沥青混凝土AC16C目标配合比设计.docx
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沥青混凝土AC16C目标配合比设计
G210线K2729-K2734水南路路面中修工程
沥青混凝土（AC-16C）目标配合比设计
公路管理局中心试验室
2010年06月18日
一、任务来源
二、原材料试验
三、沥青最佳用量确定
四、水稳定性检验
五、高温稳定性检验
六、推荐的目标配合比
七、结束语
一、任务来源
2010年06月10日受金城江公路管理局№.1合同段的委托，我试验室对G210线水南路路面中修工程沥青混凝土路面（AC-16C）进行配合比设计。
根据JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，对其它等级公路粗型密级配沥青混凝土应满足下表要求：
项目
技术要求
空隙率（VV）（%）
3～6
矿料间隙率（VMA）（%）
≥14.0
沥青饱和度（VFA）（%）
65～75
稳定度（kN）
≥5
流值（mm）
2～4.5
动稳定度（次/mm）
≥2800（夏炎热区1-4）
浸水马歇尔试验残留稳定度（%）
≥85（潮湿区）
冻融劈裂试验残留强度比（%）
≥80（潮湿区）
我们依据JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行了配合比设计，现将试验结果报告如下：
二、原材料试验：
1、沥青
采用茂名石化沥青，规格为AH--90，试验温度为15℃密度为1.036g/cm3。
应委托单位要求，对该沥青进行了针入度、延度、软化点三项性能试验。
其结果如下：
试验项目
针入度
（25℃100g5s）
（0.1mm）
软化点（℃）
（环球法）
延度
（15℃5cm/min）（cm）
设计要求
100＞针入度≥80
52＞软化点≥42
＞100
试验结果
89
52.0
＞100
从试验结果看，该沥青所检项目均符合设计要求外。
应委托单位要求，该试验继续进行。
2、矿料
采用金城江永固石场的矿料。
根据委托方要求，对该矿料进行了物理性能试验，试验结果如下表：
集料物理指标试验结果
集料规格
表观相对密度
毛体积相对密度
1#碎石（9.5mm～19.0mm）
2.726
2.696
2#碎石（4.75mm～9.5mm）
2.731
2.681
3#碎石（0mm～4.75mm）
2.710
——
3、矿质混合料配合比设计计算
（1）组成材料筛析试验
根据现场取样，委托单位提供3种级配的矿料。
现将1#碎石（9.5mm～19.0mm）、2#碎石（4.75mm～9.5mm）、3#碎石（0mm～4.75mm）原材料筛分试验结果列表如下（所有矿料的筛分均为水洗法筛分）：
组成材料筛析试验结果
材料名称
筛孔尺寸（方孔筛）（mm）
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
通过百分率（%）
1#碎石
（9.5mm～19.0mm）
100
93.2
68.6
23.0
1.0
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
2#碎石
（4.75mm～9.5mm）
100
100
100
92.6
25.9
5.9
4.0
3.1
2.8
2.6
2.4
3#碎石
（0mm～4.75mm）
100
100
100
100
93.6
62.6
45.6
26.9
18.1
13.0
10.5
通过试算法计算组成材料配合比。
根据委托单位提供的工程级配范围，AC-16C粗型密级配关键性筛孔为2.36mm，通过率应＜38%，故在工程级配范围内计算3组粗细不同的配合比，各种材料组成配合比计算如下表：
第1组矿质混合料组成配合计算表
材料组成
筛孔尺寸（方孔筛）（mm）
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
通过百分率（%）
原材料级配
1#碎石100%
100
93.2
68.6
23.0
1.0
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
2#碎石100%
100
100
100
92.6
25.9
5.9
4.0
3.1
2.8
2.6
2.4
3#碎石100%
100
100
100
100
93.6
62.6
45.6
26.9
18.1
13.0
10.5
各矿质材料在混合料中的级配
1#碎石40%
40.0
37.3
27.4
9.2
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
2#碎石10%
10.0
10.0
10.0
9.3
2.6
0.6
0.4
0.3
0.3
0.3
0.2
3#碎石50%
50.0
50.0
50.0
50.0
46.8
31.3
22.8
13.5
9.1
6.5
5.3
合成级配
100
97.3
87.4
68.5
49.8
32.3
23.6
