热拌沥青混合料配合比设计方法.docx
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1、热拌沥青混合料配合比设计方法1、前言公路沥青路面施工技术规范(JTJ03294)对热拌沥青混合料的配合比设计方法作了重大修改。规范发布后,各施工单位对此十分重视,努力执行新规范的三阶段配合比设计方法,不少单位取得了成功的经验,认为新方法对提高沥青混合料的质量非常重要。然而,据笔者在一些工程调查中了解,发现有一些单位对新方法并不理解,仍然按老方法操作,或者嫌麻烦,碰到一些指标不合格或试验有困难就放弃了。 应该严肃指出,国家颁布的规范具有法规性质,它不同于一般的学术著作,规范具有其严肃性,各单位应该认真执行。不理解或不明确的地方应该积极咨问,对规范的规定或条文有意见可以向交通部或主编单位提出,以便
2、使规范迅速贯彻并不断改进。为推广执行新规范,本文以某高速公路工程中面采用AC25型密级配沥青混凝土的配合比设计过程作为一个实例,详细说明新方法的具体步骤和做法,帮助理解新方法,每一步都按照规范附录B规定的方法进行。各单位可以参照本文介绍的方法步骤,进行热拌沥青混合料的配合比设计。2、材料选择和原材料试验对任何一个工程,在配合比设计之前,材料选择和原料试验是不可缺少的步骤,只有所有指标都符合规范第4章要求的材料才允许使用。2.1 沥青 本工程地处规范附录A规定的温区,按规定选择沥青标号为AH90。进口沥青到货后按试验规程要求取样,并委托交通部公路工程质量检测中心进行要求,其主要技术指标如表1。表
3、中工程招标合同对规范规定的要求作了一些调整,10延度是参照“八五”攻关成提出的,只要不降低规范要求,是允许的。表1沥青质量试验结果项 目单位技术要求(AH-90)试验 结果试验方法规范规定招标合同要求针入度25,100g,5g0.1mm801008010083JTJ T0604延度5cm/min15cm100150150JTJ T060510cm-30150JTJ T0605软化点T4252425244.7JTJ T0606溶解度(三氯乙烯)%99.099.099.87JTJ T0607闪点(COC)230230342JTJ T0611密度15g/cm3实测实测1.033JTJ T0603腊含
4、量%320.64JTJ T0615粘度60Pas实测实测126.5JTJ T0620135mm2/s实测实测323.3JTJ T0619TFOT后质量损失%1.00.5+0.11JTJ T0609针入度比%507079.5JTJ T0604延度25cm75100150JTJ T060515cm实测90150JTJ T060510cm-1022JTJ T06052.2矿料2.2.1粗集料采用某石场的石灰岩碎石,各种材料筛分结果如表2。在采石场采集的样品中,名义为S7号碎石(方孔筛1030mm)规格的样品实际上是S6号碎石,其中小于26.5mm部分仅78.1,不适于配制AC-25沥青混凝土,试验时
5、必须将大于26.5mm部分筛除后使用,以符合生产时的实际情况(大于26.5mm料作为超粒径料排出)。1020mm碎石符合规范S9规格。510mm符合S12规格,35mm石屑与S14规格相比,大与4.75mm部分偏多,但不妨碍使用,按规范对碎石质量的检测结果如表3,从表中可见,有些指标必须对不同粒径分别试验,各项指标均符合规范要求,可以使用。表2各种粗集料的筛分结果材料通过下列筛孔(mm)的百分率(%)31.526.5191613.29.54.752.361.181030mm(S7碎石规范要求)(S6碎石规范要求)100901009010078.1-30.7-9.4-0-015-05051020
6、mm(S9碎石规范要求)1001009510096.5-75.8-26.4015005510mm(S12碎石规范要求)10010099.2951004.901000535mm(S14碎石规范要求)10010074.8851008.3025005表3各种粗集料的质量规格指标单位规范要求(高速公路)碎石规格(mm)10301020510压碎值%2815.0洛山矶磨耗率%3019.2磨光值%中面层不需要-视密度g/cm32.252.81812.83642.8275表干密度g/cm3-2.80182.79702.7878吸水率%2.00.35针片状含量%159.15.7-含泥量%1接近0软石含量%5未
7、发现风化颗粒含量%未发现坚固性%12石质良好,经判断可以不做2.2.2细集料采用某地河沙。细度模数3.02,属中砂偏粗,缺少0.3mm以下部分,不妨碍使用。规格及质量如表4和5,符合规范要求,可以使用。表4 砂的质量指标指 标规 范 要 求试 验 结 果细度模数粗砂:3.73.1中砂:3.02.33.02表观密度(g/cm3)2.502.6227砂 当 量6064外 观-洁净、坚硬、无杂质0.075mm含量(%)30.15坚固性 (%)12砂质良好,经判断可以不做表5 砂的筛分结果材料通过下列筛孔(mm)的百分率(%)9.54.752.361.180.60.30.150.075某地河砂1009
