 配配连续级配连续级配间断级配间断级配间断级配间断级配沥青稳定沥青稳定碎石碎石沥青沥青 混凝土混凝土沥青沥青稳定碎石稳定碎石沥青马蹄沥青马蹄脂碎石脂碎石排水式排水式沥青磨沥青磨耗层耗层排水式排水式沥青稳定沥青稳定碎石基层碎石基层特粗式特粗式ATB-40ATPB-40粗粒式粗粒式ATB-30ATPB-30AC-25ATB-25ATPB-25中粒式中粒式AC-20SMA-20AM-20AC-16SMA-16OGFC-16AM-16细粒式细粒式AC-

2、13SMA-13OGFC-13AM-13AC-10SMA-10OGFC-10AM-10砂粒式砂粒式AC-5AM-5设计设计空隙率空隙率(%)3536341818612AC型混合料设计的主要步骤与内容型混合料设计的主要步骤与内容一、一般规定一、一般规定二、确定工程设计级配范围二、确定工程设计级配范围三、材料选择与准备三、材料选择与准备四、矿料配合比设计四、矿料配合比设计五、马歇尔试验五、马歇尔试验六、确定最佳沥青用量（油石比）六、确定最佳沥青用量（油石比）七、配合比设计检验七、配合比设计检验八、配合比设计报告八、配合比设计报告一、一般规定一、一般规定1.1 适用于密级配沥青混凝土、沥青稳定碎石混

3、合料。1.2 三阶段：目标配合比、生产配合比、生产配合比验证 （1）目标配合比设计主要任务 确定选择适宜的沥青、集料、矿粉和其他原材料；确定选择适宜的沥青、集料、矿粉和其他原材料； 确定各种规格集料的比例、级配曲线、最佳沥青用量确定各种规格集料的比例、级配曲线、最佳沥青用量 确定沥青混合料体积性质确定沥青混合料体积性质 检验混合料性能检验混合料性能 （2）方法：采用马歇尔试验方法或Superpave设计方法， （3）如采用Superpave设计方法时，应进行马歇尔试验设计检验。一、一般规定一、一般规定沥青混合料配合比设计使用最广泛两种方法： 马歇尔设计方法和马歇尔设计方法和Superpave设

4、计方法设计方法 两者的设计理论和设计指标本质上相同，都强调沥青混合料的体积性质两者的设计理论和设计指标本质上相同，都强调沥青混合料的体积性质指标。指标。 根本区别：试件的成型方法。根本区别：试件的成型方法。 一般认为：一般认为：Superpave试件搓揉成型方法比马歇尔击实成型方法更接近沥试件搓揉成型方法比马歇尔击实成型方法更接近沥青路面现场施工的实际情况。青路面现场施工的实际情况。 我国目前采用马歇尔设计方法。我国目前采用马歇尔设计方法。 实际工程中有：目标配合比采用实际工程中有：目标配合比采用Superpave设计方法，现场施工控制采用设计方法，现场施工控制采用马歇尔技术指标。马歇尔技术指

5、标。 1.3 密密级级配配沥沥青青混混合合料料目目标标配配合合比比设设计计流流程程图图1.4 试验方法必须按照JTG E20-2011; 必须采用小型沥青混合料拌和机； 拌和温度和制件温度应符合JTG F40-2004。1.5 生产配合比设计 以目标配合比设计为依据，目标配合比确定的各料堆比例是生产配合比进料的依据。 生产配合比级配与目标配合比尽可能一致，现行施工规范没有规定两生产配合比级配与目标配合比尽可能一致，现行施工规范没有规定两个级配允许偏差，只规定了沥青用偏差个级配允许偏差，只规定了沥青用偏差0.2%。 关键是混合料的体积性质指标与目标配合比相接近关键是混合料的体积性质指标与目标配合

6、比相接近 1.6 生产配合比验证 按生产配合比试拌，铺筑试验路； 马歇尔试验，取芯检验，性能检验； 确定标准生产配合比； 确定施工级配允许波动范围。 注：规范中的级配允许波动范围，其基准是标准生产配合比注：规范中的级配允许波动范围，其基准是标准生产配合比 0.075mm、2.36mm、4.75mm马歇尔配合比设计技术标准： 集料公称最大粒径 马歇尔试件尺寸 击实次数 体积指标（VV、VMA、VFA） 稳定度与流值；这些指标与气候条件有关配合比设计混合料的使用性能检验 高温性能 水稳性能 低温性能 渗水性能目标：满足体积和使用性能标准要求的矿料级配和油石比。二、确定工程设计级配范围二、确定工程设

