AC25沥青配合比设计.pdf

精选文档—沥青混合料综合设计试验报告专业：材料科学与工程班级：1 班学号：631301030109 姓名：邱 麟 栋指 导 老 师 ：黄维蓉、赵可完 成 时 间： 2016 年 5 月—2016 年 7 月精选文档—目录1. 设计试验目的与内容 ........................... 1 1.1 试验目的： ....................................... 1 1.2 试验内容： ....................................... 2 2. 验原材料的选择与检测 ......................... 2 2.1 沥青 ............................................. 2 2.2 粗、细集料 ....................................... 3 2.3 填料 ............................................. 3 3. 矿质混合料配合比设计 ......................... 4 3.1 矿料筛分与级配曲线 . ............................... 4 3.2 最佳油石比的确定 . ................................. 6 4. 配合比设计试验 .............................. 14 4.1 浸水马歇尔试验 . .................................. 14 4.2 冻融劈裂试验 ..................................... 14 4.3 车辙试验 ........................................ 14 4.4 沥青混合料低温抗裂性检验. ........................ 17 4.5 渗水试验 ........................................ 17 5. 配合比设计结论 ............... 错误 ! 未定义书签。

6. 沥青混合料综合设计试验体会. .................. 19 精选文档—AC-25 型沥青混合料目标配比设计报告1. 设计试验目的与内容1.1 试验目的：随着国内外交通事业的不断发展，沥青路面在道路工程中所占比例日益增加，对于路面而言， 随着沥青与沥青混合料的使用品质不断提高，路面形式不断翻新和发展，如从砂石路面，块石路面逐渐演变为沥青贯入式、沥青碎石路面、碾压混凝土路面直至高速公路沥青路面及各类新型沥青路面但随着交通量逐年递增，重载、超载车辆的比例日益增加， 使得交通对沥青路面的要求也愈来愈高，面对这一现状，传统的沥青路面已经不能适应现代化公路的需求沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称按材料组成及结构分为连续级配、 间断级配混合料按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料等按公称最大粒径的大小可分为特粗式( 公称最大粒径大于 31.5mm) 、粗粒式 ( 公称最大粒径等于或大于26.5mm)、中粒式 (公称最大粒径 16mm 或 19mm) 、细粒式 ( 公称最大粒径 9.5mm或 13.2mm)、砂粒式 (公称最大粒径小于9.5mm)沥青混合料。

按制造工艺分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、再生沥青混合料等了解熟悉材料的组成结构、基本技术性质（包括力学性质、物理性质、化学性质、工艺性质等）掌握热拌沥青混合料的设计方法，利用所学理论知识，参照规范推荐的设计方法， 选择合适的原材料， 通过试验设计满足工程要求的下面层AC-25类型的沥青混合料在原材料（沥青、矿料）选择好的基础上，掌握矿质混合料的组成设计， 明确目标级配范围 在此基础上熟悉沥青混合料的拌合、马歇尔试件成型、沥青混合料的技术性质（包括路用性能试验方法、试验参数、试验结果计算与分析等） ；同时了解各地区的气候分区、 降雨量和各季节的气温等，在进行综合设计试验时各等级公路的交通量、设计车速等也必须考虑通过理论知识和参考文献的学习，得知重庆处于为夏热冬温地区，气候分区为 1-4-1 ，本地年平均温在18℃左右，冬季平均气温在6-8℃，7 月最高气温均在 35℃以上，常年降雨量在 1000-1450mm ，满足气候分区为 1-4-1 的特征所以将本溪综合设计试验背景设定在重庆地区的一级公路上，该公路沥青路面层采用精选文档—三层结构，其线路处于通向西南各省的国道，车辆通行量大，车速普遍较快，路面窄弯道多。

