鸡牡公路沥青混合料材料组成设计报告AC16I改性.docx
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鸡牡公路沥青混合料材料组成设计报告AC16I改性
鹤大公路鸡－牡段
沥青混合料组成设计报告
（AC-16I部分改性沥青）
哈尔滨华通道桥技术开发有限责任公司
2003年4月30日
目录
前言1
一、鹤大公路鸡－牡段沥青路面所用材料的评价2
（一）、沥青的评价2
1．南韩SK110#基质沥青试验结果2
1．南韩SK110#改性沥青试验结果3
3．试验结果分析4
（二）、沥青路面所用石料路用性的评价4
（三）、沥青混合料所用集料的试验5
1．夏崴子集料的筛分试验5
2．林口集料的筛分试验5
3．鸡西集料的筛分试验5
4．夏崴子集料的密度试验6
5．林口集料的密度试验6
6．鸡西集料的密度试验6
二、混合料配合比设计6
（一）、AC-16I黑龙江调整型级配曲线的确定6
（二）、马歇尔稳定度试验记录7
1．夏崴子石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料马歇尔试验7
2．林口石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料马歇尔试验7
3．鸡西石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料马歇尔试验7
（三）、AC-16I黑龙江调整型级配最佳改性沥青用量的确定7
1．夏崴子石料的沥青混合料最佳改性沥青用量的确定7
2．林口石料的沥青混合料最佳改性沥青用量的确定8
3．鸡西石料的沥青混合料最佳改性沥青用量的确定8
（1）、夏崴子石料级配曲线：
10
（2）、林口石料级配曲线：
11
（3）、鸡西石料级配曲线：
12
（四）、AC-16I黑龙江调整型级配高温稳定性评价22
1．夏崴子石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料车辙试验数据统计表22
2．林口石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料车辙试验数据统计表22
3．鸡西石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料车辙试验数据统计表22
（五）、AC-16I黑龙江调整型级配低温抗裂性的评价23
1．夏崴子石料的AC-16I黑调型改性沥青混合料小梁弯曲试验23
2．林口石料的AC-16I黑调型改性沥青混合料小梁弯曲试验23
3．鸡西石料的AC-16I黑调型改性沥青混合料小梁弯曲试验23
（六）、AC-16I黑龙江调整型级配水稳定性评价24
1．浸水马歇尔试验24
（1）、标准马歇尔稳定度试验结果：
24
（2）、浸水马歇尔掺20%消石灰稳定度试验结果：
24
（3）、浸水马歇尔稳定度对比结果25
2．冻融劈裂试验26
三、目标配合比设计初步结论27
前言
鹤大公路鸡－牡段是我省公路重点建设项目之一。
全线为一级公路，其沥青面层结构组合为：
5cmAC-16I黑龙江调整型改性+7cmAC-25I型。
根据鹤大公路鸡－牡段沥青路面所用材料情况，鹤大公路鸡－牡段工程建设指挥部经研究决定，沥青混合料材料按一级路标准控制设计。
为保证鹤大公路鸡－牡段沥青路面材料的质量，解决生产中的实际问题。
我们在沥青混合料组成设计前，对鹤大公路鸡－牡段路所用的沥青、碎石、砂子、矿粉等材料进行了大量的调查、评价和筛选工作。
最终决定使用南韩SK110#沥青、地产（三种）玄武岩，以及燕山石化总厂生产的星型SBS沥青改性剂等较理想的材料。
在沥青混合料组成或设计上，充分考虑了高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及施工的难易程度等要求。
最终确定的目标配合比沥青混合料满足《公路沥青路面设计规范》JTS-014-97、《公路沥青路面施工技术规范》JTJ-032-94及《公路改性沥青路面施工技术规范》JTJ-036-98的各项技术要求。
由于水平有限、再加上时间较紧，本报告中缺点和不足在所难免，望指挥部领导和有关专家批评指正。
一、鹤大公路鸡－牡段沥青路面所用材料的评价
（一）、沥青的评价
根据鹤大公路鸡－牡段的实际情况及要求，我们对指挥部所指定的南韩SK110#沥青进行了分析、试验研究，实验结果列于表1-1。
1．南韩SK110#基质沥青试验结果表1-1
南韩110＃沥青原样
项目
平均
规范要求
针入度
（100g，5s）
25℃（0.1mm）
104.3
100～120
15℃（0.1mm）
31.3
----
5℃（0.1mm）
9.5
----
延度
（5cm/min）
25℃（cm）
148.0
----
15℃（cm）
150.0
>100
5℃（cm）
13.4
----
软化点（℃）
46.0
41～51
弹性恢复（%）
----
含腊量（%）
<3
运动粘度
135℃
302.2
----
薄膜加热试验
（163℃,5h）
