AC-16沥青混合料配合比设计.ppt

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1、AC-16沥青混合料 配合比设计,沥青表面层特性,沥青的表面层，直接遭受大气因素和行车荷载的作用，因此沥青表面层应该具有良好的平整度、抗滑性、耐磨耗性、不透水性、高温不软化变形、低温不脆裂松散和较少裂缝及耐腐蚀性能。沥青面层性质的好坏取决于所用沥青和石料的品质，所采用的结构形式以及设计、施工的优劣。,AC-16配合比设计过程,一、目标配合比设计 二、生产配合比设计 二、生产配合比设计验证,一、目标配合比设计,优选矿料级配，确定最佳沥青用量，符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求，以此作为目标供拌合机确定各冷料仓的供料比例，进料速度及试拌使用。 （一）基础材料试验 （二）矿料级配 （三）马歇

2、尔试验 （四）最大理论密度测试 （五）确定最佳沥青用量（油石比） （六）根据最佳沥青用量（油石比）进行 检验试验 （七）试验报告,（一）基础材料试验,1、抽样原则 2、单质材料试验： 沥青性质试验 集料性质试验,1、抽样原则（主要涉及料场取样）,在料场取样应先铲除堆脚等处无代表性的部分，再在料堆的顶部、中部和底部，各由均匀分布的几个不同部位，取得大致相等若干份组成一组试样，总之务必使抽样样品具有代表性（满足JTG E42-2005）因为样品对筛分结果影响很大，从而影响矿料级配。,2、单质材料试验,沥青性质基础试验 试验项目及结果见表1 沥青针入度指数偏大，对温度敏感性较高。（从而影响沥青混合料

3、对温度的敏感性，后果就是温度高时易车辙，温度低时易开裂）,集料性质试验,集料筛分采用水筛法。 对粗集料按相应规范进行了各项指标试验，试验项目及结果见表2 ，细集料及填料试验结果略。 细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075颗粒含量表示，石屑和机制砂以砂当量（04.75mm）或亚甲蓝值（ 02.36mm 或00.15mm ）表示。,试验结果分析,4.759.5mm粗集料的吸水率偏大，不满足要求(不易烘干，加长烘干时间或二次烘干，时间短集料含水造成沥青容易剥落，烘干时间长短不一，混合料不稳定，同一沥青含量下，较干或较稀)； 粗集料与沥青的粘附性为2级，不满足要求，（造成混合料水温定性差）； 集料针

4、片状颗粒含量偏大（此颗粒容易破碎，增大沥青混凝土的空隙率，降低沥青混凝土的嵌挤能力，对车辙、路面成效影响均较大；能够嵌所紧密形成稳定骨架的是表面纹理较粗，破碎后带有尖棱角的方形颗粒）。,针对粘附性较差，决定在下一步的混凝土配比中，使用消石灰代替部分矿粉。（当然改变性能的方法还有很多，使用水泥或剥落剂，或者用改性沥青代替石油沥青等） 单质材料试验直接提供沥青混合料配合比的数据有：a筛分结果 b粗集料毛体积密度、视密度、细集料表观密度、矿粉表观密度,（二）矿料级配,确定AC-16类型，关键筛孔为2.36mm，通过率38为F型（细型），通过率38为C型（粗型），查找规范规定的矿料级配范围。 实例选用

5、AC-16C型,级配调整的几条原则,1、满足关键筛孔2.36控制； 2、为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少以0.6以下部分细粉用量，使中等粒径集料较多，形成S曲线； 3、4.75，2.36，0.075尽量靠近中值； 4、设计合成级配不能由太多的锯齿型交错，且在禁区范围内不出现驼峰,对驼峰现象的明确阐述,出现驼峰，即表示为一种多砂混合料，或相对总砂量来说细砂太多的混合料，这种级配的混合料在施工期间常会出现压实问题，并表现为在使用期间抗永久变形（由两部分组成，一部分是由沥青面层在行车荷载反复作用下进一步压密产生的，可称其为压密

