PPT高性能沥青混合料目标配合比设计示例讲稿

高性能能沥青青混合合料目目标配配合比比设设计示示例引言为了便便于大大家更更好的的掌握握高性性能沥沥青混混合料料的设设计方方法，，本文文以某某高速速路下下面层层，高高性能能沥青青混合合料目目标配配合比比设计计为示示例，，完整整地介介绍了了高性性能沥沥青混混合料料配合合比设设计的的全过过程，，希望望对大大家有有所帮帮助。。设计类类型：：AC-20型沥青青混凝凝土1原材料料沥青根根据建建设项项目的的气候候特征征和交交通荷荷载等等因素素，综综合考考虑，，采用用SBR改性沥沥青。。要求求达到到PG分级指指标PG64-28指标以以上。。且满满足改改性沥沥青的的各项项技术术指标标要求求。具具体试试验结结果见见表1。1.1沥青胶胶结料料表1兰炼90号B级道路路石油油沥青青试验验结果果表1兰炼90号B级道路路石油油沥青青试验验结果果检

验

项

目试验结果AH-90试验方法针入度(25℃,100g,5s)(0.1mm)60~8080~100T0604延度(5cm/min,15℃)不小于(cm)100100T0605延度(5cm/min,10℃)不小于(cm)2020软化点(环球法)不小于(℃)4645T0606溶解度(三氯乙烯)不小于(%)

99.5T0607针入指数PI

-1.0~+1.0T0604薄膜加热试验163℃,5h质量损失

不大于(%)

0.6T0610针入度比

不小于(%)

65T0604延度(10℃)不小于(cm)

6T0605闪点(COC)不小于(℃)

245T0611含蜡量(蒸馏法)不大于(%)

2.0T0615密度(15℃)不小于(g/cm3)0.996实测记录T0603动力粘度(绝对粘度，60℃)不小于(Pa.s)

160T06201.2粗集料料设计采采用海海原县县油坊坊源料料场的的白云云岩破破碎石石料，，粗集料料料源源特性性指标标检验验结果果见表表2。根据据AC-20型的矿矿料级级配范范围，，将粗粗集料料分为为三种种规格格：S9(10mm-20mm)；S12(5mm-10mm)；S14(3mm-5mm)。粗集料料检验验结果果见表表3表4。表2粗集料料料源源特性性指标标检验验结果果检

验

项

目单位S9结果S12结果S14结果技术要求试验方法压碎值

不大于%19.3

28T0316洛杉机磨耗损失不大于%28.8

30T0317表观相对密度

不小于—2.8382.8372.8702.60T0304毛体积相对密度不小于—2.7632.7312.741—T0304吸水率

不大于%1.01.41.62.0T0304坚固性

不大于%

12T0314与沥青的粘附性不小于级

4T0663石料冲击值(对于中下层)不大于%19.7

28T0322表3粗集料料加工工技术术规格格检验验结果果规格名称技术规格公称粒径通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）1913.29.54.752.360.6S9要求10~2095~100---0~150~5

结果

96.247.43.91.0

S12要求5~10

10090~1000~150~5

结果

10084.64.73.4

S14要求3~5

10090~1000~150~3结果

10098.77.34.9表4粗集料料加工工质量量检验验结果果试验项目指标检测结果S9S12S14针片状颗粒含量（%），不大于其中：粒径大于9.5mm，不大于粒径小于9.5mm，不大于15

122.6

18

3.2

水洗法小于0.075颗粒含量(%)，不大于10.51.812.44软石含量(%)，不大于37.9

1.3细集料料1）机制制砂：：本设设计选选用海海原县县油坊坊源料料场的的白云云岩破破碎石石屑，，加工工规格格符合合S16的规格格要求求。淘淘洗滤滤去0.075mm以下颗颗粒使使用。。需要说说明的的是，，石屑屑中0.075mm的通过过百分分率并并未超超出规规范要要求，，但混混合料料掺配配中仅仅此已已超出出设计计范围围，故故采用用此办办法。。细集集料检检验结结果见见表5。表5沥青混混合料料用细细集料料技术术质量量要求求检

