AC25瀝青配合比設計

1、 瀝青混合料綜合設計試驗報告專 業(yè)： 材料科學與工程 班 級： 1班 學 號： 631301030109 姓 名： 邱 麟 棟 指導老師： 黃維蓉、趙可 完 成 時 間：2016 年 5 月 2016 年7月 目錄1.設計試驗目的與內容11.1試驗目的：11.2試驗內容：22.驗原材料的選擇與檢測22.1瀝青22.2粗、細集料32.3填料33.礦質混合料配合比設計43.1礦料篩分與級配曲線43.2最佳油石比的確定64.配合比設計試驗164.1浸水馬歇爾試驗164.2凍融劈裂試驗164.3車轍試驗164.4瀝青混合料低溫抗裂性檢驗174.5滲水試驗175.配合比設計結論186.瀝青混合料綜合設計

2、試驗體會19AC-25型瀝青混合料目標配比設計報告1. 設計試驗目的與內容1.1試驗目的：隨著國內外交通事業(yè)的不斷發(fā)展，瀝青路面在道路工程中所占比例日益增加，對于路面而言，隨著瀝青與瀝青混合料的使用品質不斷提高，路面形式不斷翻新和發(fā)展，如從砂石路面，塊石路面逐漸演變?yōu)闉r青貫入式、瀝青碎石路面、碾壓混凝土路面直至高速公路瀝青路面及各類新型瀝青路面。但隨著交通量逐年遞增，重載、超載車輛的比例日益增加，使得交通對瀝青路面的要求也愈來愈高，面對這一現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的瀝青路面已經(jīng)不能適應現(xiàn)代化公路的需求。瀝青混合料是由礦料與瀝青結合料拌和而成的混合料的總稱。按材料組成及結構分為連續(xù)級配、間斷級配混合料。按礦料

3、級配組成及空隙率大小分為密級配、半開級配、開級配混合料等。按公稱最大粒徑的大小可分為特粗式(公稱最大粒徑大于31.5mm)、粗粒式(公稱最大粒徑等于或大于26.5mm)、中粒式(公稱最大粒徑16mm或19mm)、細粒式(公稱最大粒徑9.5mm或13.2mm)、砂粒式(公稱最大粒徑小于9.5mm)瀝青混合料。按制造工藝分為熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、再生瀝青混合料等。了解熟悉材料的組成結構、基本技術性質（包括力學性質、物理性質、化學性質、工藝性質等）掌握熱拌瀝青混合料的設計方法，利用所學理論知識，參照規(guī)范推薦的設計方法，選擇合適的原材料，通過試驗設計滿足工程要求的下面層AC-25類型的瀝青混

4、合料。在原材料（瀝青、礦料）選擇好的基礎上，掌握礦質混合料的組成設計，明確目標級配范圍。在此基礎上熟悉瀝青混合料的拌合、馬歇爾試件成型、瀝青混合料的技術性質（包括路用性能試驗方法、試驗參數(shù)、試驗結果計算與分析等）；同時了解各地區(qū)的氣候分區(qū)、降雨量和各季節(jié)的氣溫等，在進行綜合設計試驗時各等級公路的交通量、設計車速等也必須考慮。通過理論知識和參考文獻的學習，得知重慶處于為夏熱冬溫地區(qū)，氣候分區(qū)為1-4-1，本地年平均溫在18左右，冬季平均氣溫在6-8，7月最高氣溫均在35以上，常年降雨量在1000-1450mm，滿足氣候分區(qū)為1-4-1的特征。所以將本溪綜合設計試驗背景設定在重慶地區(qū)的一級公路上，

5、該公路瀝青路面層采用三層結構，其線路處于通向西南各省的國道，車輛通行量大，車速普遍較快，路面窄彎道多。設計時下面層采用AC-25型瀝青混合料，設計空隙率為3%-6%，瀝青采用70A級瀝青，粗集料選用花崗巖，集料粒徑為4.759.5mm 9.519mm 1925mm。細集料0mm4.75m的石灰?guī)r機制砂，填料選用礦粉。1.2試驗內容：1.根據(jù)氣候條件、交通特性等選擇原材料。2.根據(jù)所選原材料設計AC-25型瀝青混合料，進行試驗確定其最佳油石比。3.在最佳油石比下，進行配合比設計檢驗2.驗原材料的選擇與檢測2.1瀝青根據(jù)大量試驗研究表明，針對高溫地區(qū)因此本次課程設計選用道路石油瀝青AH-70瀝青，

