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AC-16沥青混合料配合比设计模板


控 制 编 号 : TJSZ—512—02

报 告 编 号 : 2005—LQ0662-04 委托协议编号: 报告总页数:
2005—LQ0662 12

白集高速一合同(二分部)AC—20 型 沥青混合料目标配合比设计报告
(GTM 配合比设计方法)

委 托 单 位 : 二连至河口国道主干线白集段高速公路 第一合同段中铁十六局项目部

天 津 市 市 政 工 程 质 量 检 测 中 心 站
报 告 日 期 : 2005 年
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07 月

08 日





















负责人及报告编写:











注意事项:1.本报告无质检报告专用章无效。 2.报告涂改作废。 3.本报告结果只对来样负责。

地 址:天津市河西区平山道 39 号

邮 编:300074

电 话: (022)23351120

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1. 任务来源
受白集高速公路第一合同段中铁十六局项目部委托,进行白集高速一合同二分部中 面层 AC-20 型沥青混合料目标配合比设计。

2. 依据主要技术规范、试验规程
JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》 JTJ052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 JTJ058—2000《公路工程集料试验规程》

3. 原材料性质分析
白集高速沥青路面中面层采用 AC-20 型沥青混合料。各原材料产地为:内蒙振兴碎 石场产粗、细集料,石灰岩矿粉及生石灰。沥青为秦皇岛中油石化有限公司沥青厂提供 的金鹿牌石油沥青。试验样品由委托方提供。 3.1 沥青 对石油沥青按 JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求进行了规定项目的 试验检测。试验检测结果见表 1。检测结果表明该样品符合 90 号 A 级沥青技术要求
表 1 90 号沥青检测结果 检 测 项 目 针入度(25℃,100g,5s) 软化点(环球法) 60℃动力粘度 延度(5cm/min,10℃) 延度(5cm/min,15℃) 含蜡量(蒸馏法) 闪点 溶解度(三氯乙烯) 密度(15℃) 质量变化 TFOT 后 残留物 (163℃,5h) 针入度比 延度(10℃) 延度(15℃) 单位 0.1mm ℃ Pa.s cm cm % ℃ % g/cm % % cm cm
3

90 号、A 级 沥青要求 80~100 不小于 44 不小于 140 不小于 30 不小于 100 不大于 2.2 不小于 245 不小于 99.5 实测记录 不大于±0.8 不小于 57 不小于 8 -

试验结果 89 44.7 157.4 >100 >100 0.66 249 99.98 1.024 -0.34 68.5 41.3 >100

试验方法 T0604-2000 T0606-2000 T0625-2000 T0605-1993 T0605-1993 T0615-2000 T0611-1993 T0607-1993 T0603-1993 T0609-1993 T0604-2000 T0605-1993 T0605-1993

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3.2 矿料 沥青混合料中的矿料包括粗集料、细集料及矿粉和生石灰。 3.2.1 粗集料 粗集料规格为 10mm~20mm、5mm~10mm、3mm~5mm,试验项目及试验结果见表 2。 试验结果表明,粗集料各项指标符合 JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》关 于高速公路及一级公路沥青混合料用粗集料的技术要求。
表 2 粗集料技术性质 粗集料试验结果 检 测 项 目 单位 标准要求 10~ 20 11.3 14.6 2.934 2.841 1.1 5 2.942 2.840 1.2 12.2 11.0 13.4 0.0 0.1 0.0 0.1 0.2 T0320—2000 T0310—2000 T0312—2000 5~ 10 3~ 5 2.934 2.808 1.5 T0616—1993 T0304—2000 试验方法

集料压碎值 洛杉矶磨耗损失 表观相对密度 毛体积相对密度 吸水率 对沥青的粘附性 针片状颗粒含量(混合料) 其中粒径大于 9.5mm 其中粒径小于 9.5mm 软石含量 水洗法<0.075mm 颗粒含量

% % — — % 级 % % % % %

不大于 28 不大于 30 不小于 2.50 实测记录 不大于 3.0 不小于 4 不大于 18 不大于 15 不大于 20 不大于 5 不大于 1

T0316—2000

3.2.2 细集料 细集料采用 0mm~3mm 细集料,试验项目及试验结果见表 3。试验结果表明,细集料 各项指标符合 JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》关于高速公路及一级公路 沥青混合料用细集料的技术要求。

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表 3 细集料技术性质 检 测 项 目 表观密度 表观相对密度 砂当量 单位 t/m %
3

