SMA13目标配合比设计报告.docx

资源描述

SMA13目标配合比设计报告.docx

《SMA13目标配合比设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SMA13目标配合比设计报告.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

SMA13目标配合比设计报告.docx

SMA13目标配合比设计报告

SMA-13沥青玛蹄脂碎石

目标配合比设计报告

1概述

1.1概述

汪清至延吉段高速公路建设项目GSZ03合同段由长春市政建设（集团）有限公司承建，其桩号范围为K36+000~K55+741，路线总长度为19.741Km。

SMA-13上面层施工面积为513942m2。

设计文件给定沥青种类为SBSI-C类改性沥青，沥青产地盘锦，碎石产地凉水石场，矿粉产地磐石，消石灰产地图们，机制砂产地安图，木质素纤维厂家为吉林省宝恒木质素纤维有限责任公司。

经自检及总监办验证，原材料各项指标符合设计要求，可以用于SMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层施工。

1.2设计依据

本合同段沥青混合料配合比设计采用现行规范规定的马歇尔法进行设计，设计采用的有关技术规程和依据有：

（1）《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）

（2）《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）

（3）《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）

（4）《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）

（5）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）

（6）《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008）

（7）《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》（SHCF40-01-2002）

1.3原材料来源

本项目上面层SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比设计试验所采用的集料为凉水石场生产的玄武岩，集料粒径规格分别为9.5-13.2mm、4.75-9.5mm；机制砂规格S15（0-4.75mm）；矿粉为磐石石粉厂生产；消石灰产地图们；沥青采用延边路兴沥青储运站提供的盘锦产SBSI-C类改性沥青。

2原材料试验

2.1沥青

沥青试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000的要求和方法进行，沥青性能指标试验结果和设计要求见表2-1所列。

SBSI-C类改性沥青沥青试验结果表2-1

项目

试验结果

设计要求

试验依据

针入度（25℃，100g，5s，0.1mm）

66.7

60～80

T0604-2000

延度（5cm/min，15℃，cm）

68.6

≥30

T0605-1993

软化点（℃）

70.9

T0606-2000

密度（25℃）

1.018

实测

T0603-1993

试验结果表明：

盘锦产SBSI-C类改性沥青各项检测指标均符合本项目技术要求。

2.2沥青与集料的粘附性

沥青与粗集料粘附性试验采用按T0616-1993中规定的水浸法，其试验结果如表2-2所列。

沥青与集料粘附性试验结果表2-2

沥青与集料粘附性

试验后石料表面上沥青膜剥落情况

粘附性等级

沥青膜完全保存，剥离面积百分率接近于0

2.3集料

集料试验严格按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）的方法进行，粗、细集料试验结果和设计要求分别见表2-3、2-4所列。

粗集料试验结果表2-3

试验项目

单位

试验结果

设计要求

试验依据

洛杉矶磨耗损失

％

合格

≯30

T0317－2005

压碎值

％

15.2

≯28

T0316－2005

表观相对密度

9.5-13.2mm碎石

2.847

≮2.50

T0304－2005

4.75-9.5mm碎石

2.836

毛体积相对密度

9.5-13.2mm碎石

2.809

T0304－2005

4.75-9.5mm碎石

2.794

吸水率

9.5-13.2mm碎石

％

0.9

≯3.0

T0307－2005

4.75-9.5mm碎石

1.2

软石含量

％

2.4

≯5

T0320－2000

针片状颗粒含量

9.5-13.2mm碎石

％

1.7

≯18

T0312－2005

4.75-9.5mm碎石

2.6

水洗法＜0.075mm颗粒含量

9.5-13.2mm碎石

％

0.4

≯1

T0310－2005

4.75-9.5mm碎石

0.6

细集料试验结果表2-4

试验项目

单位

试验结果

设计要求

试验依据

表观相对密度

2.701

≮2.50

T0330－2005

毛体积相对密度

2.687

砂当量

％

≮60

T0334－2005

粗糙度

41.1

≯30

T0349－2005

由表2-3和表2-4试验结果可见：

粗、细集料各项检测指标均符合本项目技术要求。

2.4矿粉及消石灰试验

矿粉及消石灰试验项目按《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）规定的方法进行试验，其结果见表2-5所列。

