AC-20C沥青混凝土配合比计算书

双永高速公路B3合同段

AC-20C下面层目标配合比报告

中交一公局厦门工程有限公司中心试验室 双永高速公路B3合同段工地试验室

二○一一年十月

沥青路面下面层AC-20C目标配合比报告

1、依据规范和要求

1.1、《双永高速路面设计图纸》；

1.2、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）； 1.3、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）； 1.4、《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）；

2、混合料的类型及层位特点

2.1、沥青路面下面层混合料级配类型采用AC-20C型，属于中粒式密级配沥青混凝土。 2.2、在路面结构温度分布中，下面层的温度最高，且下面层承受的剪应力最大，因此最容

易产生车辙病害；在兼顾水稳定性的同时，如何提高中面层抵抗车辙的能力，成为中面层配合比设计的重点。

3、原材料试验

优质的原材料是保证沥青混合料具有优良路用性能的先决条件，为了满足气候环境与交通对路用性能的要求，必须做好原材料的选择。该配合比通过测试沥青、粗集料、细集料和矿粉等材料的性能和技术指标来检测材料是否满足规范及设计图纸要求，从而完成原材料的选择。 3.1、沥青

采用上海春宇实业有限公司的SBS改性沥青（I-D级），所检各项指标均符合有关规范、规定要求，实测指标与技术要求见表1。

表1 SBS改性沥青（I-D级）试验指标与技术要求

旋转薄膜加热试验(RTFOT) 163℃，85min 密度 针入度延度 软化点 弹性恢复 试验项目 (15℃)(0.1mm) (5℃)(cm) (℃) （25℃）（%） 3质量损失(%) 针入度比(%) 延度(5℃)(cm) （g/cm） 规定值 实测记录 40-60 实测值 1.026 56 ≥20 32 ≥70 78.5 ≥75 84.0 ≤±1.0 0.30 ≥65 87.3 ≥15 16

3.2、集料

集料是沥青混合料的关键材料之一，其力学性能是决定混合料强度特性的最重要因素，它的颗粒形状不仅影响混合料的构架，也直接关系到混合料的抗车辙能力与抗疲劳性能等材料特性，此外，集料与沥青的粘附等级对混合料强度的形成也起关键作用，因此选择优质 的集料是沥青混合料具有优良路用性能的重要保证。

3.2.1粗、细集料

采用顺发石料场反击式破碎机生产的碎石，规格为： 一号料：9.5-19mm、二号料：4.75-9.5mm、三号料：0-4.75mm；粗、细集料所检各项指标与技术要求见表2。

表2 粗、细集料的试验指标与技术要求

材料规格 试验项目 表观相对密度 毛体积相对密度 吸水率(%) 针片状(%) 压碎值(%) 磨耗值(%) 砂当量(%) 粘附性 --- 9.5-26.5mm 2.946 2.912 0.40 > 9.5mm粒径 < 9.5mm粒径 12.8 13.3 22.3 5级 --- 4.75-9.5mm 2.950 2.0 0.72 4.2 11.4 --- --- --- 75 --- 0-4.75mm 2.920 2.852 0.82 规定值 2.6～3.0 --- ≤2 ≤12 ≤18 ≤20 ≤28 ≥60 ≥4级

3.3、填料

沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等石料经磨细得到的矿粉，本项目采用龙岩市东元矿粉有限公司生产的矿粉，所检各项指标均符合规范及有关规定要求实测试验指标见表3：

表3 矿粉的试验指标与技术要求

试验 项目 表观 密度 3( g/cm) ≥2.50 2.679 粒度范围 含水量(%) ＜ ＜＜0.6mm 0.15mm 0.075mm 100 100 90~100 93.6 外观 亲水 系数 (%) ＜1 0.75 塑性 指数 规定值 实测值 ≤1 0.6 75~100 无团粒结块 84.4 无团粒结块 ＜4 3

3.4、抗剥落剂

用抗剥落剂可以增强沥青与集料的粘附性，从而保证沥青混合料具有较高的抗水损害性。本项目在矿粉中掺入20% 消石灰及0.3%重庆海木交通技术有限公司生产的AMR沥青抗剥落剂。并通过水煮法对其进行检验，粘附性有明显的改善。

4、沥青混合料矿料级配的确定

在组成沥青混合料的原材料选定后，沥青混合料的技术性质在很大程度上取决于集料间的级配组成，沥青混合料由于集料的级配不同，可以形成不同的组成结构。根据对代表性集料筛分结果,拟定矿料的配合比为1#：2#：3#：矿粉=43：26：30.5：0.5。根据代表性集料筛分结

果，合成级配如表4.

表4 AC-20C级配各档料比例及合成级配

各种筛孔尺寸所对应的通过率 项目 26.5 各种集料所用比例及通过率（%） 19 .1 100 100 100 95.3 95.0 100 90 16 60.4 100 100 100 83.0 85.0 92 78 13.2 25.6 100 100 100 68.0 71.0 80 62 9.5 1.6 97.2 100 100 57.0 61.0 72 50 4.75 1.1 5.4 96.0 100 31.7 41.0 56 26 2.36 1.0 1.4 67.4 100 21.9 30.0 44 16 1.18 1.0 1.3 51.1 100 16.8 22.5 33 12 0.6 0.9 1.2 35.4 100 12.0 16.0 24 8 0.3 0.8 1.1 21.1 100 7.5 11.0 17 5 0.15 0.8 1.0 16.2 98.6 6.0 8.5 13 4 0.075 0.8 0.8 11.8 90.3 4.5 5.0 7 3 9.5-26.5mm 4.75-9.5mm 0-4.75mm 矿粉 合成级配 级配中值 级配上限 级配下限 43 26 30.5 100 100 100 100 100 100 100 100 0.5 100 100合成级配90807060级配中值级配上限级配下限合成级配通过率(%)50403020100 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16 19 26.5 筛孔尺寸(mm )图1 AC-20C级配曲线图