标准要求 实测记录 不小于2.50 不小于60

0mm~3mm 2.874

试验方法

T0329—2000 2.882 99.0 T0334—1994

3.2.3 矿粉 矿粉为石灰岩矿粉,试验结果见表 4。试验结果表明,矿粉的各项检测指标均符合 JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》关于沥青混合料用矿粉质量要求。
表 4 矿粉技术性质 检 测 项 目 表观密度 表观相对密度 含水量 粒度范围 <0.6mm <0.15mm <0.075 单位 t/m % % % % 3

标准要求 不小于2.50 不大于1 100 90~100 75~100 <1.0

试验结果
2.797

试验方法 T0352—2000

2.802

0.0 100 95.8 84.7 0.8

T0103 烘干法

T0351—2000

亲水系数

T0353—2000

4. AC—20 型沥青混合料配合比设计 根据委托方的要求,采用 GTM 方法进行 AC-20 型沥青混合料目标配合比设计。 4.1 矿料级配的确定 依据 JTG F40-2004 关于 AC-20 型沥青混合料的矿料级配范围要求及天津市市政工 程研究院对 AC-20 级配的优化设计研究成果,设计级配确定为 AC-20C 型。级配组成见 表 5 并如图 1 所示。

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表5

矿料筛分及配合比计算结果 矿料规格(mm)种类

矿料规格(mm)种类 孔径

10~ 20 矿 粉 生石 灰

5~ 10

3~ 5

0~ 3

矿 粉

生石 灰

级配 设计

mm

10~ 20

5~ 10

3~ 5

0~ 3

矿料配合比例(%) 44.4 14.8 5.3 29.5 4.7 1.3

结果 (%)

建议 级配 控制 范围 (%)

各规格种类矿料通过百分率(配合前)(%) 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 100.0 95.5 73.5 46.8 9.6 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.8 20.7 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 5.5 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 83.3 39.4 11.5 0.4 0.4 0.4 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.4 95.8 84.7 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 92.5 80.3 73.1 44.4 42.4 32.6 20.8 4.3 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

各规格种类矿料通过百分率(配合后)(%) 14.8 14.8 14.8 14.8 14.8 3.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 24.6 11.6 3.4 0.1 0.1 0.1 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.6 4.5 3.9 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.2 1.0 0.9 100.0 98.0 88.2 76.4 59.8 43.9 30.8 17.6 9.4 5.9 5.6 5.0 100 94~100 82~92 69~79 57~67 37~47 24~32 14~21 8.5~14 5.5~10 4.5~8 4~7

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100 合成级配 90 80 70 设计上限 设计下限 规范上限 规范下限

各筛孔通过百分率(%)

60 50 40 30 20 10 0 0.15 0.075 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 筛孔尺寸(mm) 9.5 13.2 16 19 26.5

图 1 矿料级配曲线

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4.2 油石比的确定 AC-20 型沥青混合料配合比设计采用 GTM 方法。试件成型条件为:垂直压力 0.7MPa;拌合温度 155℃;成型温度 143℃~147℃;控制方式为极限平衡状态。 选择 3.8%、 4.1%、4.4%、 4.7%油石比, 按上述条件成型 GTM 试件。 T0705-2000 按 (表干法) 测定试件毛体积相对密度, 根据沥青浸渍法实测合成集料的有效相对密度 (见 表 6)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。GTM 试件体积参 数及马歇尔试验结果见表 7,GTM 试验结果见表 8 及图 2。
表 6 合成集料有效相对密度试验结果 盆勺 重 (g) 120.18 120.29 119.21 表7 序号 油石比 (%) 3.8 4.1 4.4 4.7 盆勺 水中重 (g) 91.14 90.77 90.71 盆勺 料重 (g) 616.37 616.33 ---盆勺 油料重 (g) 939.96 974.76 587.06 盆勺油 料水中重 (g) 419.27 419.59 98.55 相对 密度 2.8602 2.8635 1.017 平均 有效相 对密度 2.862 ----

项目

合成集料 石油沥青

AC—20 型沥青混合料 GTM 试件体积参数及马歇尔稳定度试验结果 表干法毛 理论最大 VV VMA VFA 稳定度 流值 体积相对 相对密度 (%) (%) (%) (kN) (0.1mm) 密度 2.684 2.671 2.659 2.646 2.548 2.588 2.598 2.624 5.0 3.1 2.3 0.9 14.2 13.1 13.1 12.4 64.6 76.3 82.5 93.0 15.92 16.30 16.52 17.13 33.7 34.1 34.8 42.1

1 2 3 4

表9 序号 1 2 3 4 油石比(%) 3.8 4.1 4.4 4.7

AC—20 型沥青混合料 GTM 试验结果 GSI 0.98 1.02 1.19 1.43 GSF 1.31 1.31 1.28 1.25

表干法毛体积相对密度 2.548 2.588 2.598 2.624

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2.630 2.615

毛体积相对密度

2.600 2.585 2.570 2.555 2.540 3.5 3.8 4.1 4.4 4.7 5.0 油石比(%)

