---高速AC-20沥青砼生产配合比设计---

***高速公路改建工程

AC-20沥青混凝土 生产配合比设计

***高速公路改建工程工地试验室

AC-20C沥青砼生产配合比设计

一、设计依据

1-2、 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）。 1-3、 《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）。 1-4、 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）。 1-5、“海文高速公路改建工程”施工图设计。

1-1 《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）。

二、设计过程 2.1原材料

本次试验所用集料产地为蓬莱顺达料场，矿粉产地为澄迈财林矿粉厂，水泥为天涯牌PC.32.5水泥，沥青为SBS（I-D）改性沥青。依据要求进行了各种集料的密度试验（试验结果见表2-1）、沥青性能试验（试验结果见表2-2）。 各种集料相对密度试验结果表 表2-1 矿 料 1#料（16-22mm） 2#料（11-16mm） 3#料（6-11mm） 4#料（3-6mm） 5#料（0-3mm） 矿粉 水泥 表观相对密度 2.948 2.952 2.958 2.962 2.9 2.802 2.972 毛体积相对密度 2.853 2.849 2.846 2.840 2.806 ---- ---- 吸水率（%） 1.13 1.23 1.34 1.46 1.90 ---- ---- 沥青性能指标 表2-2

检测项目 针入度,25℃,100g,5s(1/10mm) 延度,(cm),5cm/min规范要求 30～60 ≥20 ≥60 实测 2

检测结果 51 40 80 1.029 ，5℃ 软化点(环球法), ℃ 相对密度15℃

2-2、各热料仓集料筛分结果 筛分结果见表2-3

各热料仓集料筛分结果 表2-3 筛 孔 规 格 31.5 26.5 19.0 1#(16～22)mm 2#(11～16)mm 3#(6～11)mm 4#(3～6)mm 5#(0～3)mm 100 100 100 100 80.2 100 16.0 13.2 24.9 1.3 百分通过率（%） 9.5 0.1 0.9 4.75 0.1 0.9 2.36 1.18 0.1 0.9 0.1 0.9 0.4 0.6 0.6 0.1 0.9 0.4 0.6 44.3 100 100 0.3 0.1 0.9 0.4 0.6 0.15 0.1 0.9 0.4 0.6 0.075 0.1 0.1 0.1 0.1 5.3 94.5 98.4 99.3 63.9 100 100 100 100 100 .3 0.4 0.4 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 71.5 100 100 100 4.7 93.8 65.0 100 100 100 100 22.1 12.6 100 100 95.4 99.5 矿 粉 水泥 2.3沥青混合料级配要求

AC-20C沥青混合料级配要求见表2-4。

AC-20沥青混合料级配要求

表2-4 筛孔31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 （mm） 上限100 100 100 92 80 72 56 44 33 24 （％） 下限100 100 90 78 62 50 26 16 12 8 （％） 0.3 0.15 0.075 17 5 13 4 7 3 2.4 矿料级配合成

a）根据江苏交科院技术服务组提供的目标配合比调节各冷仓供料比例，进

料速度使各热料仓的材料供需大致均衡。

b）对二次筛分后进入各热料仓的热料取样进行筛分（筛分结果见表2-5）。结合各热料仓的实际进料比例通过反复试算、试拌、实测，确定各料热料仓的材料比例，供拌和楼控制室使用，最终得出生产配合比的各集料比例：1号仓热料（16-22mm）：2号仓热料（11-16mm）：3号仓热料（6-11mm）：4号仓热料（3-6mm）：

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成5号仓热料（0-3mm）：矿粉：水泥=22:21:18.5:10:25:2:1.5，其合成级配如图2-1

各热料仓集料筛分结果

表2-5 集料类型 16-22mm 12-16mm 6-11mm 3～6mm 0～3mm 矿粉 水泥 合成级配（%） 掺量（%） 31.5 26.5 22 21 18.5 10 25 2 1.5 100 19 16 筛孔尺寸（mm） 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 100 100 80.2 24.9 1.3 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 100 100 100 99.3 63.9 0.9 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 100 100 100 100 100 .3 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 100 100 100 100 100 100 71.5 4.5 0.6 0.1 0.1 0.1 0.1 100 100 100 100 100 100 100 93.8 65.0 44.3 22.1 12.6 5.3 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 95 94.5 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 99 98.4 100 100 100 100 100 95.6 83.3 70.7 55.2 35.7 27.5 19.9 14.6 9.1 6.6 4.8 100 100 100 100 90 95 92 78 85 80 62 71 72 50 61 56 26 41 44 16 30 33 12 22.5 24 8 16 17 5 11 13 4 8.5 7 3 5 设计上限 设计下限 设计中值