设计时下面层采用AC-25型沥青混合料，设计空隙率为3%-6% ，沥青采用 70＃A 级沥青，粗集料选用花岗岩，集料粒径为4.75 ～9.5mm 9.5～19mm 19～25mm 细集料 0mm ～4.75m 的石灰岩机制砂，填料选用矿粉1.2 试验内容：1. 根据气候条件、交通特性等选择原材料2. 根据所选原材料设计AC-25型沥青混合料，进行试验确定其最佳油石比3. 在最佳油石比下，进行配合比设计检验2. 验原材料的选择与检测2.1 沥青根据大量试验研究表明， 针对高温地区因此本次课程设计选用道路石油沥青AH-70沥青，其主要质量技术见表1 表 1 重交通道路石油沥青AH-70 试验结果项目试验结果设计要求试验依据针入度（ 25℃， 100g， 5s ， 0.1mm ）66 60～80 T0604 针入度指数P.I -0.5 -1.0 ～1.0 延度（ 5cm/min，10℃， cm）脆断≥15T0605 延度（ 5cm/min，15℃， cm）＞100 ≥100软化点（℃）46.5/47.3 47～54 T0606 动力粘度（ 60℃， Pa.s ）- 180～240 T0620 运动粘度（ 135℃， Pa.s）0.449 - T0619 闪点（℃）＞260 ≥260T0611 含蜡量（蒸馏法）（% ）1.7 ≯2.2T0615 溶解度（ % ）99.8 ≥99.5T0607 密度（ 15℃）1.037 - T0603 旋转薄膜加热试验（ 163℃，5h）T0610 质量损失（ % ）0.17 ≯±0.8残留针入度比（% ）61 ≥61 T0604 残留延度（ 5cm/min，10℃， cm）10 ≥6T0605 残留延度（ 5cm/min，15℃， cm）66.3 ≥50 精选文档—2.2 粗、细集料集料在沥青混合料中起着骨架和填充的作用，所具有的特性对沥青混合料高温稳定性能的影响尤为明显。

通常破碎、坚硬、纹理粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的集料， 经压实后集料颗粒间能够形成紧密的嵌挤作用，增大沥青混合料的内摩阻角，相应沥青混合料的高温稳定性较好对于改性沥青混合料应有适当的颗粒组成，并与改性沥青有良好的粘附性因此本次课程设计粗集料采用重庆地区常用的破碎卵石（花岗岩） ，集料粒径为4.75 ～9.5mm 9.5～19mm 19 ～25mm,细集料采用石灰岩机制砂，主要质量技术指标见下表2，表 3 表 2 粗集料的技术指标试验项目单位试验结果规范标准试验依据洛杉矶磨耗损失% - ≯30T0317压碎值% 19.8 ≯25T0316粘附性级4 ≮4T0616表观相对密度19～25mm 碎石- 2.749 （实测）≮2.50T03049.5 ～19mm 碎石2.745 （实测）4.75 ～9.5 mm 碎石2.742 （实测）吸水率19～25mm 碎石% 0.38 ≯2.0T03079.5 ～19mm 碎石0.30 4.75 ～9.5 mm 碎石0.37 坚固性% - ≯12T0314冲击值% - ≯28T0322软石含量% - ≯5T0320针片状颗粒含量（混合料）其中粒径大于9.5 mm 其中粒径小于9.5 mm % 10.1 9.3 10.9 ≯18≯15≯20T0312水洗法＜0.075 mm 颗粒含量19～ 25mm 碎石% 0.5 ≯1T03109.5 ～19mm 碎石0.6 4.75 ～9.5 mm 碎石0.7 精选文档—各种集料的毛体积相对密度19～ 25mm 碎石-2.720 （实测）实测T03049.5 ～19mm 碎石2.722 （实测）4.75 ～9.5 mm 碎石2.714 （实测）表 3 细集料的技术指标试验项目单位试验结果规范标准试验依据表观相对密度-2.727 （实测）≮2.50T0328毛体积相对密度- 2.701 （实测）- T0304紧装密度g/cm31.696 - T0331砂当量% 61 ≮60T0334坚固性% - ≯12T0340亚甲蓝值g/cm3 - ≯25T0349棱角性 (流动时间 ) s - ≮30T03452.3 填料填料用于填充空隙， 由此减少最佳沥青含量； 使集料级配满足要求； 增加稳定度；改善沥青与集料间的粘结。

