玻璃纤维加筋沥青混合料AC20C配合比设计报告.docx
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玻璃纤维加筋沥青混合料AC20C配合比设计报告
国道主干线广州绕城公路南段
玻璃纤维加筋沥青混合料
（AC-20C）配合比
设计报告
（玻璃纤维掺量0.2%）
《高速公路复合桥面铺装结构与材料优化及施工关键技术研究》
课题组
2010年9月1日
玻璃纤维加筋沥青混合料（AC-20C）
配合比设计报告
1.设计依据
此配合比设计的玻璃纤维沥青混合料（AC-20C）用于国道主干线广州绕城公路南段S13标龙眼路跨线桥桥面铺装中面层试验段。
设计的主要依据有：
（1）《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）
（2）《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）
（3）《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）
（4）《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008）
（5）粤交基函〔2009〕1404号文
（6）《国道主干线广州绕城公路南段路面施工图设计第2合同段》
（7）《国道主干线广州绕城公路南环段国道主干线广州绕城公路南段S13标龙眼路跨线桥试验段施工技术交底报告》
2.设计内容
（1）目标配合比设计阶段，见附件1
（2）生产配合比设计阶段，见附件2
3.结论
最终确定的目标配合比的冷料仓各档比例为:
10～20mm碎石35%；5～10mm碎石27%；3～5mm碎石10%；0～3mm机制砂26%；矿粉1%；水泥1%；最佳油石比4.4%。
生产配合比热仓矿料级配组成为：
19～33mm碎石：
11～19mm碎石：
6～11mm碎石：
3～6mm碎石：
石屑：
矿粉：
水泥=13:
27:
22:
10:
25:
1:
2，玻璃纤维掺量为0.2%，最佳油石比为4.5%（折算用油量为4.3%）。
最佳油石比下的试验结果见表1，马歇尔试验各项指标及性能均符合规范及设计要求。
AC-20C最佳沥青用量（油石比4.5％）下的沥青混合料试验结果表1
最佳油石比（%）
毛体积相对密度
理论最大密度
空隙率（%）
饱和度（%）
稳定度（KN）
流值（mm）
矿料间隙率（%）
动稳定度
（次/mm）
残留稳定度（%）
4.5
2.367
2.468
4.1
69.3
18.98
2.86
13.3
4133
96.7
推荐值
…
…
2.5～4.5
65～75
>8
1.5～4
>13.0
>1500
≮85
特别说明
1．由于沥青混合料的技术指标受施工工艺、原材料组成的影响很大，因此，施工单位应严格控制原材料质量，尤其是石屑的质量，尽量减小材料变异性；施工过程中严格遵守规范要求，以保证工程质量。
2.纤维的添加
采用干法添加纤维。
即先将玻璃纤维与集料一起搅拌，然后再加入沥青拌和。
玻璃纤维的添加为人工投放，添加的量为8Kg/4000Kg。
施工前预先用塑料袋将纤维分装，分装量根据实际情况选择为4Kg/袋或2Kg/袋。
3.拌合
1）拌和总时间应延长10～15秒，以使混合料拌和均匀，纤维和沥青混合料裹覆良好为准。
根据实际情况将拌合时间调整为60秒，其中干拌时间20秒，湿拌时间40秒。
2）矿料加热温度、拌和与出厂温度应适当提高10℃～15℃。
矿料加热温度为175℃～195℃，混合料出场温度控制在160℃～170℃。
附件1
AC-20C目标配合比设计
1.原材料技术指标
试验路选用佛山高富A级50#沥青；鹤山上南石场生产的0-3mm石屑、3-5mm碎石、5-10碎石、10-20mm碎石；英德海螺42.5R水泥；佛山权米石米场生产的矿粉等材料进行目标配合比设计，相关材料主要指标如下：
1）沥青
技术指标
针入度
软化点
延度（10℃）
相对密度
设计及规范值
40-50
>49
>15cm
实测
实测值
46.0
52.0
30.3
1.041
2）粗集料
技术指标
压碎值
表观相对密度
吸水率
针片状
<0.075mm
颗粒含量
设计及规范值
≯24
≮2.50
≯3.0
粒径>9.5mm，≯10
粒径<9.5mm，≯15
≯1.0
10-20mm
19.7
2.651
0.57
8.2
0.3
5-10mm
-
2.655
0.70
9.3
0.5
3-5mm
-
2.655
0.84
4.8
0.4
3）细集料
技术指标
表观相对密度
砂当量
设计及规范要求
≮2.50
≮60
0-3mm石屑
2.657