6、形变，另一部分是因沥青混合料在高温时强度不足以抵抗重轮荷载的反复作用，轮下的部分沥青混合料产生剪切形变逐渐被挤压到两侧，使两侧的面层鼓起，产生所谓的侧向流动）能力不足。而且，集料级配通过限制区容易造成矿料间隙率VMA过小，这种级配对沥青含量过分敏感,AC-16集料禁区界限,根据集料筛分结果，计算各集料在每个筛孔的通过率（注意石屑的除尘处理一般筛底剔除3/4，0.075剔除2/3，0.15剔除1/2，0.3剔除1/3）使用电算法进行矿料配合比，图例（x轴坐标为xdi0.45，实例“A04长珲高速公路上面层AC16C-陈级配下S-4 .xls”）。,（三）马歇尔试验,1、配料 2、马歇尔试件成型

7、3、马歇尔试件的物理指标测试 4、马歇尔稳定度试验（稳定度，流值）,1、配料,对含泥量较大的粗集料，要剔除0.075mm以下含量，尤其注意石屑模拟除尘。 预估最佳油石比,以0.30.5为间隔，在最佳油石比上下共5个油石比进行拌制。,2、马歇尔试件成型,马歇尔试件成型温度控制，各温度对混合料性质的影响、对试件成型高度的影响。 拌和要充分； 同一油石比，每一个马歇尔试件的成型样品要尽量保持一致，避免离析，以免造成每个试件的性质不同； 严格控制试件高度，62.264.8mm,马歇尔试件成型各工序温度,3、马歇尔试件的物理指标测量（实测数据试件空气中质量ma，试件水中质量mw，试件表干质量mf）,试件

8、充分吸水 网篮要全部没水 保持同一水位 用拧干的湿毛巾擦拭试件表面，不得吸走空隙内的水 水温宜为252,4、马歇尔稳定度试验（稳定度，流值）,根据试件多少，试件放入前可将水浴温度适当调高，饱水后一定要调回60 压头饱水,（四）最大理论密度测试,样品不少于1500g； 将沥青混合料团块仔细分散，粗集料不破碎，细集料团块分散到小于6.4mm； 水温252，浸没混合料； 加表面活性剂，气泡充分排出； 称量水中时，若倾斜入水时，切忌混合料与空气接触，否则必须重新抽真空。,（五）确定最佳沥青用量（油石比）图解法,1、基础计算 2、按施工规范标准控制马歇尔设计 3、VMA技术标准选择 4、检查OAC所对应

9、的指标是否符合马歇尔试验技术标准,1、基础计算,根据单质集料试验测得的粗集料毛体积密度、细集料表观密度、矿粉表观密度计算矿料合成毛体积相对密度sb 计算试件毛体积相对密度f 计算最大理论相对密度t ma最大理论相对密度试验用干燥沥青混合料试样的空气中质量g； m1负压容器在25水中质量g； m2负压容器与沥青混合料一起在25水中质量g 油石比Pa与沥青含量Pb的相互转化以,以为基础计算沥青混合料试件的空隙率VV，矿料间隙率VMA，有效沥青饱和度VFA等体积指标。 (Ps为各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即Ps100Pb),2按施工规范标准控制马歇尔设计,选择的沥青用量范围必须涵盖设计空

10、隙率的全部范围，并尽可能的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重新进行。根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳用量。,OAC1的确定,的沥青用量a1，a2，a3，a4， 取平均值作为OAC1 OAC1（ a1 a2 a3 a4 ）/4 在沥青用量未涵盖沥青饱和度的要求范围时，在各曲线图上查出密度最大值，稳定度最大值，目标空隙率（或中值） a1，a2，a3 ， 取平均值作为OAC1 OAC1（ a1 a2 a3 ）/3 对所选择的沥青用量范围，密度或稳定度未出现峰值（最大值出现在曲线两端）时，可直接以目标空隙率

11、（或中值）对应的沥青用量a3 ，作为OAC1，但OAC1必须介于OACminOACmax的范围内，否则应重新进行配合比设计 OAC1a3,各项指标均符合技术标准（不含VMA）的沥青用量范围OACminOACmax的中值作为OAC2。 OAC2=(OACmin + OACmax)/2,OAC2的确定,OAC的确定,取OAC1和OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量。 OAC=(OAC1+OAC2)/2,3、VMA技术标准选择,根据集料最大公称粒径和空隙率按内插法确定，从曲线图上查找最佳油OAC对应的VMA是否能满足要求，OAC宜位于VMA凹曲线最小值的贫油一侧。,AC-16沥青混合料设计空隙率对应