通常填料会降低沥青用量， 增加密实度和稳定度针对沥青混合料填料的要求， 本次课程设计的填料采用石灰岩等憎水性石料经磨细得到的矿粉，生产矿粉的原石料无泥土杂质主要质量技术指标见下表4表 4 矿粉的技术指标试验项目单位试验结果规范标准试验依据表观相对密度- 2.773（实测）≮2.50T0352 矿粉亲水系数- ＜1 ＜1 T0353 含水量% 0.09 ≯1T0332塑性指数- 2 ＜4 T0354粒度范围＜ 0.6 mm＜0.15 mm＜0.075 mm % 100 93.5 79.5 100 90~100 75~100 T0351精选文档—3 矿质混合料配合比设计3.1 矿料筛分与级配曲线依据赵可老师给出的关于AC —25 型沥青混合料的矿料优选级配范围要求和各规格矿料筛分结果并通过Excel 的规划求解法和一定调配得出各矿料的配合比，并画出级配曲线图，分别见下表5、6、7表 5 优选级配范围级配类型通过下列筛孔（mm ）的质量百分率（% ）31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 AC-25 100 95～100 80～90 70～80 60～70 45～55 30～40 22～30 14～20 10～14 7～10 5～8 4～ 6 表 6 矿料筛分结果及级配配合比筛孔尺寸 /mm 31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 19~25 0.17 100 100 13.5 4.66 0.46 0.46 0 0 0 0 0 0 0 9.5~19 0.35 100 100 99.12 74.08 43.36 5.12 3.75 0 0 0 0 0 0 4.75~9.5 0.16 100 100 100 100 100 98.76 14.68 1.8 0.57 0.39 0.34 0.33 0.32 0~4.75 0.26 100 100 100 100 100 100 95.94 67.76 47.92 20.31 7.51 2.09 0.64 矿粉0.06 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 99.93 99.63 89.2 级配上限100 100 90 80 70 55 40 30 20 14 10 8 6 级配中值100 97.5 85 75 65 50 35 26 17 12 8.5 6.5 5 级配下限100 95 80 70 60 45 30 22 14 10 7 5 4 合成级配100.00 100.00 84.99 74.72 63.25 49.67 34.61 23.91 18.55 11.34 8.00 6.57 5.57 精选文档—表 7 级配曲线3.2 最佳油石比的确定配合比设计马歇尔试验技术标准按JTG F40-2004 的规定执行表 8 热拌沥青混合料试件的实验室制作温度沥青标号沥青加热温度矿料加热温度拌合温度试件成型温度70 号160℃175℃150℃145℃3.2.1 计算矿料混合料的合成毛体积相对密度sb和合成表观相对密度sa，合成毛体积相对密度sb：nnsb22111002.7132.6976701.226714..216722. 235720.217100合成表观相对密度sa：精选文档—nnsa22111002.7422.7736277 .226427.216457 .235749.217100式中：1、2、⋯n——为各种矿料相应的毛体积相对密度；——为各种矿料的表观相对密度。

3.2.2 预估沥青混合料的适宜的油石比Pa sbsbaaPP11100*100aabPPP式中： Pa预估的最佳油石比 ( 与矿料总量的百分比 ) ，( ％) ；Pb预估的最佳沥青用量（占混合料总量的百分数）（% ）Pa1已建类似工程沥青混合料的标准油石比，(％)；sb集料的合成毛体积相对密度；1sb已建类似工程集料的合成毛体积相对密度在已建类似工程中标准油石比为3.6%， 合成毛体积相对密度为2.702， 代入式得：63.713.2702.26.311sbsbaaPP5 .3100*100aabPPP3.2.3 确定矿料的有效相对密度se，有效相对密度的se计算：精选文档—709.2037.15 .3563.21005.3100100100bbtbsept——相对于油石比 Pa时，沥青混合料的最大理论相对密度(测得t=2.563) ；se——矿料的有效相对密度，无量纲；b——沥青的相对密度（测得b=1.037） ，无量纲；aP——所计算的沥青混合料中的油石比，％；bP——所计算的沥青混合料的沥青含量3.2.4 测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度f表观相对密度s和吸水率s--表观相对密度是表观密度与同温度水的密度之比值。