矿粉及消石灰技术指标表2-5

试验项目

单位

试验结果

设计要求

试验依据

表观相对密度

矿粉

2.689

≮2.50

T0352-2000

消石灰

2.352

矿粉亲水系数

0.6

＜1

T0353-2000

含水量

％

0.36

≯1

T0332-2005

塑性指数

3.4

＜4

T0354-2000

粒度范围＜0.6mm

矿粉

％

100

T0351-2000

消石灰

100

＜0.15mm

矿粉

95.7

90～100

消石灰

95.1

＜0.075mm

矿粉

83.6

75～100

消石灰

84.1

由表2-5试验结果可见：

矿粉及消石灰各项检测指标均符合本项目技术要求。

2.5纤维稳定剂

木质素纤维试验项目按JT/T533-2005的方法进行试验，其结果见表2-6所列。

木质素纤维技术指标表2-6

试验项目

单位

实测值

规范要求

筛分析

纤维长度

小于6

不大于6

通过0.85mm筛

92.6

85±10

通过0.425mm筛

72.6

65±10

通过0.106mm筛

33.8

30±10

含水率

2.1

不大于5

PH值

7.3

7.5±1.0

吸油率

倍

7.0

不小于纤维质量的5倍

灰分含量

21.2

18±5

由表2-6试验结果可见：

木质素纤维的各项检测指标均符合规范及设计文件的技术标准要求，三种级配的木质素纤维掺量均按照沥青混合料总质量的0.3%进行掺配。

3SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比设计

根据本项目实际情况和工期安排，本合同段沥青玛蹄脂碎石配合比设计采用马歇尔试验法。

根据规范参考以及其他项目的成功经验，初步拟定油石比为6.2%，按照5.9%、6.2%。

6.5%的油石比进行三个矿料级配进行试验，在三个级配完成后进行优选，以确定各种材料的最佳组成，使之既能满足路面性能要求，又能符合经济性。

调整三种不同的矿料级配曲线，分别测定粗集料骨架部分的毛体积相对密度、粗集料骨架部分的松方密度、粗集料骨架松装间隙率VCADRC见下表

级

配

9.5-13.2

mm碎石

4.75-9.5

mm碎石

机

制

砂

矿

粉

消

石

灰

粗集料骨架毛体积相对密度

捣实法测定的骨架松方密度

（g/cm3）

VCADRC

2.830

1.659

41.4

2.830

1.662

41.3

2.830

1.665

41.2

根据以上测定结果，参照施工技术规范初选油石比6.2%，双面击实各50次制作马歇尔试件，对以上三种级配的混合料测定各项体积及物理指标。

3.1级配1

1、原材料筛分及合成级配

各种矿料级配和（级配1）合成矿料级配如表3-1所列。

SMA-13合成矿料级配组成（级配1）表3-1

3、马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定

①（级配1）马歇尔试验

级配1各油石比马歇尔结果见表3-2。

（级配1）马歇尔试验结果表3-2

注：

1）沥青加热温度控制在170℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为190～220℃；混合料拌和温度为180℃，上下浮动±5℃；击实温度为155～165℃；混合料废弃温度195℃；

2）沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。

②最佳沥青用量确定

根据以上马歇尔试验结果，结合实践经验和本项目交通量、气候条件，综合确定SMA-13目标配合比（级配1）的油石比为：

OAC=6.2%。

4、最佳油石比马歇尔试验

根据确定的各种矿料比例、级配和最佳油石比进行了马歇尔试件制作，并对其进行相关试验，其试验结果如表3-3所列。

SMA-13（级配1）最佳油石比马歇尔试验结果表3-3

注：

1）沥青加热温度控制在170℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为180～200℃；混合料拌和温度为180℃，上下浮动±5℃；击实温度为170～180℃；混合料废弃温度195℃；