验

项

目单

位结果技术要求试验方法表观相对密度

不小于—2.8292.50T0328毛体积相对密度

—2.815—

坚固性(>0.3mm部分)不小于%

12T0340亚甲蓝值

不大于g/kg

25T0346棱角性

不小于%44.0445T03441.3填料表6沥青混混合料料用填填料技技术质质量要要求检

验

项

目单位检测结果技术要求试

验

方

法表观密度

不小于g/cm3

2.50T0352含水量

不大于%

1T0103烘干法粒度范围<0.6mm<0.15mm<0.075mm%%%

10090~10075~100T0351外观—

无团粒结块—亲水系数—

<1T0353塑性指数—

<4T0354加热安定性—

实测记录T0355采用小小鸿沟沟料场场石灰灰岩磨磨细的的矿粉粉，亲亲水系系数为为0.72，为满满足施施工要要求，，0.075mm的通过过量必必须大大于85%。为增加加矿料料与沥沥青的的粘附附力，，在混混合料料中加加入矿矿料总总量的的2%的消石石灰粉粉替代代等量量的矿矿粉，，并作作为混混合料料级配配的组组成部部分。。2设计集集料结结构（1）集料料合理理级配配组成成热拌密密级配配沥青青混合合料（（HMA）的合理理集料料组成成，按按设计计的集集料最最大粒粒径，，参考考I法计算算得到到，如如选取取：I=0.64，计算结结果如如下表表7。2.1确定工工程设设计级级配范范围表7计算参参考级级配(ACS-20)最大粒径（mm）公称粒径（mm）通过以下尺寸筛孔(mm)的质量百分率（%）贝雷法约束参数检验26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075CA(d/2)CA(D/4)FA1FA2FA310010079.164.041.026.116.710.86.94.42.80.6400.3900.410.410.411009575.260.838.924.815.910.36.64.22.70.5580.3580.410.410.411009071.257.636.923.515.19.76.24.02.60.4890.3280.410.410.41100~10090~10071.2~79.157.6~64.041.0~36.926.1~23.516.7~15.110.8~9.76.9~6.24.4~4.02.8~2.60.4~0.80.25~0.50.25~0.50.25~0.50.25~0.52.2设计合合成级级配掺掺配比比例一般可可选择择I=0.64，最大公公称粒粒径通通过率率95%的计算算级配配结果果，做做为设设计合合成集集料目目标级级配，，也可可直接接按选选定的的集料料最大大公称称粒径径通过过率（（本例例为98%）做为为合成成集料料目标标级配配，运运用选选定的的粗细细集料料和填填料，，利用用Excel表反复复试算算调整整各单单粒级级料掺掺配比比例，，确定定出最最接近近计算算级配配结果果的合合成集集料掺掺配比比例和和合成成级配配，实实际应应用中中，采采用控控制关关键筛筛孔的的办法法，生生产配配合比比的合合成级级配容容许误误差：：0.075mm误差±1%；2.36mm误差±2%；4.75mm误差±2%，最大大公称称尺寸寸误差差±2%；最大大尺寸寸误码码率为为零。。表8各级料料筛分分结果果及掺掺配比比例(ACS-20)规格名称通过以下筛孔的质量百分率（%）1913.29.54.752.361.180.60.30.150.075掺配比例S996.246.92.90

34S1210010084.11.81.80.60.60.60.60.626S1410010010098.62.50.50

10.5S1610010010010082.753.735.225.39.82.127矿粉10010010010010010010010099.282.42.5消石灰10010010010010010010099.999.085.40合成级配98.781.962.940.325.617.212.29.55.32.8