7、计级配范围 沥青混合料矿料级配范围分为三个层次沥青混合料矿料级配范围分为三个层次： 1、规范级配范围 适用于不同的道路等级、气候条件、交通条件及不同层次等情况，全国适 用（范围宽）。 2、工程设计级配范围 符合工程的气候条件、交通条件、公路等级、所处层位提出。 工程设计级配范围工程设计级配范围规范规定的级配范围规范规定的级配范围 3、施工质量检验时允许波动的级配范围 经过三阶段配合比设计确定标准配合比和级配曲线后，按施工质量检验允按施工质量检验允许的波动值许的波动值，得到施工质量检验级配范围。得到施工质量检验级配范围。2.1工程设计级配范围（1）由设计文件或招标文件规定； 理念：工程设计级配范

8、围，是设计出来的，不是查规范得出的理念：工程设计级配范围，是设计出来的，不是查规范得出的（2）设计级配宜在本规范5.3.2规定的级配范围内；（3）根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品种，工程使用情 况调查后调整确定；（4）允许超出规范级配范围。二、确定工程设计级配范围二、确定工程设计级配范围2.2 工程设计级配范围调整原则 （1）首先确定采用粗型（粗型（C型）或细型（型）或细型（F型型）混合料（表5.3.2-1）。 夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，选用粗型密级配沥青混合料（AC-C型），取较高的设计空隙率。 冬季温度低、低温持续时间长，或者重载交通较少的路段，选用细

9、型密级配沥青混合料（AC-F型），取较低的设计空隙率。（2）确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能。 宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少0.6mm以下的细以下的细 粉用量，使中等粒径集料较多，形成粉用量，使中等粒径集料较多，形成S型级配曲线；型级配曲线； 取中等或偏高水平的设计空隙率。（3）应考虑不同层位功能需要，满足耐久、稳定、密水、抗滑等要求。（4）工程设计级配范围比规范范围窄，其中其中4.75mm和和2.36mm通过率的上下限通过率的上下限差值宜小于差值宜小于12。（5） 考虑施工性能，容易摊铺和压实，避免离析。二、确定工程设计级配

10、范围二、确定工程设计级配范围表5.3.2-1 粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率混合料类型公称最大粒径 (mm)用以分类的关键性筛孔（mm）粗 型 密 级 配细 型 密 级 配名称关键性筛孔通过率(%)名称关键性筛孔通过率(%)AC-2526.54.75AC-25C 40AC-20194.75AC-20C 45AC-16162.36AC-16C 38AC-1313.22.36AC-13C 40AC-109.52.36AC-10C 45三、材料选择与准备三、材料选择与准备3.1 矿料试验按JTG E42-2005，工程实际使用的材料，取代表性样品。 注：原材料最好从沥青拌和场取样，不要

11、从石料加工场取样，确保集料的代表性3.2 材料必须符合气候和交通条件需要。 当单一规格的集料某项指标不合格，但按级配组成的集料混合料指标符合规范要求时，允许使用。三、材料选择与准备三、材料选择与准备沥青选择依据：交通量、气候环境条件、石料与沥青粘附性、混合料水稳定性。沥青技术标准：沥青PG等级和针入度等级标准。 我国采用沥青针入度等级标准，但针入度标准沥青技术指标同沥青路面使用性能的关系还不是很清楚。集料是沥青混合料的最主要成分。强度高，颗粒形状好，表面纹理粗糙，级配稳定，比例合理。矿粉（填料）：主要填充混合料的空隙。通常采用石灰岩磨细，一般禁止使用回收粉。抗剥落剂：主要液体抗剥落剂，提高沥青

12、和石料的粘结力，增强水稳定性。 根据浸水马歇尔试验，冻融劈裂试验和美国AASHTO T283试验结果确定。 抗剥落剂的实际应用效果，需要长期跟踪观察。 原材料质量检测集料矿粉普通重交沥青改性沥青添加剂石料压碎值洛杉矶磨耗损失密度吸水率对沥青的粘附性坚固性细长扁平颗粒含量水洗法0.075mm颗粒含量砂当量软石含量磨光值（上面层）视密度含水量粒度范围 0.6mm，%0.15mm，%0.5者组成不良，稳定性不差； CA0.2者容易离析，耐久性差。 CA值控制在中值即0.35左右，组成最佳，稳定性、耐久性好。3、细集料中较粗部分与较细部分的比例关系，以FA值约束。 FA1=PD/16/PD/4；FA2