2）沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。

由表3-3可见，最佳油石比马歇尔试验结果的各项体积指标均符合设计及规范技术要求。

5、配合比性能检验

根据已确定的各种矿料级配和油石比进行了残留稳定度、动稳定度、谢伦堡沥青析漏、室内渗水、室内构造深度，以判断目标配合比的综合性能，试验结果如表3-4所列。

SMA-13（级配1）配合比性能检验试验结果表3-4

油石比

检测项目

单位

试验结果

技术要求

备注

6.2%

残留稳定度

93.9

不小于80

动稳定度

次/mm

4733

不小于3000

谢伦堡沥青析漏

0.04

小于0.1

渗水试验

mL/min

小于20

室内检验

构造深度

0.7

0.8-1.5

室内检验

由表3-4可见，SMA-13（级配1）沥青玛蹄脂碎石的各项指标除构造深度小于要求外，其余均符合要求。

3.2级配2

1、原材料筛分及合成级配

各种矿料级配和（级配2）合成矿料级配如表3-5所列。

SMA-13合成矿料级配组成（级配2）表3-5

3、马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定

①（级配2）马歇尔试验

级配2各油石比马歇尔结果见表3-6。

（级配2）马歇尔试验结果表3-6

注：

2）沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。

②最佳沥青用量确定

根据以上马歇尔试验结果，结合实践经验和本项目交通量、气候条件，综合确定SMA-13目标配合比（级配2）的油石比为：

OAC=6.2%。

4、最佳油石比马歇尔试验

根据确定的各种矿料比例、级配和最佳油石比进行了马歇尔试件制作，并对其进行相关试验，其试验结果如表3-7所列。

SMA-13（级配2）最佳油石比马歇尔试验结果表3-7

注：

2）沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。

由表3-7可见，最佳油石比马歇尔试验结果的各项体积指标均符合设计及规范技术要求。

5、配合比性能检验

根据已确定的各种矿料级配和油石比进行了残留稳定度、动稳定度、谢伦堡沥青析漏、室内渗水、室内构造深度，以判断目标配合比的综合性能，试验结果如表3-8所列。

SMA-13（级配2）配合比性能检验试验结果表3-8

油石比

检测项目

单位

试验结果

技术要求

备注

6.2%

残留稳定度

94.6

不小于80

动稳定度

次/mm

5779

不小于3000

谢伦堡沥青析漏

0.02

小于0.1

渗水试验

mL/min

小于20

室内检验

构造深度

1.05

0.8-1.5

室内检验

由表3-8可见，SMA-13（级配2）沥青玛蹄脂碎石的各项指标均符合设计及规范要求。

3.3级配3

1、原材料筛分及合成级配

各种矿料级配和（级配3）合成矿料级配如表3-9所列。

SMA-13合成矿料级配组成（级配3）表3-9

3、马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定

①（级配3）马歇尔试验

级配3各油石比马歇尔结果见表3-10。

（级配3）马歇尔试验结果表3-10

注：

2）沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。

②最佳沥青用量确定

根据以上马歇尔试验结果，结合实践经验和本项目交通量、气候条件，综合确定SMA-13目标配合比（级配3）的油石比为：

OAC=6.5%。

4、最佳油石比马歇尔试验

根据确定的各种矿料比例、级配和最佳油石比进行了马歇尔试件制作，并对其进行相关试验，其试验结果如表3-11所列。

SMA-13（级配3）最佳油石比马歇尔试验结果表3-11

注：

2）沥青混合料理论最大相对密度采用计算法得到。

由表3-11可见，最佳油石比马歇尔试验结果的各项体积指标均符合设计及规范技术要求。

5、配合比性能检验

根据已确定的各种矿料级配和油石比进行了残留稳定度、动稳定度、谢伦堡沥青析漏、室内渗水、室内构造深度，以判断目标配合比的综合性能，试验结果如表3-12所列。

SMA-13（级配3）配合比性能检验试验结果表3-12

油石比

检测项目

单位

试验结果

技术要求

备注

6.2%

残留稳定度

89.5

不小于80

动稳定度

次/mm

5351

不小于3000

谢伦堡沥青析漏

0.09

小于0.1

渗水试验

mL/min

小于20

室内检验

构造深度

1.14

0.8-1.5

室内检验

由表3-12可见，SMA-13（级配3）沥青玛蹄脂碎石的谢伦堡沥青析漏超出规范要求，构造深度小于规范要求外，其余指标均合格。

3.4SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比试验结果汇总表

SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比三个级配的试验结果汇总于表3-13。

沥青玛蹄脂碎石目标配合比设计试验结果表3-13

结构类型

级配1

级配2

级配3

SMA-13设计要求

油石比（％）

6.2

6.5

试件相对密度

实际

2.435

2.440

2.427

理论

2.529

2.530

2.521

空隙率（％）

3.7

3.6

3.7

3～4

间隙率（％）

17.3

17.2

17.9

≥17

饱和度（％）

78.5

79.3

79.4

75～85

粗集料松装间隙率（%）

41.4

41.3

41.2

骨架间隙率（%）

41.2

39.0

38.1

≤VCADRC

稳定度（KN）

6.61

6.84

6.18

≥6.0

流值（0.1mm）

37.4

27.3

49.7

动稳定度（次/mm）

4733

5779

5351

3000

残留稳定度MS0（％）

93.9

94.6

89.5

≥80

谢伦堡沥青析漏（％）

0.04

0.02

0.09

小于0.1

渗水试验（mL/min）

小于20

构造深度（mm）

0.7

1.05

1.14

0.8-1.5

4SMA-13沥青混凝土目标配合比推荐方案

4.1配合比比选

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的规定与设计文件对SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料性能指标的技术要求，分别对以上三个设计方案的沥青混合料进行了试验分析，各试验数据见表3-13所列。