f--毛体积相对密度是毛体积密度与同温度水的密度之比值以油石比 4.5%为例，成型 5个马歇尔试件当试件的吸水率小于2% 时，用水中重法测定其表观密度，表干法测定其毛体积密度测得am=1173.5g wm=689.6 fm=1176.9，代入式子：425.26.6895 .11735 .1173waasmmm2.4086.68976.9115.1173wfafmmm式中：am——干燥试件在空气中的质量（g） ；wm——试件在水中的质量（g） ；fm——试件的表干质量（ g） ；w——常温水的密度（ g/cm3） ，约等于 1吸水率（ Sa）是试件吸水体积占沥青混合料毛体积的百分率0.70%6 .6895 .11735 .11731176.9awfafmmmmS精选文档—3.2.5 确定沥青混合料的最大理论相对密度理论最大密度是假设沥青混合料试件被压实至完全密实，没有空隙的理想状态下的最大密度， 即压实沥青混合料试件全部为矿料（包括矿料自身内部的孔隙）及沥青所占有时（空隙率为零）的最大密度（g/cm3） 可以采用真空法和溶剂法测定，也可以采用下式计算：bbseatPP100100式中：t——相对于油石比 Pa，沥青混合料的最大理论相对密度；无量纲。

se——矿料的有效相对密度，无量纲；b——沥青的相对密度，无量纲；aP——所计算的沥青混合料中的油石比，％；bP——所计算的沥青混合料的沥青含量，％；以油石比4aP为例：563.2037.18.3709.21004100100100bbseatPP3.2.6 计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率VMA 、有效沥青的饱和度 VFA 等体积指标，取 1位小数，进行体积组成分析试件空隙率 VV 是压实沥青混合料内矿料及沥青实体以外的空隙（不包括自身内部的孔隙）体积占试件总体积的百分率（% ） 1001tfVV式中： VV ——试件的空隙率， % ；矿料间隙率 VMA 是压实沥青混合料试件内矿料部分以外体积（沥青及空隙体积）占试件总体积的百分率， 即试件空隙率与沥青体积百分率之和（% ） 计算公式如精选文档—1001ssbfVMA式中： VMA ——试件的矿料间隙率沥青饱和度 VFA 是压实沥青混合料试件内沥青部分的体积占矿料骨架以外的空隙部分体积的百分率（ % ） ，又称沥青填隙率计算公式如100VMAVVVMAVFA－式中： VFA ——试件的有效沥青饱和度( 有效沥青含量占 VMA 的体积比例 ) 3.2.7 进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度及流值选择3.5%、4.0%、4.5%、5.5%、5.5 ％等 5组油石比于 150℃下拌和，以马歇尔法成型试件。

按 T0705-2000（表干法）测定试件毛体积相对密度，根据沥青浸渍法实测集料的有效相对密度计算沥青混合料最大理论相对密度并据此计算试件体积参数数据如下表以油石比为 3.5% 为例计算各体积参数，其中f=2.445、t=2.577、sb=2.713、SP=96.5%，计算结果如下：%1. 5100577. 2445. 211001tfVV%8.121001005 .96731.2445.211001001sbSfPVMA%2.601008.121.58.12100VMAVVVMAVFA精选文档—表 9 AC-25马歇尔试验结果试件组号油石比（% ）试件密度（ g/cm3）空隙率VV （% ）矿料间隙率 VMA（% ）沥青饱和度 VFA （% ）稳定度（kN）流值（mm）毛体积相对密度（实测）最大理论相对密度（实测）1 3.5 2.445 2.577 5.1 12.8 60.2 11.79 28.6 2 4.0 2.463 2.563 3.9 12.6 69.2 11.18 33.4 3 4.5 2.473 2.546 2.9 12.7 77.4 11.67 30.9 4 5.0 2.484 2.532 1.9 12.7 85.1 10.67 34.6 5 5.5 2.470 2.512 1.7 13.6 87.8 10.49 34.0 技术要求- - - 3～6 ≥ 8+设计空隙率65～75 ≥8.0 15～40 3.2.8 最佳油石比的确定由表 9 得出的油石比与各项测定指标的关系曲线表10 所示。