合成级配筛分检验10081.061.740.224.815.910.68.25.02.6

目标级配9877.562.740.225.616.410.66.84.32.8

评价合成级配符合目标级配误差要求2.3初步确确定级级配范范围依据新新的《公路沥沥青路路面施施工技技术规规范》JTGF40-2004和《公路工工程质质量检检验评评定标标准》JTGF80/1-2004的要求求，以以合成成级配配曲线线为生生产级级配，，按要要求的的容许许波动动范围围，初初步确确定施施工控控制级级配以以及质质量检检验级级配范范围，，并按按Superpave级配控控制点点和限限制区区进行行检验验，(ACS-20)结果见见下表表：表9初选级级配范范围表表级配范围通过以下筛孔的质量百分率（%）26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075规范级配范围级配

上限1009062502616128543下限10010080725644332417137合成级配10010081.061.740.224.815.910.68.25.02.6施工级配容许误差

±6%±5%

±2%上限

46.229.8

4.6下限

34.219.8

0.62.4级配检检验首先，，对施施工级级配上上下限限进行行检验验按Superpave级配控控制点点检验验(ACS-20)级配范围通过以下筛孔的质量百分率（%）26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075控制点上限--10090----49--------8下限10090------23--------2合成级配10010081.061.740.224.815.910.68.25.02.6评价符合Superpave级配控制点按Superpave级配限限制区区检验验(ACS-20)级配不宜通过的区域(相应以下筛孔的质量通过百分率)（%）筛孔尺寸mm2.361.180.60.3合成级配24.815.910.68.2禁区范围最小34.622.316.713.7最大34.628.320.713.7质检级配上限

下限

评价符合限制区要求图10.45次方指数级配曲线图部分筛筛孔上上限进进入Superpave限制区区，调调整级级配范范围，，确定定的级级配范范围如如下表表所示示。其次，对对质检级级配上下下限，运运用“贝贝雷法””多级嵌嵌挤密实实约束参参数，再再进行一一次符合合性检验验。上限限级配：：CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/2）=0.558，CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/4）=0.358，FA=0.480、0.444、0.448。下限级配配：CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/2）=0.558，CA=（PD/2-PD/4）/（100-PD/4）=0.358，FA=0.480、0.444、0.448。CA、FA均在“贝贝雷法””适宜的的范围值值和要求求之内。。表10设计目标标级配及及级配范范围级配范围通过以下筛孔的质量百分率（%）26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075目标级配

上限10010082.9704934.222.316.711.88.35.8下限1009071.257.636.923.515.19.76.24.02.52.5确定设计计目标级级配3计算沥青青混合料料理论配配合比3.1各种材料料的密度度测定结结果，见见下表。。表11各级集料料密度规格名称S9S12S14S16矿粉消石灰沥青公称粒径（mm）10-205-103-50-3

表观密度

Gia2.7142.7222.7322.72

3.01毛体积密度Gib2.672.6322.6712.6142.6142.5123.013.2估算最佳佳油石比比（或最最佳沥青青用量））按设计孔孔隙率、、预计的的矿料间间隙率和和密度测测定结果果，以及及合成级级配矿料料组成，，估算沥沥青混合合料最佳佳油石比比（或最最佳沥青青用量）），计算算结果如如下表。。表12估算最佳佳油石比比（或最最佳沥青青用量））表粉胶比F/B