根据表3-13中所列试验结果，对各方案进行比选，以推荐出本项目SMA-13沥青混合料目标配合比最优方案。

1、级配1与级配2的比较

级配1与级配2混合料：

由表3-1及表3-5可知，级配1与级配2的关键控制筛孔4.75mm通过率分别为31.6％和29.3％,可见级配2较级配1粗。

根据级配1与级配2目标配合比设计结果，就以下几个方面对此两个方案进行比较。

①体积指标：

级配1与级配2的最佳油石比、空隙率、饱和度、矿料间隙率和粗集料骨架间隙率分别为6.2%和6.2%，3.7％和3.6％，78.5%和79.3%，17.3%和17.2%，41.4%＞41.2%和41.3%＞39.0%。

从两个方案的的体积指标来看，各指标均能满足设计要求。

②其他指标：

由表3-16中试验结果可知，级配1与级配2的残留稳定度分别为93.9%和94.6%，级配1的残留稳定度略小；级配1与级配2的动稳定度分别为4733次/mm和5779次/mm，级配2明显优于级配1；谢伦堡沥青析漏试验结果级配1与级配2分别为0.04%和0.02%，级配2优于级配1；构造深度试验结果级配1与级配2分别为0.7%和1.05%，级配2明显优于级配1；两个级配的渗水试验结果接近，均符合规范要求。

综合两个方案的级配曲线和以上几点比较、以及本项目的相关要求和特点，级配2的综合性能明显优于级配1。

2、级配2与级配3的比较

级配1与级配2混合料：

由表3-5及表3-9可知，级配1与级配2的关键控制筛孔4.75mm通过率分别为29.3％和27.8％,可见级配3较级配2偏粗。

根据级配2与级配3目标配合比设计结果，就以下几个方面按照上述方法再次对两个方案进行比较。

①体积指标：

级配2与级配3的最佳油石比、空隙率、饱和度、矿料间隙率和粗集料骨架间隙率分别为6.2%和6.5%，3.6％和3.7％，79.3%和79.4%，17.2%和17.9%，41.3%＞39.0%和41.2%＞38.1%。

从两个方案的的体积指标来看，各指标均能满足设计要求，但级配3的油石比明显大于级配2。

②其他指标：

由表3-16中试验结果可知，级配2与级配3的残留稳定度分别为94.6%和89.5%，级配3的残留稳定度明显小于级配2；级配2与级配3的动稳定度分别为5779次/mm和5351次/mm，级配2高于级配3；谢伦堡沥青析漏试验结果级配2与级配3分别为0.02%和0.09%，级配2明显优于级配3；构造深度试验结果级配2与级配3分别为1.05%和1.14%，级配3优于级配2；级配2与级配3的渗水试验结果分别为18mL/min和12mL/min接近，级配3优于级配2。

综合两个方案的级配曲线和以上几点比较、以及本项目的相关要求和具体施工控制情况，级配2的综合性能优于级配3。

通过对以上三个方案的矿料级配、体积指标和沥青混合料整体性能进行综合比较，最终选定级配2作为本项目SMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层的目标配合比。

4.2推荐方案

SMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层目标配合比设计方案推荐使用级配2，各种矿料比例、油石比和矿料合成级配如表4-1所列。

SMA-13沥青玛蹄脂碎石目标配合比级配组成表4-1

矿料组成比例

推荐方案

9.5-13.2mm:

4.75-9.5mm:

机制砂:

矿粉:

消石灰:

木质素纤维：

油石比＝

47%:

33%:

9%:

10%:

1%:

0.3%:

6.2%

目标

合成级配

通过下列筛孔（mm）质量百分率（%）

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

推荐方案

100

97.8

64.3

29.3

19.9

17.4

15.5

14.6

13.6

10.5

后附相关试验资料

汪延高速公路建设项目GSZ03合同段工地试验室

2011-9-1

展开阅读全文