质量损失（%）
0.1700
<1.2
针入度比（%）
63.5
>48
延度
15℃（cm）
150.0
----
5℃（cm）
0.6
软化点（℃）
50.0
R值
0.9983
A值
0.0468
T800
45.29
T1.2
-15.09
T800-T1.2
60.37
P.I.值
-1.01
1．南韩SK110#改性沥青试验结果表1-2
项目
平均
规范要求
针入度
（100g，5s）
25℃（0.1mm）
60.8
>60
15℃（0.1mm）
27.2
----
5℃（0.1mm）
10.0
----
延度
（5cm/min）
25℃（cm）
85.9
----
15℃（cm）
----
5℃（cm）
38.0
>30
软化点（℃）
55.8
>55
弹性恢复（%）
86.0
>65
含腊量（%）
<3
运动粘度
135℃
<3
薄膜加热试验
（163℃,5h）
质量损失（%）
<1.0
针入度比（%）
>60
延度
15℃（cm）
----
5℃（cm）
>20
R值
0.9994
A值
0.0370
T800
55.51
T1.2
-20.73
T800-T1.2
76.25
P.I.值
0.52
3．试验结果分析
根据不同温度下沥青针入度试验结果，即：
沥青的粘温关系，我们将沥青样品的性能分别按照高温稳定性（以修正软化点T800为指标）、低温抗裂性（以修正弗拉斯脆化点T1.2为指标）、沥青的感温性（以塑性范围TS=T800-T1.2为指标）进行分析。
根据试验分析结果，我们认为南韩SK110＃沥青经过改性后更能满足重交通道路石油沥青AH-110的质量要求，而且在高温稳定性而已低温抗裂性能方面比基质沥青有更为良好的表现。
（二）、沥青路面所用石料路用性的评价
根据鹤大公路鸡－牡段的实际情况，鹤大公路鸡－牡段工程建设指挥部决定沥青路面使用沿线地产石料（三种），为此，我们对三种石料（夏崴子石料、林口石料、鸡西石料）分别进行系统试验，以评价其路用性质。
其试验汇总结果见表：
1-3。
鹤大公路鸡－牡段地产石料试验报告汇总表表1-3
委托单位
鹤大鸡－牡段工程建设指挥部
工程名称
鹤大公路鸡－牡段沥青路面
产地
夏崴子
林口
鸡西
质量要求
试验项目
试验结果
石料名称
玄武岩
（多孔）
玄武岩
（岩浆岩类）
玄武岩
抗压强度（Mpa）
99.7
123.5
105.4
压碎值（%）
11.0
9.4
21.3
≯28
视密度（t/m3）
2.760～2.800
（石料有孔）
2.880
2.727
≮2.50
吸水率（%）
1.80～1.80
（石料有孔）
1.25
1.18
≯2.0
对沥青的黏附性
二级
四级
四级
≮4级
SiO2含量
52.8%
49.12%
53.2%
针片状含量（%）
2-3cm
7.4
8.5
6.9
≯15
1-2cm
14.8
11.2
10.4
0.5-1cm
11.8
13.9
14.1
洛杉矶磨耗损失（%）
8.9
7.6
8.7
≯30
以上石料的各项技术指标试验结果表明：
各种地产石料强度高、密度大、耐磨性好，但石料多孔，与沥青的粘附性不尽理想，可用作沥青路面用矿料，能够满足沥青路面对其集料的基本技术指标要求。
（三）、沥青混合料所用集料的试验
1．夏崴子集料的筛分试验
夏崴子集料的筛分通过量表（单位：
%） 表1-4
筛孔
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1-2cm
99.55
74.67
40.52
6.92
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.15
0.5-1cm
100
100
99.84
99.36
19.58
3.48
0.81
0.69
0.67
0.65
0.6
0-0.5cm
100
100
100
100
99.51
87.5
56.92
33.37
19.52
11.2
7.32
砂
100
100
100
100
98.01
94.95
81.6
54.11
24.35
3.84
0.86
矿粉
100
100
100
100
100
100
100
100
99.93
96.15
77.74
2．林口集料的筛分试验
林口集料的筛分通过量表（单位：
%） 表1-5
筛孔
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1-2cm
100
93.38
54.02
11.32
0
0
0
0
0
0
0
0.5-1cm
100
100
100
99.38
3.67
0.41
0.36
0.35
0.34
0.33
0.3
0.3-0.5cm
100
100
100
99.91
98.09
65.81
14.81
4.83
2.93
2.09
1.49
0-0.3cm
100
100
100
100
96
81.15
54.47
34.53
24.36
16.85
10.04
砂
100
100
100
100
67.91
52.23
38.36
29.66
19.43
5.06
1.92
