[PPT]沥青混合料配合比设计方法

1、沥青混合料配合比设计2主讲内容一 概述二 沥青混合料技术性质及标准三 普通热拌沥青混合料组成设计方法12345沥青混合料的拌合拌制沥青混合料，需解决以下问题：1.对原材料有何要求？如何对其检测？2.怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？一 概述沥青 混合料材料级配组成及空隙率大小分材料组成及 结构分 制造工 艺分 公称最大粒径分1.特粗式沥青混合料2.粗粒式沥青混合料3.中粒式沥青混合料4.细粒式沥青混合料5.砂粒式沥青混合料1.连续级配沥青混合料2.间断级配沥青混合料1.密级配沥青混合料2.半开级配沥青混合料3.开级配沥青混合料1.热拌沥青混合料2.冷拌沥青混合料3.再生沥青混合料目前公

2、路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16F既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。 沥青混合料分类一 概述热拌沥青混合料种类一 概述沥青材料沥青混合料组成材料 粗集料细集料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石（方孔筛）天然砂机制砂石屑矿粉一 概述沥青材料针入度 针入度指数 软化点延度 蜡含量 闪点 溶解度 密度压碎值 磨耗值 表观相对密度吸水率 坚固性 针片状颗粒含量0.075mm颗粒含量 软尽弱颗粒含量磨光值 粘附性 破碎面要求粗集料细集料填 料表观密度 含水量 粒径范围 外观亲水系数 塑性指数 加热安定性原材料名称技术指标执行标准1.公路工程集料试验规程JTG E42-2

3、0052.公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004 公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ 052-2000 原材料的技术要求（P204P207） 表观相对密度 坚固性含泥量 砂当量 亚申蓝值 棱角性一 概述目标配合比设计阶段生产配合比设计阶段生产配合比验证阶段矿料的组成设计最佳沥青用量确定图解法或试算法集料筛分（水洗法）马歇尔试 验确定工程级配范围预估计算沥青用量沥青与集料相对密度测定配合比设计三个阶段目标配合比与生产配合比都是两方面的设计，二者有何区别？一 概述矿料通过皮带输入拌和楼干燥筒加热振动筛二次筛分热料提升到拌和楼热料仓根据目标配合比的OAC、OAC0.3%三组沥青用量根据

4、热料比例确定生产配合比最佳沥青用量OAC图解法确定热料比例生产配合比目标配合比图解法确定冷料比例确定目标配合比最佳沥青用量OAC取样冷料筛分根据冷料比例成型5组马歇尔试件通过调整控制室皮带转速达到设计比例青用量确定提供标准为生产配合比最佳沥热料比例与最佳沥青用量输入控制室计算机生产沥青混合料热料筛分取分级目标配合比与生产配合比设计关系图成型3组马歇尔试件一 概述101.沥青路面使用性能的气候分区 2.沥青混合料的体积特征参数3. 沥青混合料技术标准二 沥青混合料技术性质及标准（1）分区目的全国各地区气候条件差异很大，对沥青提出的要求也不尽相同，为保证沥青路面对气候的适应性，提出了沥青及沥青路面

5、的气候分区。 1. 沥青路面使用性能的气候分区（2）分区方法由一、二、三级区划组合而成 数字越小，表示气候因素对沥青路面的影响越严重高温分区（1、2、3）低温分区（1、2、3、4）雨量分区（1、2、3、4）11高温指标： 最近30年设计周期的最热月的平均日最高温度的平均值。低温指标：最近30年的极端最低气温的最小值 （3）分区指标降雨指标：最近30年的年平均降雨量的平均值 12 2. 沥青路面使用性能的气候分区气候分区指标 气候分区 按照高温指标 高温气候区 气候区名称 夏炎热区 夏热区 夏凉区 最热月平均最高气温30 2030 20 按照低温指标 低温气候区 气候区名称 冬严寒区 冬寒区 冬

6、冷区 冬温区 极端最低气温() -9.0 按照雨量指标 雨量气候区 气候区名称 潮湿区 湿润区 半干区 干旱区 年降雨量(mm) 1000 1000500 500250 250 （4）气候分区13 2. 沥青路面使用性能的气候分区 3. 沥青混合料技术标准（1）马歇尔技术标准16（2）高温稳定性技术标准17 3. 沥青混合料技术标准 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变()技术要求气候条件与技术指标 相应于下列气候分区所要求的破坏应变() 年极端最低气温()及气候分区 -9.0 冬严寒区 冬寒区 冬冷区 冬温区 1-1 2-11-2 2-2 1-32-3 1-4 2-4 普通沥青混合料 2600 2