5、确定最佳沥青用量

双永高速公路沥青下面层AC-20C级配沥青混合料，采用马歇尔试验确定沥青混合料的最佳油石比。每组沥青混合料按照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》(JTJ 052－2000)的要求，估计最佳油石比为中值，以0.5%间隔变化油石比，配置5种不同的油石比成型试件，分别在规定的试验温度及试验时间内用马歇尔仪测定稳定度和流值，同时计算空隙率、饱和度

及矿料间隙率，然后按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)规定的方法确定最佳油石比。

5.1、最大理论相对密度的计算。

根据已确定的各档矿料比例、表观相对密度、毛体积相对密度、沥青相对密度γb（25℃/25℃），等，根据公式：

(1) ωx=（1/γsb-1/γsa）*100=（1/2.887-1/2.938）*100=0.60 (2) C=0.033ωx2-0.2936ωx+0.9339=0.77 (3) γse=C*γsa+(1-C)*γsb =2.926 (4) γti =(100+Pai)/(100/γse+Pai/γb)

计算可得不同油石比对应的最大理论相对密度如下表：

表5最大理论相对密度

Pai（%） γti 5.2、马歇尔击实

3.09 2.772 3.62 2.748 4.16 2.724 4.70 2.701 5.25 2.679 根据已确定的合成级配配制合成矿料，并按规程JTJ052-2000试验方法拌制混合料进行马歇尔击实，用马歇尔试验确定最佳油石比，分别以油石比3.09%，4.62%，4.16%，4.70%，5.25%成型马歇尔试件(双面各击实75次)，击实后的试件冷却至室温脱模，测定其各项物理力学指标，其结果表6：

表6沥青混合料试验指标

油石比 (油用量) （%） 混合料的各项技术指标 γf γsb γt VV（%） VMA(%) 2.580 2.591 2.596 2.600 2.604 2.887 2.887 2.887 2.887 2.887 2.772 2.748 2.824 2.701 2.679 6.9 5.7 4.7 3.8 2.8 13.3 13.4 13.7 14.0 14.3 VFA(%) 稳定度(KN) 流值(0.1mm) 47.9 57.5 65.7 73.1 80.3 13.01 13.69 14.47 13.5 12.91 31.0 34.1 35.3 36.3 39.1 3.09（3.0） 3.62（3.5） 4.16（4.0） 4.70（4.5） 5.25（5.0）

5.2、绘制VMA、VFA、密度、马歇尔稳定度、流值与油石比关系如图：

2.61密度2.602.592.583.03..0油用量％4.55.0

图2 密度与油用量关系

15.00稳定度ＫＮ14.0013.0012.003.03..0油用量％4.55.0

图3 稳定度与油石比关系图

7.06.0空隙率％5.04.03.02.03.03..0油用量％4.55.0

图4 空隙率与油石比关系

40.0流值0.1mm38.036.034.032.030.03.03..0油用量％4.55.0

图5 流值与油石比关系图

15.014.814.614.414.214.013.813.613.413.213.03.03..04.55.0间隙率油用量％

图6 矿料间隙率与油石比关系图

85.080.075.070.065.060.055.050.045.03.03..0油用量％4.55.0饱和度％

图7 饱和度与油石比关系图

稳定度 空隙率 流值 饱和度 矿料间隙率 共同范围 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

5.3、根据其关系图,得到如下数据:

根据试验结果，因密度无最大峰值，故OAC1取目标空隙率5.0%时所对应的油用量为3.75%。再从图可得OACmin = 3.90%，OACmax=4.60%。则OAC2=（OACmin+OACmax）/2=4.25%，即此目标配合比最佳油用量OAC=(OAC1+OAC2)/2=4.00%，即最佳油石比为OAC=4.16%

故我部确定其最佳油石比为4.16%,即最佳沥青用量为4.0%。并对该油石比进行验证试验结果如下表：

各项指标 规定值 实测值 γf --- 2.595 γsb --- 2.887 γt VV（%） VMA(%) VFA(%) --- 2.724 3．0~6.0 4.7 13.7 稳定度流值残留稳定(KN) (0.1mm) 度(%) >85 .3 65~75 ≥8.0 15~40 65.6 14.29 34.9 5.4、检验最佳油石比时的粉胶比 γse=C*γsa+(1-C)*γsb =2.926

Pba=(2.926-1.026)/(2.926*2.887)* 1.026*100=23.1% Pbe=4.00-23.1/100*0.956=3.78 FB=P0.075/ Pbe=4.5/3.78=1.19 FB在0.8-1.2之间 符合要求

5.5、有效沥青膜厚度

SA=4.01m2/kg

DA=3.78/(1.026*4.01)*10=9.19μm 6、配合比的设计检验 6.1水稳定性试验

对混合料进行水稳定性试验，进行浸水马歇尔实验时，试件分两组，每组6个试件。一组在60℃水浴中保养0.5h后测其马歇尔稳定度S1；另一组在60℃水浴中恒温保养48h后测其马歇尔稳定度S2；计算残留稳定度S0= S2/ S1×100%。试验结果如下表10。

表10 浸水马歇尔稳定度试验结果

沥青种类 I-D类改性沥青 油石比（油用量） （%） 4.16（4. 0） 稳定度S1 （kN） 14.29 稳定度S2 （kN） 12.76 残留稳定度S0 （%） .3 技术要求 (%) >85 浸水马歇尔残留稳定度见上表为.3 % ，符合设计及规范要求。 其它各项指标已由福建省公路工程试验检测中心站检验合格。 原材料试验资料附后。

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2011.10.25