SMA13生产配合比.docx
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SMA13生产配合比
贵州省开阳至息烽高速公路第KXLM合同段
路面工程
沥青混凝土上面层
(SMA-13)
生产配合比设计报告
项目名称:
开息高速公路KXLM合同段
施工单位:
贵州省公路工程集团有限公司
监理单位:
重庆市交通工程监理咨询有限责任公司
沥青混凝土上面层SMA-13生产配合比设计
一、设计依据
1、《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004
2、《公路路基路面现场测试规程》JTGE60-2008
3、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011
4、《公路工程集料试验规程》JTGE42-2005
5、《公路土工试验规程》JTGE40-2007
6、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004
7、《两阶段施工图设计》路面专册
二、原材料
1、沥青为贵州塔里木有限公司生产的SBS改性沥青,沥青的三大指标如下:
沥青的主要技术性质试验结果表一
试验项目
规范要求
试验结果
针入度(0.1mm)(25℃、100g、5s)
40~60
51.5
延度(5℃、5cm/min)(cm)
>20
31
软化点(℃)(环球法)
≥60
76.0
与矿料的粘附性
≥5级
5级
相对密度
实测
1.022
2、细集料
采用中心料场生产的砂(0-3mm)、碎石(3-5mm),
3、粗集料
采用息烽永胜玄武岩路料有限公司生产的玄武岩(5-10mm)、玄武岩(10-15mm),
4、填料
采用贵州省清镇市川江建材有限公司生产的矿粉,纤维是由上海葵非国际贸易有限公司代理的德国进口CFF路用木质纤维(用量为矿料总质量的0.35%),以上材料的各项试验结果见表二、表三、表四、表五、表六。
SMA-13型沥青砼上面层粗集料试验结果表二
指标
规范要求
试验结果
备注
级配
符合设计
合格
/
密度
碎石(3-5mm)
≥2.6
表观相对密度
2.706
/
毛体积相对密度
2.652
玄武岩(5-10mm)
≥2.6
表观相对密度
2.918
/
毛体积相对密度
2.828
玄武岩(10-15mm)
≥2.6
表观相对密度
2.916
/
毛体积相对密度
2.828
吸水率(%)
碎石(3-5mm)
≤2.0
0.75
/
玄武岩(5-10mm)
≤2.0
1.10
/
玄武岩(10-15mm)
≤2.0
1.06
/
压碎值(%)
玄武岩(9.5-13.2mm)
≤26
12.8
水洗法小于0.075mm颗粒含量(%)
碎石(3-5mm)
≤1.0
0.6
/
玄武岩(5-10mm)
≤1.0
0.5
/
玄武岩(10-15mm)
≤1.0
0.4
/
细集料试验结果表表三
指标
规范要求
试验结果
筛分
符合设计
合格
表观相对密度
≥2.5
2.710
毛体积相对密度
2.616
砂当量不小于(%)
≥60
66
小于0.075mm含量(%)
2.4
填料矿粉试验结果表表四
指标
规范要求
试验结果
表观相对度
≥2.50
2.720
亲水系数(%)
<1
0.7
塑性指数
﹤4
3.1
外观
无团粒结块
无团粒结块
粒度范围
<0.60(mm)(%)
<0.15(mm)(%)
<0.075(mm)(%)
100
90-100
75-100
100
91.6
80.0
木质素纤维表五
名称
密度
木质素纤维*
0.75
*注:
纤维密度由厂家提供。
VCADRC测试结果表六
级配类型
捣实容重(t/m3)
4.75mm通过百分率(%)
粗集料毛体积密(g/cm3)
粗集料骨架间隙率VCADRC(%)
SMA-13
1.71
26.2
2.825
39.5
由以上数据计算VCADRC=(1-ρ/ρb)×100=(1-1.71/2.825)×100=39.5
三、拌和楼生产配合比调试
SMA-13型沥青砼生产采用JD3000型拌和楼一台,以目标配合比的比例进料,冷料仓的出料口为固定尺寸,仅用变量电机带动小皮带转速调整冷料进料比例,使各冷料按设计比例进入烘干筒进行烘干。
冷料调整正确后,经加热烘干提升进入热料仓进行二次筛分。
矿料根据不同粒级进入五个热料仓,根据试验室对五个热料仓材料进行水洗法筛分的结果,利用计算机进行计算确定JD3000型各热料仓的比例为:
矿粉(0-0.6mm):
砂(0-3mm):
碎石(3-5mm):
玄武岩(5-10mm):
玄武岩(10-15mm)=11:
11:
5:
30:
43
热料仓的密度结果汇总表七
密度
矿粉(0-0.6mm)
砂(0-3mm)
碎石(3-5mm)
玄武岩(5-10mm)
玄武岩(10-15mm)
JD3000型
毛体积相对密度
2.720
2.616
2.652
2.828
2.828
表观相对密度
2.710
2.706
2.918
2.916
四、确定最佳油石比
按最佳油石比5.9%以0.3%为变量,纤维用量为矿料总质量的0.35%,按热料仓集料比例拌制三组混合料,其试验结果如下:
马歇尔击实试验汇总及试验结果图表八
油石比(%)
稳定度(KN)
流值(mm)
空隙率(%)