13、= PD/64/PD/16；FA3=PD/256/PD/64 FA值应0.5，否则不能形成多级嵌挤，宜控制在0.3-0.5。图4.2 矿料级配曲线示例五、马歇尔试验五、马歇尔试验5.1 马歇尔试验技术标准按表5.3.3-1、5.3.3-2规定执行。5.2 沥青混合料拌和与试件制作温度确定 粘温曲线 普通沥青混合料可参照表5.2执行 改性沥青混合料的成型温度提高1020。表5.2 热拌普通沥青混合料试件的制作温度() 压实范围压实范围拌和范围拌和范围普通沥青拌和普通沥青拌和/ /压实压实 温度温度 5.3计算矿料混合料的合毛体积成相对密度合毛体积成相对密度sbnnsb2211100P1、P2、P

14、n为各种矿料成分的配比，其和为100；1、2、n为各种矿料的毛体积相对密度； 粗集料按T 0304方法测定，机制砂及石屑可按T 0330方法测定 矿粉(含消石灰、水泥)以表观相对密度代替。 注：配合比设计时，采用毛体积相对密度，不是毛体积密度，故无需水温修正。 5.4 矿料混合料的合成表观相对密度合成表观相对密度sannsa2211100度为各矿料的表观相对密、 21n 5.5 预估油石比Pa或沥青用量为Pb。 (5.5-1) (5.5-2) Pa预估的最佳油石比(与矿料总量的百分比)，()； Pb预估的最佳沥青用量(占混合料总量的百分数)，()； Pa1 已建类似工程沥青混合料的标准油石比，

15、()； sb集料的合成毛体积相对密度； sb1已建类似工程集料的合成毛体积相对密度。 注：作为预估最佳油石比的集料密度，可均采用有效相对密度。注：作为预估最佳油石比的集料密度，可均采用有效相对密度。sbsbaaPP11100100sbabPPsbbsesbse1sb1a1sbsb1aPP 5.6 确定矿料的有效相对密度确定矿料的有效相对密度 5.6.1 普通沥青混合料，以预估最佳油石比拌和普通沥青混合料，以预估最佳油石比拌和2组混合组混合料，真空法测定最大相对密度，取平均值，反算合成矿料，真空法测定最大相对密度，取平均值，反算合成矿料的有效相对密度料的有效相对密度se。 bbtbsep1001

16、00se合成矿料的有效相对密度；Pb试验采用的沥青用量(占混合料总量的百分数)，()；t试验沥青用量条件下实测得到的最大相对密度；b沥青的相对密度(25/25) 。 5.6.2 对改性沥青混合料、对改性沥青混合料、SMA，由矿料合成毛体积相对密度，由矿料合成毛体积相对密度、合成表观相对密度、和沥青吸收系数计算有效相对密度。、合成表观相对密度、和沥青吸收系数计算有效相对密度。）5.6.2 1（）（sbsaseCC）5.6.4 10011（sasbXWse合成矿料的有效相对密度；C合成矿料的沥青吸收系数； wx合成矿料的吸水率，； sb材料的合成毛体积相对密度； sa 材料的合成表观相对密度。）（

17、5.6.3 0.93390.2936wx-0.033wx2C 5.7 以预估的油石比为中值，按一定间隔(密级配沥青混合料0.5%，沥青碎石0.3%0.4)，取5个以上油石比分别成型马歇尔试件，同时实测最大相对密度。 5.8 测定试件的毛体积相对密度f和吸水率，取平均值。 通常采用表干法，对吸水率大于2的试件改用蜡封法。 5.9 确定沥青混合料的最大理论相对密度 5.9.1 普通沥青混合料，在成型马歇尔试件的同时，用真空法实测最大理论相对密度ti。 5.9.2 对改性沥青或SMA混合料按式(5.9.-1)或(5.9-2)计算最大理论相对密度。 ti对应沥青用量Pbi时，沥青混合料的最大理论相对密

18、度； Pai油石比，；Pbi沥青用量， Pbi =Pai /(1+ Pai)，； Psi 矿料含量，Psi100Pbi，； se矿料的有效相对密度，按式(5.6.1)或(5.6.2)计算； b沥青的相对密度(25/25) 。baiseaitiP100100bbisesitiP100 5.10 计算沥青混合料试件计算沥青混合料试件VV、VMA、VFA，分析体积组成，分析体积组成 VV试件的空隙率，； VMA试件的矿料间隙率，； VFA试件的有效沥青饱和度(有效沥青含量占VMA的体积比例)，； f试件的毛体积相对密度； t沥青混合料的最大理论相对密度，计算或实测； Ps所有矿料占沥青混合料总质量的