1.044合成集料表观密度Gsa2.835合成集料毛体积密度Gsb2.777集料面干吸水率

W0.7384集料吸入沥青体积系数C0.736合成集料有效密度Gse2.820单位

混合料中集料质量Gmw2.402空隙率Va4VMA取值13.5集料吸入沥青的体积Vba0.013吸入沥青的油石比Qba0.550有效沥青油石比Qbe3.982最佳初始油石比Qb4.532最佳初始沥青用量Pb4.336有效沥青体积Vbe0.095有效沥青用量Pbe3.809最大理论密度Gmm2.616混合料毛体积密度Gmb2.5114理论配合合比的试试验验证证及设计计调整4.1体积指标标试验验验证根据确定定的设计计目标级级配，和和估算的的沥青混混合料最最佳油石石比（或或最佳沥沥青用量量），合合成混合合料，并并填加计计算的初初始最佳佳沥青含含量，根根据沥青青粘—温曲线得得到的拌拌和温度度和压实实温度（（选择拌拌和与压压实温度度相应的的胶结料料表观粘粘度分别别为0.17±0.02Pa.s和0.28±0.03Pa.s），采用旋转转压实仪仪（SGC）至少压实实两个试试件，同同时准备备2个试样用用于确定定沥青混混合料理理论最大大相对密密度（Gmm）。对压实成成型试样样，通常常取4500克集料；；确定理理论最大大相对密密度（Gmm）所用试样样，通常常取2000克混合料料质量。。用于测测定体积积指标和和理论最最大相对对密度（（Gmm）所用试样样，应在在选定的的拌和温温度下，，在烘箱箱中短期期老化2小时。同同样，根根据Pbm±0.5、Pbm±1.0做不同沥沥青含量量试件的的旋转压压实成型型测定，，全面比比较后确确定最佳佳沥青含含量。（1）压实所用用的旋转转次数取取决于交交通量，，如表13所示。本本示例按按中等至至重交通通量选用用。表13交通量等等级与混混合料试试件旋转转压实次次数的关关系设计ESALs(百万)压实次数应用范围M初始M设计M最大＜0.365075很轻交通量0.3~3775115中等交通量3~308100160中等至重交通量≥309125205重交通量（2）理论最最大相对对密度（（Gmm）用真空法法测得，，试验方方法为：：T0711-1993。如测试结结果与前前述计算算法求得得的结果果差异较较大，应应复测一一遍进行行验证。。一般两两次平行行试验结结果、以以及与计计算法结结果，容容许误差差均不宜宜超过0.011g/cm3。测试结果果见表14。表14理论最大大密度试试验结果果（真空空法）序号沥青用量(%)理论最大密度（g/cm3）试件1试件2平均值13.82.6362.6272.63224.22.6212.6172.61934.62.6012.6102.60645.02.5942.5902.59255.42.5852.5862.586（3）试样的的毛体积积相对密密度（Gmb）用表干法法测定，，试验方方法为：：T0705-2000。测试结果果见表15。（4）由沥青青混合料料的理论论最大相相对密度度Gmm和毛体积积相对密密度Gmb求得空隙隙率Va、矿料间隙隙率VMAa和饱和度度。计算算结果见见表15。表15旋压成型型试件体体积特性性指标结结果序号沥青用量(%)毛体积密度理论最大密度（真空法）空隙率VAVMAVFA13.82.5132.6324.5012.9365.2924.22.5102.6194.1513.4069.0534.62.5272.6062.9813.1877.4045.02.5452.5921.9912.9384.6555.42.5582.5861.0912.8791.54表15中，空隙隙率Va、矿料间隙隙率和沥沥青饱和和度VFA，具体计算算公式如如下：空隙率Va（%）：压实试件件的矿料料间隙率率VMAa（%）：压实试件件的的沥沥青饱和和度VFA（%）：从沥青用用量与空空隙率关关系图上上，截取取Va=4%时的沥青青用量为为4.15%≈4.2%。再看沥沥青用量量4.2%时，VMAa=13.4%，VFA=69%。体积指标标完全满满足要求求且与理理论配合合比基本本一致。。选取空隙隙率Va=4%、VMAa大于最小小值，且且最好小小于最小小值加1.5%，如果VMAa大于最小小值加1.5%，还应进进行滴漏漏试验检检验，检检验合格格后，VFA也符合要求求，则体体积指标标检验完完成。如如有出入入，则按按下式调调整沥青青用量Pbm或油石比比Q。式中：Va是试样测测得的空接着调整整VMA：式中：VMAa为试样求求得的矿矿料间隙隙率。A－系数，当当Va<4%，A=0.1；当Va>4%，A=0.2。矿料间隙隙率VMA主要受级级配和集集料的形形状与表表面纹理理两方面面影响。。在级配配组成确确定的情情况下，，粗细集集料的性性能是否否满足要要求非常常关键，，特别是是集料的的棱角性性指标非非常关键键。这里里特别需需要注意意的是细细集料的的棱角性性，必须须以“非非压实空空隙率””指标为为准，而而不宜采采用《公路沥青青路面施施工技术术规范》JTGF40-2004上要求的的粗造度度指标。。如果集集料性能能满足要要求，而而VMA仍然无法法满足最最小值要要求，则则需重新新调整，，或重新新设计级级配组成成。（5）压实特特性检验验满足要求求的配合合比还要要进行初初始压实实次数和和最大压压实次数数的试件件成型，，以评价价其压实实特性，，设计应应考虑施施工特点点，使沥沥青混合合料容易易摊铺和和压实的的同时，，不会发发生过多多的超载载追密情情况。具具体要求求见表16。表16压实成型型的混合合料试件件压实性性能检测测指标设计ESALs要求压实度(理论最大相对密度%)M初始M设计M最大＜0.3≤91.596.0≤98.00.3~3≤90.53~10≤89.010~30≥306对设计配配合比进进行马歇歇尔试验验检验以目标配合合比设计的的最佳用油油量、-0.3%、+0.3%三个沥青用用量对设计计的沥青混混合料进行行马歇尔试试验检验，，试验检测测结果见表表17。各各项项马马歇歇尔尔试试验验技技术术指指标标应应符符合合表表18的技技术术要要求求。。表17马歇歇尔尔试试验验检检测测结结果果沥青含量%理论密度kg/cm3表干密度kg/cm3空隙率%矿料间隙率%饱和度%稳定度kN流值cm3.92.6272.4646.21114.7457.913.322.514.22.6192.4855.10914.2764.313.312.684.52.6102.5034.10513.93170.5612.931.38技术标准

