第6章沥青混合料配合比设计(09用)1教学案例.ppt

四、热拌沥青混合料的配合比设计设计目标 配制出满足基本性能要求的沥青混合料关键问题 1、确定混合料性能要求 2、各种原材料的选取 粗细骨料选择和品质要求，沥青种类 3、各种原材料用量的确定设计思路1、确定设计混合料的类型 依据道路等级、路面类型、结构层位表3-15 确定气候、雨量分区表3-72、确定混合料的技术性能指标 力学指标（高温稳定性）：击实次数、MS、FL、DS 低温抗裂性：弯曲破坏应变 耐久性指标：VV、VFA、VMA、MS0、TSR 表3-19、20、21、22、233、原材料选取 沥青标号、骨料品质 表2-6、2-7、3-8、9、10、11、12、13、144、骨料级配确定和设计 确定选取骨料的组配，满足级配要求 表3-16 粗骨料、细骨料、矿粉比例 5、沥青混合料设计 确定最佳沥青用量，满足技术指标要求 矿料设计、最佳沥青用量确定1、矿质混合料级配理论（最大密度曲线理论） W.B.富勒（Fuller）研究发现：矿质混合料过筛百分率与粒径的关系曲线越接近抛物线，混合料的密实度越大，空隙率越小 P2=kd 当筛孔尺寸d等于集料的最大粒径D时，该颗粒的通过百分率P为100 p=100（d/D）0.5 实际应用 ：p=100（d/D）n ，n幂级配通式 n通常在0.30.7之间 ，0.5时为最大密度曲线 P-d级配曲线P-logd级配曲线已知矿料最大粒径，理论上可以推算最佳级配范围2、矿质混合料的组成设计 合理组配不同集料，使混合料级配处于要求的范围之内，并尽可能逼近理想的最大密度曲线 数解法和图解法 已知条件： （1）各种集料的筛分析试验结果； （2）设计要求：技术规范规定或理论计算得到的矿质混合料级配范围 迫近表3-16的级配中值u数解法基本原理： （1）设有A、B、C三种集料，欲配制级配为M的矿质混合料，A、B、C在混合料中百分比分别为X、Y、Z，则： X + Y + Z = 100 （2）设集料A、B、C中某粒径i颗粒含量分别为aA(i)、aB(i)、aC(i)，混合料M相应颗粒含量为aM(i)，则： XaA(i) + YaB(i)+ ZaC(i)= aM(i) （3）假定混合料中某粒径颗粒仅由一相应的优势集料提供，其他集料不含此种颗粒，则优势集料用量可直接求出。

计算AC-13I型沥青混凝土的矿料配合比 已知： 碎石、石屑和矿粉三种矿质集料，筛分析试验结果见表1 沥青混凝土矿料的级配要求 计算： （1）确定碎石、石屑、矿粉在矿质混合料中所占的比例 （2）校核矿质混合料合成级配计算结果是否符合规范要求级配范围 例题1 （1）矿质混合料级配范围中值换算为分计筛余中值 （2）确定优势骨料，计算相应含量 优势骨料1：碎石优势粒径为4.75mm， 则混合料中碎石含量： X = aM(4.75)/ aA(4.75) = 21.0/49 = 42.1% 优势骨料2：矿粉优势粒径为0.075mm 则混合料中矿粉含量： Z= aM( 0.0.75)/ aC(0.0.75)= 6.0/85.3 = 7.0% （3）计算石屑在矿质混合料中的含量Y Y= 1 - X Z = 50.9% （4）校核、计算、调整 如何校核？原则是什么？ u 图解法基本原理 （1） n幂公式p=100（d/D）n 中， p与（d/D）n为直线关系（2） 假设矿料为单一粒径骨料组成，则其级配曲线为直线（3）各粒径骨料用量可通过首尾相连，与级配中值线的交点确定（4）非单一粒径各骨料用量按下述方法确定 A、级配曲线相离，作相离点的垂直平分线。

B、级配曲线相接，连接相接点 C、级配曲线相重叠，作垂线使之在两条级配曲线上截得的线段长度相等 通过所作垂线与级配中值直线的交点，作水平线，在纵坐标上截得的距离为相应骨料的用量例题2、试用图解法设计某高速公路用细粒式沥青矿质混合料的配合比已知： （1）有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿料，各集料通过百分率列于表中 （2）设计级配范围按沥青路面施工及验收规范沥青混凝土混合料细粒式AC13-I要求的级配范围和中值列于表中 步骤1：绘制图解法用图，纵坐标取10cm表示通过量，横坐标取15cm表示筛孔尺寸作级配曲线中值，并确定筛孔坐标步骤2：将碎石、石屑、砂和矿粉的级配曲线绘制于图中步骤3：确定各集料所占比例 步骤4、根据图解法求得的各集料用量百分率，列表进行校核计算如表 步骤5、0.3mm和0.6mm通过量偏低，0.075mm通过量偏高配合比调整，碎石X=31%，石屑Y=26%，砂Z=37%，矿粉W=6% 步骤6、将调整后合成级配绘制于规范要求级配曲线中 (二)、沥青混合料的配比设计1、热拌沥青混合料配比设计步骤A、矿质混合料的配比设计 1）根据道路等级、路面结构和层次，选取沥青混合料类型 2）确定合成矿料要求的级配范围。