矿粉
100
100
100
100
100
100
100
100
98.1
92.2
81.7
3．鸡西集料的筛分试验
鸡西集料的筛分通过量表（单位：
%） 表1-6
筛孔
26.5
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1-2cm
94.52
78.14
24.09
0.52
0
0
0
0
0
0
0
94.52
0.5-1.5cm
100
100
98.84
51.76
1.47
0.32
0.24
0.23
0.22
0.21
0.19
100
0-0.5cm
100
100
99.7
99.15
95.95
86.88
63.26
40.84
27.63
18.22
10.66
100
砂
100
100
100
100
95.8
77.8
51.1
34.8
10.9
3.1
1.3
100
矿粉
100
100
100
100
100
100
100
99.95
99.82
99.76
97.16
100
4．夏崴子集料的密度试验
夏崴子集料密度试验结果表1-7
材料
相对密度（g/cm3）
1.0~2.0cm
2.870
0.5~1.0cm
2.870
0-0.5cm
2.880
砂
2.590
矿粉
2.650
5．林口集料的密度试验
林口集料密度试验结果表1-8
材料
相对密度（g/cm3）
1.0~2.0cm
2.804
0.5~1.0cm
2.794
0.3-0.5cm
2.821
0-0.3cm
2.821
砂
2.634
矿粉
2.634
6．鸡西集料的密度试验
鸡西集料密度试验结果表1-9
材料
相对密度（g/cm3）
1.0~2.0cm
2.860
0.5~1.5cm
2.824
0-0.5cm
2.784
砂
2.650
矿粉
2.650
二、混合料配合比设计
（一）、AC-16I黑龙江调整型级配曲线的确定
在确定鹤大公路鸡－牡段上面层AC-16I黑龙江调整型级配曲线的选择上，我们主要考虑了以下一些因素：
（1）满足我国现行AC-16I黑龙江调整型的级配范围；
（2）满足美国Superpave的范围及限制区；
（3）满足马歇尔试验的各项技术指标的要求；
（4）施工控制的波动性；
（5）使沥青路面密实、不透水、高温稳定性、水稳定性及外观较好；
（6）便于摊铺（离析现象小），碾压（不产生过大的推挤）；
（7）经济合理；
结合其它公路AC-16I黑龙江调整型沥青混合料的设计施工经验，最终确定的级配详见表2-1至表2-3。
（二）、马歇尔稳定度试验记录
1．夏崴子石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料马歇尔试验
详见表2-4至2-6。
2．林口石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料马歇尔试验
详见表2-7至2-9。
3．鸡西石料的AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料马歇尔试验
详见表2-10至2-12。
（三）、AC-16I黑龙江调整型级配最佳改性沥青用量的确定
1．夏崴子石料的沥青混合料最佳改性沥青用量的确定
根据AC-16I黑龙江调整型马歇尔稳定度试验结果，按照《沥青路面施工及验收规范》的要求，最佳改性沥青用量的确定过程如下：
●密度最大值的沥青用量：
a1=5%
●稳定度最大值的沥青用量：
a2=5%
●规定空隙率范围中值的沥青用量：
a3=5.3645%
OAC1=（a1+a2+a3）/3=5.1215
●流值：
最小值4.0最大值6
●空隙率：
最小值4.5447最大值6.9425
●饱和度：
最小值4.6048最大值6.1860
OACmin=4.6048OACmax=6
OAC2=（OACmin+OACmax）/2=（4.6048+6）/2=5.3024%
●综合确定最佳改性沥青用量：
OAC=（OAC1+OAC2）/2=5.2119%
●实际取用：
OAC=5.20%
当改性沥青用量为5.20%时，其混合料的各项技术指标见表2-15
AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料技术指标汇总表表2-15
OAC=5.20
对应的各项技术指标
要求
备注
稳定度（KN）
14.6144
大于7.5
满足
流值（0.1mm）
36.1727
20~40
满足
空隙率（%）
3.7337
按3~6控制
满足
饱和度（%）
77.4822
70~85
满足
密度
2.4676
满足
2．林口石料的沥青混合料最佳改性沥青用量的确定
根据AC-25I型马歇尔稳定度试验结果，按照《沥青路面施工及验收规范》的要求，最佳改性沥青用量的确定过程如下：
●密度最大值的沥青用量：
a1=5.0%
●稳定度最大值的沥青用量：
a2=5.0%
●规定空隙率范围中值的沥青用量：
a3=5.4020%
OAC1=（a1+a2+a3）/3=5.1340
●流值：
最小值4.0最大值5.6190
●空隙率：