14.1
9.7
7.1
5.9
级配范围（AC-16C）
100
90-100
76-92
60-80
34-62
20-38
13-36
9-26
7-18
5-14
4-8
级配中值
100
95
84
70
48
29
24.5
17.5
12.5
9.5
6
第2组矿质混合料组成配合计算表
材料组成
筛孔尺寸（方孔筛）（mm）
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
通过百分率（%）
原材料级配
1#碎石100%
100
93.2
68.6
23.0
1.0
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
2#碎石100%
100
100
100
92.6
25.9
5.9
4.0
3.1
2.8
2.6
2.4
3#碎石100%
100
100
100
100
93.6
62.6
45.6
26.9
18.1
13.0
10.5
各矿质材料在混合料中的级配
1#碎石40%
40.0
37.3
27.4
9.2
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
2#碎石15%
15.0
15.0
15.0
13.9
3.9
0.9
0.6
0.5
0.4
0.4
0.4
3#碎石45%
45.0
45.0
45.0
45.0
42.1
28.2
20.5
12.1
8.1
5.9
4.7
合成级配
100
97.3
87.4
68.1
46.4
29.4
21.5
12.9
8.9
6.6
5.4
级配范围（AC-16C）
100
90-100
76-92
60-80
34-62
20-38
13-36
9-26
7-18
5-14
4-8
级配中值
100
95
84
70
48
29
24.5
17.5
12.5
9.5
6
第3组矿质混合料组成配合计算表
材料组成
筛孔尺寸（方孔筛）（mm）
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
通过百分率（%）
原材料级配
1#碎石100%
100
93.2
68.6
23.0
1.0
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
2#碎石100%
100
100
100
92.6
25.9
5.9
4.0
3.1
2.8
2.6
2.4
3#碎石100%
100
100
100
100
93.6
62.6
45.6
26.9
18.1
13.0
10.5
各矿质材料在混合料中的级配
1#碎石45%
45.0
41.9
30.9
10.4
0.5
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
2#碎石15%
15.0
15.0
15.0
13.9
3.9
0.9
0.6
0.5
0.4
0.4
0.4
3#碎石40%
40.0
40.0
40.0
40.0
37.4
25.0
18.2
10.8
7.2
5.2
4.2
合成级配
100
96.9
85.9
64.2
41.8
26.3
19.2
11.6
8.1
6.0
5.0
级配范围（AC-16C）
100
90-100
76-92
60-80
34-62
20-38
13-36
9-26
7-18
5-14
4-8
级配中值
100
95
84
70
48
29
24.5
17.5
12.5
9.5
6
将3组矿料级配绘于下图中，由图可以看出，3组合成级配曲线均为光滑平顺的曲线，且满足工程级配规范要求。
材料名称
1#碎石
（9.5mm～19.0mm）
2#碎石
（4.75mm～9.5mm）
3#碎石
（0mm-4.75mm）
级配编号
掺配比例
（%）
40
10
50
第1组级配
40
15
45
第2组级配
45
15
40
第3组级配
0.0750.150.30.61.182.364.759.513.21619
工程级配范围
根据计算得到的3组矿质混合料合成比例，按经验我们按4.5%的沥青含量，分别制作3组级配的马歇尔试件，并测定试件的间隙率、空隙率和饱和度，测定结果见下表。
级配编号
沥青含量（%）
间隙率
（%）
空隙率
（%）
饱和度
（%）
设计间隙率（%）
设计空隙率（%）
设计饱和度（%）
第1组级配
4.5
15.5
5.5
64.7
≥14.0
3-6
65-75
第2组级配
4.5
15.3
5.2
66.1
≥14.0
3-6
65-75
第3组级配
4.5
15.9
5.8
63.4
≥14.0
3-6
65-75
由上表可以看出，3组级配中只有第2组级配同时满足设计级配，因此选择第2组级配做为设计级配。
确定矿质混合料组成为：
材料名称
2#碎石
（9.5mm～19.0mm）
3#碎石
（4.75mm～9.5mm）
4#碎石
（0mm-4.75mm）
级配编号
掺配比例
（%）
40
15
45
第2组级配
三、沥青最佳用量确定