3）矿质混合料配合比设计 0.075mm、2.36mm和4.75mm筛孔通过量尽量接近设计级配范围中值 对交通量大的道路，级配应接近下限； 小交通量的道路应偏上限 B、确定最佳沥青用量 沥青用量表示：油石比： ：各种矿料配合比（矿料总和为 ）（%） ：油石比（沥青与矿料的质量比）（%） 沥青百分含量%： ：各矿料配合比（矿料和沥青总和为 ） ：沥青含量（沥青占沥青混合料总质量百分率）（%） 1）测试试样制备： （1）按矿质混合料配比确定各种集料用量 （2）选取间隔为0.5%的五个沥青掺量 2）测定物理指标 （1）表观密度s （2）计算理论最大密度（3）计算空隙率（VV）：（4）计算沥青体积百分率（VA）：（5）计算矿料间隙率（VMA）：（6）计算沥青饱和度（VFA）： （7）测定力学指标 A：马歇尔稳定度MS B：流值FL C：计算马歇尔模数T 3）马歇尔试验结果分析 （1）绘制沥青用量与物理力学指标关系图 （2）根据稳定度、密度、空隙率、沥青饱和度确定最佳沥青用量初始值1（OAC1） OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4 a4（3）根据符合各技术指标要求的沥青用量范围(不含VMA)确定沥青最佳用量初始值2（OAC2） OAC2=（OACmax+OACmin）/2 （4）根据OAC1和OAC2确定沥青最佳用量OAC OAC=（OAC1+OAC2）/2 检验OAC满足VMA要求，且偏最小值 预计车辙较大 ：OAC在OAC2和OACmin之间选取，但不小于OAC2的0.5% 寒区道路及一般道路 ：OAC可在OAC2和OACmax之间选取，但不大于OAC2的0.3% 4）水稳性试验 以最佳沥青用量OAC进行浸水马歇尔试验或冻融劈裂试验 若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行残留稳定度试验 要求：表3-225）抗车辙试验 以最佳沥青用量OAC进行动稳定度车辙试验 。

若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行试验 要求：表3-21 6）低温抗裂性检验 以最佳沥青用量OAC进行低温抗裂性检验 若OAC与OAC1、OAC2相差较大，用OAC和OAC1或OAC2进行试验 要求：表3-22例 、某高速公路沥青路面上面层沥青混合料的配合比设计原始资料u1、道路等级：高速公路u2、路面类型；沥青混凝土u3、结构层位：三层式沥青混凝土的上面层u4、气候条件：7月平均最高气温32、年极端最低气温-6.5 ，年降雨量1500mmu5、材料性能 （1）沥青材料： （2）矿质材料：碎石、石屑 ：石灰石轧制碎石，饱水抗压强度120Mpa，洛杉矶磨耗率12%，粘附性5级，视密度2.70t/m3矿粉：石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，视密度2.58t/m3 设计要求 1、根据道路等级、路面类型和结构层位确定沥青混凝土的矿质混合料的级配范围根据现有的各种矿质材料筛析结果，用图解法确定各种矿质材料的配合比2、根据选定的矿质混合料类型相应的沥青用量范围，进行马歇尔试验，确定最佳沥青用量3、根据高速公路用沥青混合料要求，对设计的矿质混合料的级配进行调整，沥青用量按水稳性检验和抗车辙能力校核。

设计步骤1、矿质混合料的配合比设计 1）确定沥青混合料的类型 根据原始资料，选用AC-13型沥青混凝土混合料 2）确定矿质混合料的级配范围 依据附表确定AC-13型沥青混凝土的矿质混合料级配范围 3）矿质混合料的配比设计及校核 2、沥青最佳用量的确定 1）试件成型 采用AH-70沥青依据附表 AC-13型沥青混凝土的沥青用量范围为5.0%7.0%，采用0.5%的间隔，以计算得到的矿料配比制备5组试件，按要求击实75次成型 2）马歇尔稳定度试验 （1）物理指标测定 成型后试件，24h后测定其视密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等物理指标 （2）力学性能测定 测定物理指标后的试件，在60下测定马歇尔稳定度、流值，计算马歇尔模数试验结果列于表 （3）马歇尔试验结果分析 1、绘制沥青用量与物理-力学指标关系图 2、确定沥青用量初始值1（OAC1） OAC1=（6.20%+6.30%+5.60%+5.90%）/4=6.0% 3、确定沥青用量初始值2（OAC2） OACmax= 6.45% OACmin=5.30% OAC2=（6.45%+5.30%）=5.9% a4 4、综合确定最佳沥青用量OAC 按沥青最佳用量初始值OAC1=6.0%检查各指标均符合要求，由OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量取OAC=6.0%。

当地属温区，考虑到高速公路可能出现车辙，再在中限值OAC2与下限值OACmin之间选取一沥青最佳用量OAC=5.6% （4）水稳定性试验 采用沥青用量为6.0%和5.6%制备试件，进行浸水马歇尔稳定度或冻融劈裂强度实验（5）抗车辙试验 同样采用沥青用量6.0%和5.6%进行车辙试验 两种沥青混合料的动稳定度均大于1000次/mm，符合要求OAC=6.0%混合料耐久性好，OAC=5.6%时抗车辙能力强 。