3~6≥1465~75≥82~4注：：对对改改性性沥沥青青混混合合料料,马歇歇尔尔试试验验的的流流值值可可适适当当放放宽宽。。表18密级级配配沥沥青青混混凝凝土土混混合合料料试试验验技技术术标标准准试验指标单位夏炎热区(1-1、1-2、1-3、1-4区)夏热区及夏凉区(2-1、2-2、2-3、2-4、3-2区)中轻交通重载交通中轻交通重载交通马歇尔试验标准马歇尔击实法击实次数(双面)次75试件尺寸mmΦ101.6mm×63.5mm稳定度MS不小于kN8流值FLmm2~41.5~42~4.52~4体积指标旋转压实仪法成型设计空隙率V(%)%4矿料间隙率VMA(%)不小于相应于以下公称最大粒径(mm)的最小VMA及VFA技术要求(%)26.51916121313.5沥青饱和度VFA(%)65~757.沥青青混混合合料料使使用用性性能能的的检检验验按照照《公路路沥沥青青路路面面施施工工技技术术规规范范》JTGF40-2004对普普通通沥沥青青或或改改性性沥沥青青的的要要求求，，评评价价设设计计的的沥沥青青混混合合料料使使用用性性能能。。7.1热稳稳定定性性必须须在在规规定定的的试试验验条条件件下下进进行行车车辙辙试试验验，，并并符符合合表表19的要要求求。。表19沥青青混混合合料料车车辙辙试试验验动动稳稳定定度度技技术术要要求求气候条件与技术指标相应于下列气候分区所要求的动稳定度(次/mm)试验方法七月平均最高气温(℃)及气候分区>3020~30<201.夏炎热区2.夏热区3.夏凉区1-11-21-31-42-12-22-32-43-2

普通沥青混合料，不小于8001000600800600T0719改性沥青混合料，不小于240028002000240018007.2水稳稳定定性性必须须在在规规定定的的试试验验条条件件下下，，进进行行浸浸水水马马歇歇尔尔试试验验和和冻冻融融劈