19、百分率，即Ps =100-Pb，； sb矿料混合料的合成毛体积相对密度，按式(5.3)计算。）1-5.10（ 1001tfVV2）-5.10 1001（ssbfVMA3）-5.10 100（VMAVVVMAVFAfssbVMA100P被吸收的沥青体积被吸收的沥青体积Vba空气含量空气含量P Pa a有效沥青体积有效沥青体积V Vbebe集料含量集料含量P Ps s沥青密度沥青密度b b沥青含量沥青含量P Pb b集料毛体积密度集料毛体积密度sbsb吸收沥青含量吸收沥青含量P Pbaba集料有效密度集料有效密度sese有效沥青含量有效沥青含量P Pbebe集料表观密度集料表观密度sasa混合料混

20、合料0.075mm0.075mm通过率通过率P P0.0750.075混合料毛体积密度混合料毛体积密度f f粉胶比粉胶比FBFB混合料最大理论密度混合料最大理论密度t t（3 3）沥青混合料的体积参数图解）沥青混合料的体积参数图解 （4 4）有关参数的理解）有关参数的理解影响沥青路面使用性能的重要因素：体积性质指标影响沥青路面使用性能的重要因素：体积性质指标VV、VMA、VFA体积性质指标：与原材料、级配、油石比、试件成型方法、试验温度、击实体积性质指标：与原材料、级配、油石比、试件成型方法、试验温度、击实（旋转压实）次数紧密相关。（旋转压实）次数紧密相关。Superpave设计方法的体积性质

21、指标由马歇尔方法的体积指标移植过来的设计方法的体积性质指标由马歇尔方法的体积指标移植过来的（5）空隙率）空隙率VV：最重要的体积性质指标。：最重要的体积性质指标。 目标配合比设计时，最佳油石比对应的目标配合比设计时，最佳油石比对应的VV为设计空隙率，它是一个定值。为设计空隙率，它是一个定值。 拌和楼每天生产的混合料，马歇尔试件空隙率有一个可接受的波动范围。拌和楼每天生产的混合料，马歇尔试件空隙率有一个可接受的波动范围。 路面的空隙率波动范围更大一些，如空隙率为路面的空隙率波动范围更大一些，如空隙率为37或或48。 JTG F40-2004压实度标准JTG F80/1-2004压实度标准试验室（

22、马歇尔）标准密度的97%（SMA 98%）试验室（马歇尔）标准密度的96%（SMA 98%）最大理论密度的最大理论密度的93%（SMA 94%）最大理论密度的最大理论密度的92%（SMA 94%）试验路（芯样）密度的99%（SMA 99%）试验路（芯样）密度的98%（SMA 99%）（6）VMA：影响路面使用性能的主要体积性质指标，混合料设计的强制要求：影响路面使用性能的主要体积性质指标，混合料设计的强制要求 采用采用0.6MPa、100次旋转压实法的压实功高于马歇尔次旋转压实法的压实功高于马歇尔75次击实法，对于同一次击实法，对于同一种沥青混合料马歇尔设计方法的种沥青混合料马歇尔设计方法的V

23、MA大于大于Spuerpave设计方法得到的设计方法得到的VMA。 JTG F40-2004密级配沥青混凝土密级配沥青混凝土VMA AC25 最大公称粒径最大公称粒径26.5mm，VV =3%-6%，VMA=11%-14% AC20 最大公称粒径最大公称粒径19mm，VV =4%-6%，VMA=13%-15% AC13 最大公称粒径最大公称粒径13.2mm，VV =4%-6%，VMA=14%-16% Superpave： VV =4%，最大公称粒径，最大公称粒径25mm ，19mm，12.5mm ，VMA=12%，13%，14% 注：首设计一个合理的注：首设计一个合理的VMA，然后向，然后向V

24、MA中填充沥青结料，除去有效沥青中填充沥青结料，除去有效沥青（沥青用量（沥青用量-被集料吸收沥青）部分，即为空隙率。被集料吸收沥青）部分，即为空隙率。（7）VFA有效沥青饱和度有效沥青饱和度：由由VMA和空隙率计算得到，和空隙率计算得到，JTG F40-2004将饱和将饱和度从原度从原70%85调整为调整为65%75。因为：采用了有效沥青。因为：采用了有效沥青六、确定最佳沥青用量（油石比）六、确定最佳沥青用量（油石比）6.1 以Pa或Pb为横坐标，f，MS，FL，VV，VMA，FMA为纵坐标，绘制曲线； 确定均符合技术标准的沥青用量范围OACminOACmax 。 选择的沥青用量范围必须涵盖设