1.50 1.40 1.30

GSI

1.20 1.10 1.00 0.90 3.5 3.8 4.1 4.4 4.7 5.0 油石比(%)

1.33 1.32 1.30

GSF

1.29 1.27 1.26 1.24 3.5 3.8 4.1 4.4 4.7 5.0 油石比(%)

图2

GTM 试验参数随油石比的变化曲线
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由表 8 及图 2 可见, 判定沥青混合料这种粒状塑性材料是否会出现塑性变形过大现 象的指标 GSI 稳定系数) ( 随油石比的增加而增加, 但当油石比等于 4.1%时, GSI≈1.0; 当油石比大于 4.1%后,GSI 大幅度增大,曲线已呈急剧增加趋势,表明混合料中的沥 青已过量,试件的塑性变形过大;从反映沥青混合料抗剪强度方面的参数 GSF(安全系 数) 随油石比的变化情况来看, 油石比等于 4.1%时, GSF 值最大, 而当油石比大于 4.1% 时,随油石比的增加,GSF 值减小。综合考虑 GTM 试验结果并参考体积参数的大小及 变化趋势, AC-20 型沥青混合料最大油石比确定为 4.2%。 将 考虑到该工程所处的地区气 候特点、高速公路渠化交通的特点以及便于施工控制,此沥青混合料的油石比范围为 4.1%~4.4%。 目标配合比设计结果为: 10mm~20mm:5mm~10mm:3mm~5mm:0mm~3mm:矿粉: 生石灰=44.4:14.8:5.3:29.5:4.7:1.3。最佳油石比为 4.2%。 5. AC—20 型沥青混合料配合比设计结果检验 5.1 水稳定性检验 水稳定性试验结果见表 9。试验结果表明,用 GTM 方法优化出的 AC-20 型沥青混 合料抗水损坏性能满足规范要求。
表 9 AC—20 型沥青混合料水稳定性检验结果 项目 残留稳定度(%) 残留强度比(%) 油石比(%) 4.2 4.2 规范要求 不小于 75 不小于 70 混合料检验结果 83.7 77.5 试验方法 T0709-2000 T0729-2000

5.2 车辙试验 车辙试验结果见表 10。试验温度为 60℃,轮压 0.7MPa。结果表明,GTM 法设计 的 AC-20 型沥青混合料具有优良的抗车辙能力。
表 10 试验温度 油石比 (%) 4.2 AC—20 型沥青混合料车辙试验结果 试验 项目 平均动稳定度(次/mm) 变异系数(%) 规范 要求 不小于 800 不大于 20 试验 结果 1982 16.2 试验 方法 T0719-1993

60℃

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5.3 弯曲试验 弯曲试验结果见表 11。 试验温度为-10℃, 控温精度为±0.1℃, 加载速率 50mm/min。 试验设备为 MTS-810(TESTSTAR-Ⅱ型) 。
表 11 项目 弯曲试验破坏应变(με ) 抗弯拉强度 弯曲劲度模量 应变能 AC—20 型沥青混合料弯曲试验结果(油石比 4.2%) 单位 MPa MPa KJ/m
2

检验结果 1776.3 12.02

试验方法

T0715-1993 6763 117.5

5.4 渗水试验 渗水试验结果见表 12。结果表明用轮碾法成型的试件不透水,满足 JTG F40—2004 的技术要求。
表 12 项目 渗水系数(mL/min ) AC—20 型沥青混合料试件渗水试验结果 实测记录 不透水 试验方法 T0730-2000

油石比(%) 4.2

6. GTM 试件密度与马歇尔试件密度的对应关系
建议用 GTM 进行生产配合比设计,并以 GTM 试件密度作为评定压实度的标准密 度。 当工地无 GTM 时,可按“密度等值”方法确定试件的密度。即 GTM 试件密度= 双面击实 75 次的马歇尔试件密度×修正系数。对比试验结果见表 13。
表 13 成型温度(℃) 143~147 143~147 成型方法 GTM 马歇尔 (双面击实 75 次) 两种成型方式对比试验结果 油石比(%) 4.2 4.2 表干法 毛体积相对密度
2.591

修正系数

1.029
2.517

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7. 结论
目标配合比设计结果见表 14。
表 14 AC—20 型沥青混合料目标配合比设计结果 材料 种类 比例 (%) 10~ 20 44.4 5~ 10 14.8 3~ 5 5.3 0~ 3 29.5 矿 粉 4.7 生石 灰 1.3 最佳 油石比 (%) 4.2 油石比 范围 (%) 4.1~4.4

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