表 10 各项测定指标的关系曲线2.4402.4502.4602.4702.4802.4903.54.04.55.05.5油石比（ % ）毛体积相对密度10.0010.4010.8011.2011.6012.003.54.04.55.05.5油石比（ % ）稳定度（KN）1.02.03.04.05.06.03.54.04.55.05.5油石比（ % ）空隙率（%）2528313437403.54.04.55.05.5油石比（ % ）流值（0.1mm）精选文档—55.060.065.070.075.080.085.090.095.03.54.04.55.05.5油石比（ % ）饱和度（%）12.512.712.913.113.313.513.73.54.04.55.05.5油石比（ % ）矿料间隙率（%）3.544.555.5油石比(%)稳定度(KN)空隙率(%)饱和度(%)流值(0.1mm)公共范围以油石比或沥青用量为横坐标， 以马歇尔试验的各项指标为纵坐标，将试验结果点入图中， 连成圆滑的曲线 确定均符合本规范规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围OAC min～OAC max. 选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并尽可能涵盖沥青饱和度的要求范围， 并使密度及稳定度曲线出现峰值。

如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量范围重新进行注：绘制曲线时含VMA指标，且应为下凹型曲线，但确定OAC min～OAC max时不包括 VMA 根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳沥青用量 OAC1,.在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、 目标空隙率 （或中值）、沥青饱和度的中值的沥青用量a1、a2、a3、a4按下式取平均值作为OAC1OAC1=（a1+a2+a3+a4） /4 如果在所选取的沥青用量范围内未能涵盖沥青饱和度的要求范围，按下式三者的平均值作为 OAC1精选文档—OAC1=（a1+a2+a3） /3 对于所选择的试验的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰值 （最大值经常在曲线的两端）时，可直接以目标空隙率所对应的沥青用量a3作为 OAC1，但OAC1必须介于 OAC min～OAC max范围内否则重新进行配合比设计以各项指标均符合技术标准（不含VMA ）的沥青用量范围OAC min～OAC max的中值作为 OAC2OAC2=（OAC min+ OAC max）/2 通常情况下取 OAC1及 OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC 。

OAC= （OAC1+ OAC2）/2 与图中得出对应的空隙率和VMA 值， 检验是否满足规范关于最小VMA 值得要求，验查图中相应于此OAC 的各项指标是否均符合马歇尔试验技术标准根据曲线图，稳定度没有出现峰值，所以采用目标空隙4.5%对应的油石比：OAC1=（5.1%+3.7%+3.7%+4%）/4=4.1% OAC2＝（3.7%+4.2% ）/2 ＝3.9% 各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为3.7 ～4.1%，最佳油石比的初始值 OAC1在此范围内根据 OAC1和 OAC2，确定 AC-25 目标配合比的最佳油石比为：OAC =(OAC1+OAC2)/2=(4.1%+3.9%)/2=4.0% 取 4.0% 当 OAC =4.0%时，空隙率为 3.7%，VMA 值为 12.3%，满足设计要求表 11 最佳油石比马歇尔试验试件组号油石比（% ）试件密度（ g/cm3）空隙率VV （% ）矿料间隙率 VMA（% ）沥青饱和度 VFA （% ）稳定度（kN）流值（mm）毛体积相对密度最大理论相对密度1 4.0 2.473 2.568 3.7 12.3 69.9 10.22 35.2 技术要求- - - 3～6 ≥ 8+设计空隙率65～75 ≥8.0 15～40 精选文档—4. 配合比设计试验4.1 浸水马歇尔试验浸水马歇尔试验是将马歇尔试件分为2组，一组在 60℃的水浴中保养 0.5h后测其马歇尔稳定度，另一组在 60℃水浴中恒温保养 48h后测其马歇尔稳定度，计算两者的比值，即残留稳定度。