12、的矿料间隙率VMA技术标准,4、检查OAC所对应的指标是否符合马歇尔试验技术标准,AC-16沥青混合料马歇尔技术标试验技术标准,（六）根据最佳油石比进行检验试验,1、高温稳定性检验：动稳定度试验（车辙试验） 2、水稳定性检验：浸水马歇尔试验；冻融劈裂试验 3、低温抗裂性能检验： 小梁低温弯曲蠕变试验 4、渗水系数检验：渗水系数 5、抗滑性能测试，构造深度和摩擦系数,1、高温稳定性检验:动稳定度试验(车辙试验),成型： A、试样总量计算：m1.03f（30305） (g)； B、装模时注意周边插捣，中间高两边低； C、混合料压实温度为石油沥青120150，改性沥青140170 D、轮碾成型机温度

13、控制在100，压力为0.9Mpa，先在一个方向碾压2个往返（4次），卸荷，再抬起碾压轮，将试件调转方向，继续碾压12次往返（24次）。 E、压实成型后，揭去表面的纸，用粉笔表明碾压方向。,1、高温稳定性检验:动稳定度试验(车辙试验),试验： A、室温放置12h后,改性沥青放置48h后方可进行动稳定度试验 B、连同试模放置在升温至601的恒温室中，保温不少于5h，不多于24h,在试验轮行走不到的地方，将一支温度计放置在试件上，注意试件温度稳定在为600.5。 C、试验轮的行走方向与轮碾方向一致,切忌垂直,试轮着地压强0.70.05MPa，往返碾压速度421次/min（往返21次/min）。 D、

14、试验时应记录初始(0min)位移和终了(60min)位移，当时间达到一小时，或总变形量超过25mm，可中止试验。 E、现场判断车辙合格与否，普通沥青混合料60min变形量45min变形量0.788，改性沥青混合料60min变形量45min变形量0.315，动稳定度合格（前提试验机选用曲柄连杆驱动试件为标准尺寸30030050试轮往返碾压速度421次/min动稳定度标准符合JTG E42-2000）,2、水稳定性检验：浸水马歇尔试验；冻融劈裂试验,1)浸水马歇尔试验 与标准马歇尔类似，饱水时间48h，注意饱水48小时后，马歇尔试验前观察试件的变化，石料剥落情况。 2) 冻融劈裂试验 冻融劈裂双面

15、击实各50次; 真空条件下饱水15min，然后常压下饱水30min，将充分饱水的试件用塑料袋装好，加入10ml水，扎紧袋口，放入182冰箱中，保持161h。 劈裂试验前测量记录高度,劈裂试验可不记录变形指标. 水稳定性各检验试验试件最好同时测量力学指标，不要提前测量。 按JTJ052-2000，冻融劈裂试件，残留稳定度试件均应该测量物理指标,3、低温抗裂性能检验： 小梁低温弯曲蠕变试验,室温放置12h后，改性沥青放置48h后的试件方可切割成小梁 试件尺寸：长2502mm，宽302mm，高352mm，两支点断面的高度差和宽度差超过2mm时，试件作废； 试验温度为100.5,放置在冰箱中3h以上

16、试验温度条件控制,4、渗水系数检验：渗水系数（可用来切割成小梁） 5、抗滑性能测试，构造深度和摩擦系数 摩擦系数 测定时，温度影响较大，记录试验温度，对摩擦系数进行修正。,AC-16配合比试验数据分析,AC-16C型沥青混合料矿料配合比设计 A级配,AC-16配合比试验数据分析,A级配曲线沥青混合料试验结果,表11 A级配曲线沥青混合料验证试验结果,矿粉、消石灰、水泥的比较,A级配的试验结果： 1、除一个S型曲线外，混合料的流值都偏大，不满足规范规定的指标要求； 2、空隙率值总体偏大，集料与沥青粘附性较差的上面层混合料空隙率不宜过大； 3、水稳定性不满足要求。 总结A型级配曲线试验结果，对级配