8、2.886.168.938.910.41.10.152.2.3填料石灰石矿粉的质量及规格如表6,符合规范要求,可以使用。表6 石粉质量指标指标单位规范要求石灰石 石粉岩石品种及产地表观密度亲水系数含水率通过下列筛孔的百分率0. 6mm0. 3mm0. 15mm0.075mmG/cm3%石灰石2.5011100-9010075100某地石灰石2.6141.00.1510098.393.382.53 第一阶段目标配合比设计阶段根据设计,该工程沥青面层中面层采用AC25型密级配沥青混凝土。规范规定应采用工程实际使用的材料(而不是采石场的材料样品)进行目标配合比设计。3.1 矿料级配计算现在,矿料级配
9、的计算大都利用微机进行人机对话的方式进行,计算程序并不复杂,各单位都可以自行编制,计算时应充分考虑使用现有材料得到有效的使用,筛孔上应特别重视4.75mm、2.36mm、0.075mm,尽量接近要求范围的中值。对上述材料反复进行矿料级配计算得到的各种材料的配合比如下:1030mm碎石:1020mm碎石:35mm石屑:砂:矿粉30:20:15:28:7。合成级配如表7,均符合规范要求,由于0.150.6mm的含量较少,0.075mm的通过量适当提高。表7 中层目标配合比设计结果筛孔(mm)规范要求级配范围(%)中值(%)合成级配(%)26.519.016.013.29.54.752.361.18
10、0.60.30.150.07595100759062805373436332522542183213258185133797.582.571.063.053.042.033.525.019.013.09.05.010081.872.965.955.344.232.426.317.99.86.85.83.2马歇尔试验按此配合比,在油石比3.55.5范围内,以0.5间隔的不同油石比,分别进行马歇尔试验,结果如表8。表8 中层目标配合比马歇尔试验结果油石比(%)理 论密度(g/cm3)表干密度(g/cm3)空隙 率 (%)饱和度(%)矿料间隙率(%)稳定度(KN)流值(mm)马歇尔模数(KN/mm)
11、3.52.6042.4426.257.214.59.242.184.464.02.5852.4674.568.014.111.262.145.374.52.5662.4833.277.114.113.902.355.995.02.5482.4952.185.414.212.002.434.925.52.5302.4911.589.614.88.992.553.59按规范附录图B4.4方法绘图(图略),计算最佳油石比如下:按最大密度、最大稳定度,空隙率中值确定的最佳油石比OAC14.54;按各项指标全部合格的范围的中值确定的最佳油石比OAC2=4.31;由此确定的最佳油石比OAC=4.4%和相应
12、的最佳沥青用量4.2.在这里,有一个密度,空隙率等体积指标的计算方法问题,根据规范附录B及公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ 053-93)的规定,对粗粒式但较密实的AC-25型密级配沥青混凝土,应采用表干法测定表干密度计算。如表9可见,采用其他方法的结果稍有差异其他方法的结果稍有差异,由此得出的最佳油石比也将不一样。表9 不同测定方法计算的马歇尔指标油石比(%)水中重法表干法体积法空隙 率 (%)饱和度(%)空隙 率 (%)饱和度(%)空隙 率 (%)饱和度(%)3.55.660.06.257.25.859.64.03.971.24.568.05.165.44.53.078.33.27
13、7.12.581.35.01.986.42.185.41.887.25.51.391.21.589.61.590.0当马歇尔试验指标达不到时,表10提供的途径可供参考,表中“+”号表示指标随因素变量的增加而增加,“”表示指标随因素变量的增加而减小。表10 马歇尔指标与影响因素的关系因素集料最 大粒径富棱角集 料用量细砂量石粉用量沥青用量矿料间 隙率空隙率矿料间隙率沥青饱和度稳定度流值施工性能3.3高温稳定性检验 按规范7.3.4规定,对用于高速公路沥青路面层及中面层的沥青混凝土混合料进行配合比设计时,应通过车辙试验机对抗车辙能力进行检验。因此,由马歇尔试验设计的配合比并不能马上就作为目标配合比
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