图2-1 AC-20沥青矿料级成级配图

2.5马歇尔试验

取目标配合比设计最佳沥青用量±0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验。试

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验结果见表2-6。

马歇尔试验结果

表2-6

油石比 （%） 4.3 4.6 4.9 规范要求 相对密度 毛体积 2.555 2.560 2.557 / 理 论 2.703 2.690 2.678 / 稳定度 流 值 （kN） （0.1mm） 12. 13.18 14.53 ≥8.0 33 37 42 15～40 空隙率 矿料间隙（%） 率（%） 5.5 4.8 4.5 4.0～6.0 13.6 13.8 14.1 * 饱和度 （%） 60.0 65.2 67.9 65～75 注：*要求空隙率4、5、6所对应的VMA最小值分别为12、13、14，当空隙率不是整数时，由内插确定要求的VMA最小值。

2.6最佳油石比的确定

据马歇尔试验结果，分别绘制稳定度、流值、空隙率、饱和度与油石比的关系曲线，从曲线上找出相应与最大密度、最大稳定度、空隙率范围中值及沥青饱和度范围中值对应的四个油石比，求出四者的平均值作为最佳油石比初始值OAC1，但如果对选择试验的油石比范围，密度或稳定度没有出现峰值，可直接以目标空隙率所对应的油石比作为OAC1；作图求出能满足沥青混凝土各项指标要求的油石比范围（OACmax，OACmin）,该范围的中值为OAC2，如果最佳油石比的初始值OAC1在OACmax与OACmin之间，则认为设计结果是可行的，可取OAC1与OAC2 的中值作为目标配合比的最佳油石比OAC，并结合当地的气候特点和实际情况论证地取用，最终得出最佳油石比。

稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度及VMA与油石比的关系见图2-2。由图2-2可知，稳定度没有出现峰值，所以目标空隙率5.0%所对应的油石比为4.5%，即OAC1为4.5％。由各项指标与油石比的关系图可得符合各指标要求的油石比范围为4.60%～4.70％，其中值为4.65％，即为OAC2，OAC1与OAC2的平均值为4.6％。

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图2-2 稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度、VMA与油石比的关系

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2.7设计结果

根据上述试验分析， 配合比为1#：2#：3#：4#：5#：：矿粉：水泥=22%：21%：18.5%：10.0%：25.0%：2%：1.5%，油石比为4.6%，相对应的沥青混合料性质如表2-7所示。

沥青混合料体积性质表

表2-7 混合料特性 试件毛体积相对密度 计算理论最大相对密度 空隙率VV（%） 矿料间隙率VMA（%） 饱和度VFA（%） Pbe（%） FB（%） 稳定度MS(kN) 流值FL(0.1mm) 设计结果 2.560 2.690 4.8 13.8 65.2 4.20 1.14 13.18 37 技术要求 / / 4.0～6.0 ≥12.9 65～75 / 0.6-1.6 ≥8.0 15～40 表中：Pbe——沥青混合料中有效沥青用量，% FB——粉胶比，%

三、沥青混合料检验

3.1水稳定性检验

根据设计油石比及级配进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来检验设计沥

青混合料的水稳定性能。试验结果分别见表3-1和表3-2。

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浸水马歇尔稳定度试验结果 表3-1

混合料类型 残留稳定要求空隙率稳定度流值空隙稳定度流值度MS0（%） （%） （kN） （0.1mm） 率（%） （kN） （0.1mm） （%） 非条件（0.5h） 条件(48h) 4.9 4.7 AC-20C 5.2 4.6 平均值 4.9 12.92 13.36 13.16 34 34 35.8 4.8 4.9 4.8 12.86 13.08 12.96 48 47 46.8 98.5 ≥85 13.42 12.92 37 38 4.8 4.9 13.16 12.75 45 47

冻融劈裂试验结果 表3-2 混合料类型 非条件 空隙率（%） 6.1 5.9 AC-20C 6.0 6.0 平均值 6.0 0. 0.94 0.96 5.9 6.1 6.0 0.79 0.84 0.84 87.5 ≥80 劈裂强度（MPa） 1.02 0.97 空隙率（%） 5.9 6.0 条件 冻融劈裂TSR（%） 要求（%） 强度(MPa) 0.86 0.87 3.2 高温稳定性试验

试验条件：在60.0℃，0.7MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，动稳定度试验结果见表3-3所示。

车辙试验动稳定度 表3-3

混合料类型 油石比 （%） 4.6 动稳定度（次/mm） 1 4565.2 2 4344.8 3 4436.6 平均 要求 2.49 AC-20C 4448.9 ≥3000 ≤20 变异系数（%） 要求（%）

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3.3沥青混合料渗水系数试验

渗水系数

表3-3

油石比（%） 4.6 渗水系数（ml/min） 75.2 要求 不大于100 四、生产配合比设计验证结论

对海南省海文高速公路改建工程AC-20C生产配合比设计，得出如下结论：

矿料配合比及油石比

表4-1 油石比 混合料类型 （%） AC-20C 4.6 下列各种矿料所占比例（%） 1# 22.0 2# 21.0 3# 18.5 4# 10.0 5# 25.0 矿粉 2.0 水泥 1.5 最佳油石比及密度、空隙率

表4-2

混合料类型 AC-20C 油石比（%） 4.6 毛体积相对密度 2.560 计算理论最大 空隙率（%） VMA（%） 相对密度 2.690 4.8 13.8

以下空白 9