63
4）矿粉及水泥
技术指标
表观相对密度
粒度范围
外观
亲水系数
塑性指数
<0.6
<0.15
<0.075
设计及规范要求
≮2.50
100
90-100
75-100
无团结块料
<1
<4
矿粉
2.741
100
92.3
80.2
无团结块料
0.6
2.9
水泥
3.033
100
100
99.3
无团结块料
/
/
2.矿质混合料组成设计
根据几种矿质材料的筛分结果，及现行规范《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中对AC-20C型沥青混合料矿料级配范围的要求，按图解法对其进行了矿料组成设计。
通过调整，最后确定矿料的合成级配组成（见表2），级配曲线图见图1。
AC-20C矿质混合料组成配合计算表表2
筛孔（mm）
掺配比例（%）
规范值
35
27
10
26
1
1
100
中值
下值
上值
10-20
5-10
3-5
0-3
矿粉
水泥
合成级配
26.5
100
100
100
100
100
100
100.0
100
100
100
19
94.4
100
100
100
100
100
98.0
95.0
90
100
16
63.7
100
100
100
100
100
87.3
85.0
78
92
13.2
32.4
100
100
100
100
100
76.3
71.0
62
80
9.5
1.7
81.9
100
100
100
100
60.7
61.0
50
72
4.75
0.3
1.1
80.4
100
100
100
36.4
41.0
26
56
2.36
0.3
0.8
1.2
86.1
100
100
24.8
30.0
16
44
1.18
0.3
0.7
0.8
69.4
100
100
20.4
22.5
12
33
0.6
0.3
0.6
0.7
53.4
100
100
16.2
16.0
8
24
0.3
0.3
0.6
0.6
34.7
100
100
11.3
11.0
5
17
0.15
0.3
0.6
0.5
22.9
92.3
100
8.2
8.5
4
13
0.075
0.3
0.6
0.4
12.6
80.2
99.3
5.4
5.0
3
7
合成级配曲线如下：
图1AC-20C型矿料级配组成合成曲线
3.马歇尔试验
按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求结合以往经验，以4.4%此为中值按0.5%的间隔取五个油石比（3.4%、3.9%、4.4%、4.9%、5.4%）成型五组马歇尔试件进行检测，结果见下表：
检测项目
油石比
（%）
毛体积
密度
矿料合成毛体积密度
空隙率
（%）
矿料间
隙率（%）
饱和度
（%）
稳定度
（KN）
流值
（0.1mm）
设计要求
/
/
/
2.5~4.5
≥VV+9
65~75
≥8
15~40
实测值
3.4
2.342
2.607
6.4
13.1
51.5
14.58
27.5
实测值
3.9
2.357
2.607
5.2
13
60.4
16.75
28.9
实测值
4.4
2.363
2.607
4.2
13.2
68.3
17.41
33.7
实测值
4.9
2.362
2.607
3.7
13.6
73.2
16.19
36.5
实测值
5.4
2.359
2.607
3.1
14.2
78.5
15.63
38.3
4.选定最佳油石比
以油石比为横坐标，各技术指标为纵坐标，将马歇尔结果绘图如下：
密度-油石比图流值-油石比图
稳定度-油石比图饱和度-油石比图
空隙率-油石比图间隙率-油石比图
共有范围图
密度最大值a1=4.55%；稳定度最大值a2=4.35%，目标空隙率a3=4.35%，饱和度中值a4=4.55%，OAC1=4.45%；共有范围：
OACmin=4.15%，OACmax=5.05%，OAC2=4.6%，则OAC=（OAC1+OAC2）/2=4.52%，考虑到我合同段处于炎热地区且为高速公路，交通量大，选定最佳油石比为4.4%，沥青含量4.2%。
5.选定油石比检验
对选定的生产油石比4.4%进行残留稳定度、渗水系数及车辙等试验，并计算粉胶比和沥青膜厚度，结果汇总如下
技术指标
残留稳定度比
（%）
动稳定度
（次/mm）
粉胶比
沥青膜厚度
（μm）
设计及规范要求
≥80
≥1500
0.6-1.6
≥6
实测值
94.7
1718
1.282
8.044
沥青混合料车辙试验结果
车辙板尺寸：
300mm×300mm×50mm
试验温度：
60℃轮压：
0.7MPa
试验编号
试验温度