4.2 冻融劈裂试验马歇尔试件成型时采用双面击实50次，而后将试件平均分为两组， 并使其平均空隙率相同 一组试件在 25℃水浴中浸泡 2h后测定其劈裂强度；另一组先在25℃水中浸泡 2h，然后在 0.09MPa 气压下浸水抽真空 15min，再在 -18℃冰箱中置放16h，而后放到 60℃水浴中恒温 24h，再放到 25℃水中浸泡 2h后测试其劈裂强度；计算两者的比值，即残留强度比综上， AC —25型沥青混合料水稳定性检验结果见表12表12 AC—25型沥青混合料水稳定性检验结果项目级配类型油石比规范要求检测结果试验方法残留稳定度（% ）AC25 4 不小于 80 80.2 T0709 冻融劈裂强度比（ % ）AC26 4 不小于 75 85.0 T0729 4.3 车辙试验按最佳沥青用量OAC 制作车辙试验试件，在规定的条件下进行车辙试验，检验设计沥青混合料的高温抗车辙能力，动稳定度应符合规范要求精选文档—表 13 车辙试验结果车辙板尺寸：300×300×50mm拌和温度： 150℃试验编号试验温度( ℃) 动稳定度(次/ mm) 平均值( 次/ mm) ①60 1260 1330 ②1370 ③1330 4.4 沥青混合料低温抗裂性检验对沥青混合料， 应按照最佳沥青用量OAC 制作车辙试验试件， 再用切割机将试件锯成规定尺寸的棱柱体试件，按照规定方法进行低温弯曲试验，检验其破坏应变是否符合规范要求， 否则应对矿料级配或沥青用量进行调整，必要时更换沥青品种重新进行配合比设计。

低温弯曲破坏试验是评价沥青混合料低温变形能力的常用方法 在试验温度达到 -10±0.5 ℃的条件下， 以 50mm/min 加载速率， 对沥青混合料小梁试件 （35mm×30×250mm ）跨中施加集中荷载至断裂破坏，由跨中的破坏挠度计算破坏弯拉应力、弯拉应变及劲度模量弯曲试验结果如表16所示：表 14 AC — 25 沥青混合料弯曲试验结果（油石比4.0 ％）项目单位规范要求检验结果试验方法弯曲试验破坏应变 （με ）----- 不小于 2000 2112 T0715 抗弯拉强度MPa —10.52 弯曲劲度模量MPa —4508 4.5 渗水试验宜利用轮碾机成型试验试件， 脱模架起进行室内渗水试验， 满足规范中要求的密级配沥青混合料配合比设计检验指标中渗水系数不大于120Ml/min 的要求精选文档—表 15 渗水试验结果试验编号初始读数时间 (s) 初始读数(ml) 终读数时间(s) 终读数(ml) 渗水系数(ml/min) ①0 100 180 420 107 ②0 100 180 400 100 ③0 100 180 450 117 5. 配合比设计结论以 4.0%为最佳油石比用马歇尔方法测得结果如下表18。

表 16 马歇尔方法测试结果项目单位试验结果最佳油石比％4.0 空隙率％3.7 VMA ％12.3 VFA ％69.9 残留稳定度％80.2 冻融劈裂残留强度比％85 动稳定度次/mm 1330 渗水系数mL/min 108 表 17 使用规程上的级配范围得出的不合理的级配曲线精选文档—表 15 渗水试验结果试验编号初始读数时间 (s) 初始读数(ml) 终读数时间(s) 终读数(ml) 渗水系数(ml/min) ①0 100 180 420 107 ②0 100 180 400 100 ③0 100 180 450 117 5. 配合比设计结论以 4.0%为最佳油石比用马歇尔方法测得结果如下表18表 16 马歇尔方法测试结果项目单位试验结果最佳油石比％4.0 空隙率％3.7 VMA ％12.3 VFA ％69.9 残留稳定度％80.2 冻融劈裂残留强度比％85 动稳定度次/mm 1330 渗水系数mL/min 108 表 17 使用规程上的级配范围得出的不合理的级配曲线。