VMA(%)
VCAmix
饱和度
(%)
毛体积相对密度
最大理论相对密度
5.6
10.37
3.21
4.6
16.6
39.4
72.0
2.451
2.570
5.9
10.19
3.56
4.0
16.6
39.4
76.0
2.457
2.559
6.2
9.84
3.77
3.6
16.9
39.7
78.5
2.455
2.548
SMA-13要求
≥6
3~4.5
≥16.5
≤VCADRC
75~85
根据以上结果的曲线走势,求得最佳油石比为5.9%。
五、最佳油石比为5.9%时,验证其粗集料骨架间隙率,由以上数据用计算法计算各项检测指标如下:
5.1粗集料捣实骨架间隙率VCADRC
VCADRC=(1-ρ/ρb)×100
=(1-1.71/2.825)×100=39.5
5.2计算矿料的合成毛体积相对密度γsb
γsb=100/(p1/γ1+p2/γ2+……pn/γn)
=100/(11/2.720+11/2.616+5/652+30/2.828+43/2.828)=2.782
5.3计算矿料的合成表观相对密度γsa
γsa=100/(p1/γ1’+p2/γ2’+……pn/γn’)
=100/(11/2.720+11/2.710+5/2.706+30/2.918+43/2.916)=2.859
5.4计算合成矿料吸水率Wx
Wx=(1/γsb-1/γsa)×100
=(1/2.782-1/2.859)×100=0.968
5.5合成矿料沥青吸收系数C
C=0.033Wx2-0.2936Wx+0.9339
=0.033×0.968×0.968-0.2936×0.968+0.9339=0.681
5.6计算矿料有效相对密度γse
γse=C×γsa+(1-C)×γsb
=0.681×2.859+(1-0.681)×2.782=2.834
5.7计算粗集料混合平均毛体积密度γca
γca=(P1+P2+……+Pn)/(P1/γ1+P2/γ2+……+Pn/γn)
=(30+43)/(30/2.828+43/2.828)=2.828
5.8计算混合料的最大理论相对密度
γt=(100+pa+Px)/(100/γse+pa/γb+Px/γx)
=(100+5.9+0.35)/(100/2.834+5.9/1.022+0.35/0.75)=2.559
5.9计算试件空隙率VV
VV=(1-γf/γt)×100=(1-2.457/2.559)×100=4.0
5.10计算试件矿料间隙率VMA
VMA=(1-γf/γsb×Ps/100)×100
=(1-2.457/2.782×94.45/100)×100=16.6
5.11计算试件有效沥青饱和度VFA
VFA=(VMA-VV)/VMA×100
=(16.6-4.0)/16.6=75.9
5.12计算各种矿料占沥青混合料总质量的的百分率之和(%)PS
已知沥青用量Pb=5.55%,可得:
PS=100-Pb=100-(5.9/(100+5.9+0.35)×100)=94.45
5.13计算级配中4.75mm筛余量PA4.75,即100减去4.75mm通过率
PA4.75=100-26.2=73.8
5.14计算矿料中所有粗集料质量占沥青混合料总质量的百分率(%)PCA
PCA=PS×PA4.75/100
=94.45×73.8/100=69.7
5.15计算粗集料骨架间隙率VCAmix
VCAmix=100-γf/γca×PCA
=100-2.457/2.828×69.7=39.4
经计算:
粗集料骨架间隙率VCAmix≤VCADRC,满足设计要求。
六、由求得的最佳油石比5.9%进行马歇尔、谢伦堡析漏、肯塔堡飞散、车辙等试验,结果见表九、表十、表十一、表十二。
最佳油石比浸水马歇尔试验表九
油石比(%)
稳定度(KN)
流值(mm)
空隙率(%)
VMA(%)
VCAmix
饱和度
(%)
毛体积相对密度
残留稳定度(%)
5.9
10.19
3.43
4.0
16.6
39.4
76.0
2.457
87.9
SMA-13要求
≥6
3~4.5
≥16.5
≤VCADRC
75~85
≥80
谢伦堡析漏试验表十
沥青混合料类型
油石比
(%)
析漏1
(%)
析漏2
(%)
析漏3
(%)
平均
(%)
要求
(%)
SMA-13
5.9
0.05
0.07
0.07
0.06
≤0.1
肯塔堡飞散试验表十一
沥青混合料类型
油石比
(%)
飞散1
(%)
飞散2
(%)
飞散3
(%)
平均
(%)
要求
(%)
SMA-13
5.9
2.5
2.3
2.0
2.3
≤15
车辙试验表十二
沥青混合料类型
油石比
(%)
动稳定度DS(次/mm)
动稳定度DS(次/mm)
动稳定度DS(次/mm)
平均(次/mm)
要求
(%)
SMA-13
5.9
5431
5575
5339
5448
≥5000
经试验:
最佳油石比为5.9%时,此沥青混合料马歇尔、谢伦堡析漏、肯塔堡飞散、车辙等指标均满足设计及规范要求。
七、JD3000型拌和楼试拌验证
根据设计要求,按以下比例进行试拌:
矿粉(0-0.6mm):
砂(0-3mm):
碎石(3-5mm):
玄武岩(5-10mm):
玄武岩(10-15mm)=11:
11:
5:
30:
43,纤维用量为矿料总质量的0.35%,最佳油石比为5.9%。
试验结果见表十三、表十