最小值4.4756最大值7.3564
●饱和度：
最小值4.5708最大值6.4319
OACmin=4.5708OACmax=5.6190
OAC2=（OACmin+OACmax）/2=（4.5708+5.6190）/2=5.0949%
●综合确定最佳改性沥青用量：
OAC=（OAC1+OAC2）/2=5.1145%
●实际取用：
OAC=5.20%
当改性沥青用量为5.20%时，其混合料的各项技术指标见表2-14
AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料技术指标汇总表表2-14
OAC=5.20
对应的各项技术指标
要求
备注
稳定度（KN）
13.7966
大于7.5
满足
流值（0.1mm）
37.8011
20~40
满足
空隙率（%）
3.7119
按3~6控制
满足
饱和度（%）
77.4189
70~85
满足
密度
2.4469
满足
3．鸡西石料的沥青混合料最佳改性沥青用量的确定
根据AC-16I黑龙江调整型马歇尔稳定度试验结果，按照《沥青路面施工及验收规范》的要求，最佳改性沥青用量的确定过程如下：
●密度最大值的沥青用量：
a1=5.1000%
●稳定度最大值的沥青用量：
a2=5.0%
●规定空隙率范围中值的沥青用量：
a3=5.6041%
OAC1=（a1+a2+a3）/3=5.2347
●流值：
最小值4.0最大值6
●空隙率：
最小值4.6658最大值6.9296
●饱和度：
最小值4.6994最大值6
OACmin=4.6994OACmax=6
OAC2=（OACmin+OACmax）/2=（4.6994+6）/2=5.3497%
●综合确定最佳沥青用量：
OAC=（OAC1+OAC2）/2=5.2922%
●实际取用：
OAC=5.20%
当改性沥青用量为5.20%时，其混合料的各项技术指标见表2-15
AC-16I黑龙江调整型改性沥青混合料技术指标汇总表表2-15
OAC=5.20
对应的各项技术指标
要求
备注
稳定度（KN）
16.5936
大于7.5
满足
流值（0.1mm）
34.0569
20~40
满足
空隙率（%）
4.0295
按3~6控制
满足
饱和度（%）
75.9048
70~85
满足
密度
2.4472
满足
（1）、夏崴子石料级配曲线：
表2-1
筛孔
1-2cm
0.5-1cm
0-0.5cm
砂
矿粉
掺和后
下限
上限
19
99.55
100
100
100
100
99.865
100
100
16
74.67
100
100
100
100
92.401
95
100
13.2
40.52
99.84
100
100
100
82.1048
78
90
9.5
6.92
99.36
100
100
100
71.8712
65
76
4.75
0.16
19.58
99.51
98.01
100
44.0068
42
56
2.36
0.16
3.48
87.50
94.95
100
35.9066
30
38
1.18
0.16
0.81
56.92
81.6
100
26.9896
20
28
0.6
0.16
0.69
33.37
54.11
100
19.0212
12
20
0.3
0.16
0.67
19.52
24.35
99.93
12.9876
8
16
0.15
0.16
0.65
11.2
3.84
96.15
8.873
6
12
0.075
0.15
0.60
7.32
0.86
77.74
6.5978
4
8
配合比（%）
30
32
22
10
6
100
（2）、林口石料级配曲线：
表2-2
筛孔
1-2cm
0.5-1cm
0.3-0.5cm
0-0.3cm
砂
矿粉
掺和后
下限
上限
19
100
100
100
100
100
100
100
100
100
16
93.38
100
100
100
100
100
97.95
95
100
13.2
54.02
100
100
100
100
100
85.75
78
90
9.5
11.32
99.38
99.91
100
100
100
72.37
65
76
4.75
0
3.67
98.09
96
67.91
100
45.03
42
56
2.36
0
0.41
65.81
81.15
52.23
100
35.21
30
38
1.18
0
0.36
14.81
54.47
38.36
100
21.61
20
28
0.6
0
0.35
4.83
34.53
29.66
100
15.88
12
20
0.3
0
0.34
2.93
24.36
19.43
98.10
12.62
8
16
0.15
0
0.33
2.09
16.85
5.06
92.20
9.21
6
12
0.075
0
0.3
1.49
10.04
1.92
81.70
7.02
4
8
配合比（%）
31
20
15
16
12
6
100
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