17、曲线进行了调整，分别设计了细、中粗三条级配曲线，增加了4.75mm的通过率，4.75mm的通过率分别为47.4%、51.2%、55 %，2.36mm的通过率分别为26.8%、31.2%、36%,AC-16C型沥青混合料矿料配合比设计 B级配,B级配曲线沥青混合料试验结果,B级配曲线沥青混合料验证试验结果,渗水系数,构造深度和摩擦系数,试验结果分析,1、通过调整集料级配，B型级配增加4.75mm的通过率，改善了沥青混合料的体积指标、减小了流值，使级配曲线避开禁区并满足AC-16C的要求； 2、验证试验中B型三个级配典型曲线的动稳定度和小梁弯曲均满足要求，但中、粗两个级配的水稳定性不符合要求，其原

18、因是集料与沥青粘附性不足，导致经过冻融和热浸的沥青混合料水稳定性不足；解决办法：、缩小级配范围，适当增加填料剂量；、采用改性沥青。 3、B型三个级配曲线的混合料都不渗水， B中、B下两个级配具有较好的摩檫系数和构造深度。,推荐的级配范围和控制指标,1、2.36mm通过率宜控制在30%36%之间，4.75mm通过率宜控制在47.4%55%之间； 2、空隙率宜控制在3.5%4%； 3、在施工中应增加集料的加热时间，降低集料的含水量； 4、施工中沥青混合料的压实度宜达到100%。,提高动稳定度的方法,选用粘度高的沥青； 选用针入度较小，软化点高和沥青含蜡量低的沥青； 用改性沥青； 增加粗骨料，控制针

19、片状颗粒； 马歇尔试验结果沥青混合料空隙率不小于4； 保持矿粉与沥青之比为11.2，使矿粉有足够数量，以减少起润滑作用的游离沥青，减薄沥青膜厚度； 矿料中天然颗粒（0.6mm以下）含量不超过15； （以上适合上面层提高抗车辙能力的试验室方法） 中、下面层沥青混合料，沥青含量可略低于最佳沥青用量 在满足保护半刚性基层不使先产生收缩裂缝和满足沥青面层（柔性基层）不产生早期破坏的前提下，采用较薄的沥青面层 采用较高的压实度,改善水稳定性,主要与沥青和石料的本身性质有关，目前方法就是改善沥青与碎石之间的粘附性。上面已经提到了几种方法（使用水泥、消石灰代替部分矿粉，使用剥落剂，或者用改性沥青代替石油沥青

20、）; 缩小级配范围，适当增加填料剂量。,（七）试验报告,设计级配范围选择说明 材料品种选择与原材料质量试验结果 矿料级配，绘制级配曲线 最佳沥青用量以及各项体积指标，马歇尔试验结果，配合比设计检验结果,二、生产配合比设计,对间歇式拌合机，应按规定方法取样测试各热料仓的材料级配（筛分、粗细集料相对密度），确定各热料仓的配合比（石屑已除尘处理，直接利用筛分结果），供拌合机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡。 取目标配合设计的最佳沥青用量OAC,OAC0.3等3个各沥青用量进行马歇尔试验和试拌，通过室内试验及拌合机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量，与目

21、标配合比设计差值不宜大于0.2。对连续式拌合机可省略生产配合比设计步骤。,不同于目标配合设计的试验过程,（一）取样方法：在热料仓中取样，应先放出一部分矿料，再从热料仓放出至装载机上，然后倒在水泥地上，拌和均匀，从3处以上的位置取足试样； （二）选用3组油石比即可； （三）不做检验试验。,三、生产配合比设计验证,拌合机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上钻芯样观察空隙率大小，由此确定生产用标准配合比。通过抽提试验，评价标准配合比矿料的合成级配中，至少应包括4.75，2.36，0.075mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围中值，并避免在0.30.6mm处出现“驼峰”。 对标准的配合比，进行动稳定度和水稳定性检验。,试验室试验内容：,1、现场取热拌混合料； 2、成型进行马歇尔试验（物理指标，力学指标）； 3、最大理论密度试验； 4、动稳定度试验； 5、马歇尔残留稳定度试验； 6、冻融劈裂试验； 7、现场取芯，芯样试验 8、数据评价分析，出具报告。,谢谢大家！,