7、300 2000 改性沥青混合料 3000 2800 2500 （3）低温抗裂性技术标准18 3. 沥青混合料技术标准气候条件与技术指标 相应于下列气候分区的技术要求 () 年降雨量(mm)及气候分区 1000 5001000 250500 100010005005002500.3mm部分)（） 12-含泥量（） 35砂当量 （） 6050亚甲蓝值 （g/kg） 25-棱角性(流动时间) （s） 30-沥青混合料用细集料质量要求可用天然砂、机制砂、石屑等洁净、干燥、无风化、有一定级配（3）选用细集料需注意的问题25 1. 原材料技术要求天然砂用量通常不宜超过集料总量的20关于砂子与石屑： 石屑

8、是石料破碎过程中表面剥落或撞下的棱角、细粉。粉尘含量很多，强度很低，扁片及碎土比例很大，且施工性能较差，不易压实，路面残留空隙率大。天然砂中，石英较多，与沥青粘附性较差，且呈浑圆状，使用太多时对高温稳定性不利；但施工时易压实。规范对石屑要求较高：0.075mm通过率不得超过10%，所以，对石屑的掺量没有具体限制，但限制天然砂不超过20%。如果粗集料是在花岗岩粗集料，石屑不能采用同一石料破碎的，要采用石灰石石屑。（3）选用细集料需注意的问题26 1. 原材料技术要求石屑与机制砂的本质区别 石屑：破碎集料过4.75/2.36mm筛的筛下部分 边角料、强度低、针片状含量高、含泥量高（3）选用细集料需

9、注意的问题27 1. 原材料技术要求项 目 高速公路、一级公路 其他等级公路 表观相对密度（t/m3） 2.502.45含水量 （%） 11粒度范围（%） 0.6mm 1001000.15mm 90100901000.075mm 75100 70100 外观 无团粒结块 亲水系数 1 塑性指数 4 加热安定性 实测记录 沥青混合料用矿粉质量要求碱性石料研磨而成洁净、干燥、能自由流出（4）选用填料需注意的问题28 1. 原材料技术要求 水泥可以用 代替部分矿粉，用量问题 石灰回收粉尘尽量不要使用，用量填料25%粉煤灰满足一定要求时可以使用，用量填料50%（4）选用填料需注意的问题29 1. 原材

10、料技术要求设计内容原材料选择矿料组成设计沥青用量设计技术要求体积指标高温稳定性低温抗裂性水稳性设计三阶段目标配合比设计生产配合比设计生产配合比验证选料配料 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）3031 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）材料试验其他材料，外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青或改性沥青结合料确定试验温度在工程设计级配范围内设计供优选用的13组不同的矿料级配对选择的设计级配，初选5组沥青用量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度计算VV、VMA、VFA等体积指标技术经济分析确定1组设计级配及最佳沥青用量进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较完成配合比设计，提

11、交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量等按规定进行各种配合比设计检验，确认配合比设计是否合理合格不合格不合格合格确定理论最大相对密度普通沥青用真空法改性沥青用计算法或 沥青混合料的类型规范规定的矿料级配范围确定工程设计级配范围材料选择、取样目标配合比流程图沥青、集料等原材料的性能测试密度、筛分试验为主（1）目标配合比设计原材料性能测试矿质混合料组成设计选择热拌沥青混合料类型 道路等级依据 所处层位 面层厚度3层式沥青面层典型结构 H=4cm H=6cm H=8cmAC13AC16/AC20AC2532公称最大粒径宜为1/3层厚 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）确定工程设计级配

12、范围（1）目标配合比设计矿质混合料组成设计33 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）确定工程设计级配范围（1）目标配合比设计矿质混合料组成设计混合料类型 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-25 26.54.75 AC-25C 40 AC-20194.75AC-20C 45AC-16162.36AC-16C 38AC-1313.22.36AC-13C 40 AC-10 9.52.36AC-10C 45 粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率34 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇

13、尔法）确定设计级配（1）目标配合比设计矿质混合料组成设计35a)通常情况下，取中值b)考虑交通条件和气候状况，选用粗or细型c)为保证抗车辙能力，兼顾低温抗裂性要求，采用“S”级配 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）确定设计级配通常情况下，取中值考虑交通条件和气候状况，选用粗or细型高温严重、重交通粗型，VV设计取高值温度偏低、轻交通细型，VV设计取低值为保证抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性要求适当减少dNmax附近粗集料的用量 减少0.6mm以下细集料的用量“S”级配矿质混合料组成设计采用计算法或图解法确定各档集料的用量比例，验证合成级配，并进行适当调整（1）目标配合比设计矿质混合料组

14、成设计36 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）制备试样备料预估沥青用量Pb，并按0.5%、 1.0% 变化；成型五组或五组以上不同油石比马歇尔试件测定试件的物理力学指标测定体积参数密度，计算VV、VMA、VFA。测定马歇尔稳定度及流值（1）目标配合比设计沥青混合料马歇尔试验37 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）试验结果分析绘制沥青用量(或油石比)与物理一力学指标关系图确定沥青混合料的最佳沥青用量OAC1 取密度和稳定度最大值、目标空隙率、沥青饱和度中值的所对应沥青用量a1、 a2、 a3、a4确定沥青混合料的最佳沥青用量OAC2以各项指标均符合技术标准要求(不含VMA)的沥青

15、用量范围OACminOACmax中值作为OAC2确定最佳沥青用量OAC（1）目标配合比设计沥青混合料马歇尔试验38 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）39检验与OAC对应的VMA是否满足VMA最小值的要求，且宜位于VMA凹形曲线最小值贫油的一侧（1）目标配合比设计沥青混合料马歇尔试验40试验结果分析OACminOACmax 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法） 炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重交通路段，山区公路的长大坡度路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内 设计沥青用量 OAC（0.10.5） % 寒区公路、旅游公路、交通量很少的公路， 设计沥青用量O

16、AC（0.10.3） % 以适当减小设计空隙率，但不得降低压实度要求。 综合确定最佳沥青用量OAC试验结果分析（1）目标配合比设计沥青混合料马歇尔试验41 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）沥青被集料吸收的比例Pba有效沥青膜厚度DA粉胶比FB集料的表面积SA有效沥青含量Pbe检验粉胶比和有效沥青膜厚度（1）目标配合比设计沥青混合料马歇尔试验42 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）集料的表面积系数计算示例筛孔尺寸(mm) 191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075集料比表面总和SA(m2/kg) 表面积系数FAi 0.0041-0.00410.

17、00820.01640.02870.06140.12290.3277通过百分率Pi(%) 1009285766042322316126比表面FAiPi(m2/kg) 0.41-0.250.340.520.660.981.471.976.60该例的SA6.60 m2/kg。若混合料的有效沥青含量为4.65，沥青的相对密度1.03，则沥青膜厚度为DA=4.65/1.03/6.60106.83m。43 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）1）高温稳定性检验2）低温抗裂性能检验3）水稳定性检验（残留稳定度或冻融劈裂强度比）4）沥青混合料渗水系数检验（1）目标配合比设计路用性能检验注意要点参考当地

18、成功经验，预估最佳油石比；各个环节的试验温度；试件成型时的细节；理论密度的确定方法。44 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法） 一般使用间歇式拌和机拌和沥青混合料，须从各热料仓中取样进行筛分，根据筛分结果再进行矿料配比计算，决定各热料仓的供料比例。（2）生产配合比设计45 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）4号仓3号仓2号仓1号仓(1)取热料仓集料筛分，进行矿料组成设计(2)取目标配比最佳油石比及其0.3%共3个油石比进行马歇尔试验，测定物理力学参数，确定生产配合比的最佳油石比。(3)确定的最佳油石比与目标配合比的差值不宜大于2%。石屑冷料2.364.75mm碎石热料3号仓2号仓

19、4号仓4.759.5mm碎石（2）生产配合比设计474号仓3号仓2号仓1号仓 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）生产配合比验证阶段，即试拌试铺阶段；按照生产配合比试拌、观察；试铺，观察摊铺、碾压过程和成型混合料的表面状况，判断混合料的级配和油石比。（3）生产配合比验证48 2. 沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）49 3. 沥青混合料的体积特征参数视密度沥青浸入的孔隙表面孔隙毛体积密度吸收的沥青沥青不能浸入的孔隙表面孔隙集料的有效密度50 3. 沥青混合料的体积特征参数Vfa=被沥青填充的空隙体积Vma=矿料之间空隙体积(不包括吸收沥青的体积)Vsb=矿料固体体积和吸收沥青体积之和V