下列时刻（min）的车辙深度（mm）
动稳定度
平均值（次/mm）
45
60
（次/mm）
①
60℃
3.198
3.575
1671.088
1718
②
3.259
3.643
1640.625
③
3.325
3.667
1840.105
附件2
玻璃纤维加筋AC-20C生产配合比设计
1.热料仓分布
拌合站采用日工牌间歇式沥青拌和机，该机器共有5个热料仓，施工单位选定沥青混凝土拌和机热料仓筛网规格为3、6、11、19、33，相对应的规格如下表：
仓号
1#
2#
3#
4#
5#
规格
0-3mm
3-6mm
6-11mm
11-19mm
19-33mm
2.级配设计
根据实际情况，AC-20C使用全部五个热料仓，由各仓热料的筛分结果，选定的各仓矿料比例见下表：
各档集料掺配比例（%）
19~33mm
11~19mm
6~11mm
3~6mm
0~3mm
矿粉
水泥
13
27
22
10
25
1
2
生产配合比的合成级配组成为：
筛孔（mm）
掺配比例（%）
规范值
13
27
22
10
25
1
2
100
中值
下值
上值
19-33
11-19
6-11
3-6
0-3
矿粉
水泥
合成级配
26.5
100
100
100
100
100
100
100
100.0
100
100
100
19
82.8
100
100
100
100
100
100
97.8
95.0
90
100
16
14.8
90.8
100
100
100
100
100
86.4
85.0
78
92
13.2
2.0
53.8
100
100
100
100
100
74.8
71.0
62
80
9.5
1.2
2.2
85.4
100
100
100
100
57.5
61.0
50
72
4.75
1.0
0.6
2.4
52.8
100.0
100
100
34.1
41.0
26
56
2.36
1.0
0.4
0.8
6.0
76.3
100
100
23.1
30.0
16
44
1.18
1.0
0.4
0.8
3.3
58.9
100
100
18.5
22.5
12
33
0.6
1.0
0.4
0.8
2.2
44.0
100
100
14.6
16.0
8
24
0.3
1.0
0.4
0.8
1.8
26.2
100
100
10.1
11.0
5
17
0.15
1.0
0.4
0.8
1.6
16.0
92.3
100
7.5
8.5
4
13
0.075
1.0
0.2
0.7
1.4
9.3
80.2
99.3
5.6
5.0
3
7
对应的矿料级配组成合成曲线如下图2所示。
图2AC-20C生产配合比矿料级配组成合成曲线
3.生产油石比选定
玻璃纤维吸油量小，一般对AC-20C型混合料而言掺加0.2%的纤维后吸油量约为0.1%-0.2%。
根据未掺加纤维的AC-20C目标配比结果，以4.5%此为中值按0.3%的间隔取三个油石比（4.3%、4.5%、4.8%）成型三组马歇尔试件进行检测。
制备马歇尔试件时由于加入了纤维，矿料和纤维先干拌60秒，以使纤维分散均匀。
马歇尔拌和温度和击实温度均提高了15℃，双面各击实次数75次。
试验结果见下表。
检测项目
油石比
（%）
毛体积
密度
矿料合成毛体积密度
空隙率
（%）
矿料间
隙率（%）
饱和度
（%）
稳定度
（KN）
流值
（0.1mm）
设计要求
/
/
/
3~5
≥VV+10
65~75
≥8
15~40
实测值
4.3
2.360
2.612
4.7
13.3
64.9
16.36
28.6
实测值
4.5
2.367
2.612
4.1
13.3
69.3
18.98
28.6
实测值
4.8
2.368
2.612
3.5
13．5
74.1
17.63
33.8
由上表结合实际情况，选定4.5%为生产油石比，沥青含量4.3%，纤维掺量为0.2%。
4.生产油石比验证
对选定的生产油石比4.5%进行残留稳定度、渗水系数及车辙等试验，并计算粉胶比和沥青膜厚度，结果汇总如下：
技术指标
残留稳定度比
（%）
动稳定度
（次/mm）
粉胶比
沥青膜厚度
（μm）
设计及规范要求
≥80
≥1500
0.6-1.6
≥6
实测值
96.7
4133
1.376
8.094
沥青混合料车辙试验结果
车辙板尺寸：
300mm×300mm×50mm
试验温度：
60℃轮压：
0.7MPa
试验编号
试验温度
下列时刻（min）的车辙深度（mm）
动稳定度
平均值（次/mm）
45
60
（次/mm）
①
60℃
1.345
1.491
4315
4133
②
1.582
1.743
3913
③
1.434
1.585
4172
升级会员 