25、计空隙率的全部范围，并尽可能涵盖饱和度的要求范围，并使密度及稳定度曲线出现峰值。 如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，必须扩大沥青用量范围重新试验。 VMA曲线应为下凹型曲线，但确定OACminOACmax 时不包括VMA。6.2 最佳沥青用量OAC1 。（1）在曲线图上求取最大密度、最大稳定度、目标空隙率（或中值）、饱和度中值对 应的沥青用量 a1、a2 、 a3、a4，取平均值计算OAC1。OAC1 = （ a1十a2十a3十a4）/4 (6.2.1)（2） OACminOACmax未涵盖饱和度的要求范围时 。OAC1 = （ a1十a2十a3）/ 3 (6.2.2) （3）如果密度或稳定度

26、没有出现峰值，直接以目标空隙率对应的沥青用量a3作为OAC1 ，但OAC1应在OACminOACmax范围内，否则应重新进行配合比设计。 6.3 以各项指标均符合技术标准(不含VMA)的沥青用量范围OACminOACxma 的中值作为OAC2OAC2=(OACmin+OACmax )/2 (6.3)6.4 通常最佳沥青用量 OAC=(OAC1十OAC2)/2 (6.4)6.5 检查最佳油石比检查最佳油石比OAC所对应的空隙率和所对应的空隙率和VMA值，是能否满足，值，是能否满足， VMA宜在宜在VMA凹曲线，贫油一侧凹曲线，贫油一侧6.6 检查OAC所对应各项指标是否满足马歇尔试验技术标准要求

27、6.7 根据经验、公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量OAC图6.1 马歇尔试验结果示例a1=4.2%，a2=4.25%，a3=4.8%，a4=4.7%OAC1=4.49(由4个平均值确定)OACmin=4.3，OACmax=5.3OAC2=4.8OAC=4.64。此例中相对于空隙率4的油石比为4.66.7 计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量。100bsbsesbsebaPsbabbePPPP100Pba被集料吸收的沥青结合料比例，Pbe有效沥青用量，se集料的有效相对密度；sb材料的合成毛体积相对密度；b沥青相对密度(25/25) ；Pb沥青含量，；Ps各种矿料占沥青

28、混合料总质量的百分率之和，即Ps =100-Pb，。计算有效沥青的体积百分率Vb及矿料的体积百分率Vg。6.8 检验粉胶比和有效沥青膜厚度6.8.1粉胶比宜符合0.61.6的要求。对公称最大粒径为13.2mm19mm的密级配沥青混合料，粉胶比宜控制在0.81.2范围内。 FB粉胶比，沥青混合料的矿料中 0.075mm通过率与有效沥青含量的比值； P0.075矿料级配中0.075mm的通过率(水洗法)，； Pbe有效沥青含量，。bbefbePV Vg=100-(VbeVV)（6.7.4）（6.7.3）bePPFB075.06.8.2 计算集料的比表面，估算沥青混合料的沥青膜有效厚度。 SA=(P

29、iFAi) SA集料的比表面积，m2/kg。 Pi各种粒径的通过百分率，； FAi相应于各种粒径的集料的表面积系数； DA沥青膜有效厚度，m； Pbe有效沥青含量，； b沥青的相对密度(25/25) 。10SAPDAbbe表6.8 集料的表面积系数计算示注：各种公称最大粒径混合料中大于4.75mm尺寸集料的表面积系数FA均取0.0041，且只计算一次，4.75mm以下部分的FAi如表6.8示例 SA=(PiFAi)=0.0041100+0.004160+0.008242+0.016432+0.028723+0.061416+0.122912+0.32776=6.61 m2/kg 若混合料的有效

30、沥青含量为4.65，沥青的相对密度1.03，则： 沥青膜厚度为DA=Pbe/(bSA)=4.65/(1.036.60)106.83m。七、配合比设计检验七、配合比设计检验7.1 高速和一级公路密级配沥青混合料，使用性能检验。 高温稳定性 水稳定性 低温抗裂性能 渗水系数7.2 在最佳沥青用量下进行检验。 七、配合比设计检验七、配合比设计检验7.3 高温稳定性检验 公称最大粒径19mm的混合料，车辙试验 7.4 水稳定性检验 浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验 残留稳定度及残留强度比 7.5 低温抗裂性能检验 公称最大粒径19mm的混合料，低温弯曲试验。 试件：小梁试件 试验条件：温度-10，加载速50mm/min 检测指标：破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量7.6 渗水系数检验。车辙试件、渗水试验检验渗水系数 浙江省高速公路沥青路面规范化施工与质量管理指导意见浙江省高速公路沥青路面规范化施工与质量管理指导意见规定：上规定：上面层面层60ml/min，中、下面层，中、下面