20、se=矿料固体体积参数定义 Vmb=混合料体积 Vmm=不包括空隙的混合料体积 Va=空隙体积 Vb=沥青体积 Vba=吸收沥青体积VaVmbVbVseVmmVfaVbaVsbVma压实后的沥青混合料的组成成分体积51 3. 沥青混合料的体积特征参数沥青混合料的理论最大密度（1）沥青混合料的密度计算法实测法：真空法、溶剂法针对普通沥青混合料，但改性沥青混合料难以分散，一般采用计算法Pa：油石比Pb：沥青用量52 3 沥青混合料的体积特征参数矿料合成毛体积相对密度矿料合成表观相对密度矿料的有效相对密度（非改性沥青混合料）（改性沥青混合料）沥青混合料的理论最大密度（1）沥青混合料的密度533 沥青

21、混合料的体积特征参数沥青混合料的毛体积密度（1）沥青混合料的密度表干法 吸水率2%蜡封法 吸水率2%体积法 大空隙沥青混凝土测空气中重ma测水中重mw测饱和面干重mf表干法的关键是在用拧干的湿毛巾擦拭试件表面时要制造一种真正的饱和面干状态，表面既不能有多余的水膜，又不能把吸入孔隙中的水分擦走，得到真正的毛体积。空隙率是指压实沥青混合内矿料与沥青实体以外的空隙体积占试件总体积的百分率透水系数与空隙率 3 沥青混合料的体积特征参数（2）空隙率VVVV与劈裂强度54VV对沥青硬化的影响（5年路龄） VV与TSR关系VV过小会引起沥青路面高温稳定性下降，VV太大则会导致沥青路面透水而发生水损坏。VV的

22、大小应与交通、气温、降水等挂勾。沥青路面压实完工后其总体剩余空隙率宜控制在8%以内。通常，设计剩余空隙率以35%为宜。 3 沥青混合料的体积特征参数（2）空隙率VV5556 3 沥青混合料的体积特征参数矿料间隙率是指压实沥青混合料试件中矿料实体以外的体积（包括空隙及有效沥青体积）占试件总体积的百分率VMA过小会导致沥青含量过低或剩余空隙率偏小； VMA过大会导致沥青含量过高或剩余空隙率过大。VMA的适宜数值取决于沥青混合料的类型，以及压实成型的条件。VMA要求值随4.75mm通过率的增多而增大，每增加5%，VMA的要求值增大0.50.8%。对密级配，细集料通过量偏离最大密度线，VMA将增大。增

23、加矿粉量，会使VMA迅速增大。（3）矿料间隙率VMA57沥青饱和度是指压实沥青混合料试件矿料间隙中，扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青实体体积占矿料间隙中所占的百分率VFA过大，会导致沥青含量过多或VV偏小，VFA过小，则导致沥青含量太少或VV偏大。VFA的大小应结合VMA和VV综合考虑予以确定。（4）沥青饱和度VFA 3 沥青混合料的体积特征参数4 SMA混合料配合比设计方法一、一般规定SMA混合料的配合比设计采用马歇尔试件的体积设计方法进行，马歇尔试验的稳定度和流值并不作为配合比设计接受或者否决的唯一指标。 除已有成功经验证明使用非改性的普通沥青能符合使用要求者外，SMA宜采用改性石油沥青

24、，且采用比当地常用沥青更硬标号的沥青。 *.4 SMA混合料配合比设计方法二、设计矿料级配的确定1、设计初试级配1）SMA路面的工程设计级配范围宜直接采用规范规定的矿料级配范围。公称最大粒径等于或小于9.5mm的SMA混合料，以2.36mm作为粗集料骨架的分界筛孔，公称最大粒径等于或大于13.2mm的SMA混合料以4.75mm作为粗集料骨架的分界筛孔。2） 在工程设计级配范围内，调整各种矿料比例设计3组不同粗细的初试级配，3组级配的粗集料骨架分界筛孔的通过率处于级配范围的中值、中值3附近，矿粉数量均为10左右。2、计算初试级配的矿料的合成毛体积相对密度sb、合成表观相对密度sa、有效相对密度se。4 SMA混合料配合比设计方法3、把每个合成级配中小于粗集料骨架分界筛孔的集料筛除，用捣实法测定粗集