我们据现有材料及规范要求，以5.0%的沥青含量为中值，采用0.5%间隔变化，即沥青含量为4.0%-6.0%，与第2组级配矿质混合料制备5组试件，马歇尔试件均是单个试件备料，试件尺寸为φ101.6mm×63.5mm，按规范要求每个试件双面各击实50次的方法成型。
1、物理指标测定
按上述方法成型的试件，沥青混合料理论最大相对密度用真空法实测，经24h后测定其视密度、空隙率、沥青饱和度等物理指标（试验时的水温为25℃，水的密度为0.99703g/cm3）。
2、力学指标测定
测定物理指标后的试件，在60℃温度下测定其马歇尔稳定度。
马歇尔试验结果如下表所示，并将规范要求的粗型密级配沥青混凝土混合料（AC-16C）各项指标的技术标准也列于下表中，供对照评定。
马歇尔试验物理-力学指标测定结果汇总表
编号
沥青用量
（%）
试件毛体积相对密度
空隙率
VV
（%）
沥青饱和度VFA
（%）
间隙率
VMA
（%）
稳定度
MS
（kN）
流值
FL
（mm）
马歇尔模数T（kN/mm）
1
4.0
2.384
6.3
58.6
15.2
15.81
2.8
56.5
2
4.5
2.401
4.9
67.3
15.1
16.17
3.3
49.0
3
5.0
2.412
3.8
74.8
15.1
16.99
3.6
47.2
4
5.5
2.407
3.2
79.4
15.7
16.71
4.0
41.8
5
6.0
2.398
2.9
82.3
16.5
15.60
4.3
36.3
规范技术标准
——
3-6
65-75
≥14.0
≥5
2-4.5
——
3、马歇尔试验结果分析
①绘制沥青与物理力学指标关系图。
根据上表马歇尔试验结果汇总表，绘制沥青含量与毛体积相对密度、空隙率、饱和度、矿料间隙率、稳定度、流值的关系图如下：
②确定沥青用量初始值1（OAC1）。
从图中得相应于毛体积相对密度最大值的沥青用量a1=5.00%，相应于稳定度最大的沥青用量a2=5.00%，相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量a3=4.70%，相应规定饱和度范围的中值沥青用量a4=4.70%。
OAC1=（5.00%+5.00%+4.70%+4.70%）/4=4.85%
③确定沥青用量初始值2（OAC2）。
由图得各指标符合沥青混合料技术指标的沥青用量范围：
OACmin=4.30%OACmax=5.00%
OAC2=（4.30%+5.00%）/2=4.65%
④综合确定最佳沥青用量（OAC）。
按沥青最佳用量初始值OAC1=4.85%检查各项指标均能符合粗型密级配沥青混凝土混合料要求，由OAC1和OAC2的综合确定沥青最佳用量OAC=4.75%。
四、水稳定性检验
采用沥青含量为4.75%制备试件，在浸水48h后测定马歇尔稳定度，试验结果如下：
沥青混合料水稳定性试验结果
试验项目
浸水马歇尔试验残留稳定度
冻融劈裂试验残留强度比
沥青含量
（%）
马歇尔稳定度
SM（kN）
浸水马歇尔稳定度
SM1（kN）
浸水残留稳定度
SM0（%）
未经冻融循环RT1（MPa）
冻融循环RT2（MPa）
冻融劈裂抗拉强度比（%）
4.75
16.05
14.88
93
1.02
0.92
90
规范要求
——
——
≥85
——
——
≥80
从上表试验结果可以看出，OAC=4.75%沥青含量水稳定性检验结果符合改性沥青混合料（AC-16C）水稳定性的要求。
五、高温稳定性检验
同样，以沥青含量为4.75%制备试件进行车辙试验，试验结果如下：
沥青混合料高温稳定性试验结果
沥青含量（%）
试验温度（℃）
试验轮压（MPa）
试验条件
动稳定度DS（次/mm）
4.75
60
0.7
不浸水
4651
规范要求
——
——
——
≥2800
从上表试验结果可以看出，OAC=4.75%沥青含量动稳定性检验结果符合普通沥青混合料（AC-16C）动稳定度的要求。
六、推荐的目标配合比
根据室内试验结果，综合各项技术指标的要求，并结合经济考虑全面权衡，根据委托单位提供的矿料级配，经过马歇尔试验及其相关的验证试验，推荐的目标配合比为：
最佳沥青含量为4.75%，最佳油石比为5.00%，试件毛体积相对密度为2.408（毛体积密度为2.401g/cm3），确定矿质混合料组成为：
材料名称
1#碎石
（9.5mm～19.0mm）
2#碎石
（4.75mm～9.5mm）
3#碎石
（0mm-4.75mm）
级配编号
掺配比例
（%）
40
15
45
第2组级配
七、结束语
根据委托方要求及有关技术规范，我们已完成粗型密级配沥青混凝土混合料（AC-16C）的目标配合比设计。
在进行生产配合比试验时，应根据拌和楼的实际情况选用适当孔径的振动筛，并结合拌和机的除尘效果，适当增减矿粉的掺量，以便生产配合比的混合矿料的级配尽可能与目标配合比的级配一致。
公路管理局中心试验室
2010年6月18日
负责人：
审核：
编写：
试验：
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