6、其主要質量技術見表1表1重交通道路石油瀝青AH-70試驗結果項目試驗結果設計要求試驗依據(jù)針入度（25，100g， 5s，0.1mm）666080T0604針入度指數(shù)P.I-0.5-1.01.0延度（5cm/min，10，cm）脆斷15T0605延度（5cm/min，15，cm）100100軟化點（）46.5/47.34754T0606動力粘度（60，Pa.s）-180240T0620運動粘度（135，Pa.s）0.449-T0619閃點（）260260T0611含蠟量（蒸餾法）（%）1.72.2T0615溶解度（%）99.899.5T0607密度（15）1.037-T0603旋轉薄膜加熱試驗（

7、163，5h）T0610質量損失（%）0.170.8殘留針入度比（%）6161T0604殘留延度（5cm/min，10，cm）106T0605殘留延度（5cm/min，15，cm）66.3502.2粗、細集料集料在瀝青混合料中起著骨架和填充的作用，所具有的特性對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的影響尤為明顯。通常破碎、堅硬、紋理粗糙、多棱角、顆粒接近立方體的集料，經(jīng)壓實后集料顆粒間能夠形成緊密的嵌擠作用，增大瀝青混合料的內摩阻角，相應瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性較好。對于改性瀝青混合料應有適當?shù)念w粒組成，并與改性瀝青有良好的粘附性。因此本次課程設計粗集料采用重慶地區(qū)常用的破碎卵石（花崗巖），集料粒徑為4.75

8、9.5mm 9.519mm 1925mm,細集料采用石灰?guī)r機制砂，主要質量技術指標見下表2，表3表2粗集料的技術指標試驗項目單位試驗結果規(guī)范標準試驗依據(jù)洛杉磯磨耗損失%-30T0317壓碎值%19.825T0316粘附性級44T0616表觀相對密度1925mm碎石-2.749（實測）2.50T03049.519mm碎石2.745（實測）4.759.5mm碎石2.742（實測）吸水率1925mm碎石%0.382.0T03079.519mm碎石0.304.759.5mm碎石0.37堅固性%-12T0314沖擊值%-28T0322軟石含量%-5T0320針片狀顆粒含量（混合料）其中粒徑大于9.5mm

9、其中粒徑小于9.5mm%10.19.310.9181520T0312水洗法0.075mm顆粒含量1925mm碎石%0.51T03109.519mm碎石0.64.759.5mm碎石0.7各種集料的毛體積相對密度1925mm碎石-2.720（實測）實測T03049.519mm碎石2.722（實測）4.759.5mm碎石2.714（實測）表3細集料的技術指標試驗項目單位試驗結果規(guī)范標準試驗依據(jù)表觀相對密度-2.727（實測）2.50T0328毛體積相對密度-2.701（實測）-T0304緊裝密度g/cm31.696-T0331砂當量%6160T0334堅固性%-12T0340亞甲藍值g/cm3-25

10、T0349棱角性(流動時間)s-30T03452.3填料填料用于填充空隙，由此減少最佳瀝青含量；使集料級配滿足要求；增加穩(wěn)定度；改善瀝青與集料間的粘結。通常填料會降低瀝青用量，增加密實度和穩(wěn)定度。針對瀝青混合料填料的要求，本次課程設計的填料采用石灰?guī)r等憎水性石料經(jīng)磨細得到的礦粉，生產(chǎn)礦粉的原石料無泥土雜質。主要質量技術指標見下表4表4礦粉的技術指標試驗項目單位試驗結果規(guī)范標準試驗依據(jù)表觀相對密度-2.773（實測）2.50T0352礦粉親水系數(shù)-11T0353含水量%0.091T0332塑性指數(shù)-24T0354粒度范圍0.6mm0.15mm0.075mm%10093.579.510090100

11、75100T03513礦質混合料配合比設計3.1礦料篩分與級配曲線依據(jù)趙可老師給出的關于AC25型瀝青混合料的礦料優(yōu)選級配范圍要求和各規(guī)格礦料篩分結果并通過Excel的規(guī)劃求解法和一定調配得出各礦料的配合比，并畫出級配曲線圖，分別見下表5、6、7。表5優(yōu)選級配范圍級配類型通過下列篩孔（mm）的質量百分率（%）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-2510095100809070806070455530402230142010147105846表6礦料篩分結果及級配配合比篩孔尺寸/mm31.526.5191613.29.54.752.3

12、61.180.60.30.150.07519250.17 10010013.54.660.460.4600000009.5190.35 10010099.1274.0843.365.123.750000004.759.50.16 10010010010010098.7614.681.80.570.390.340.330.3204.750.26 10010010010010010095.9467.7647.9220.317.512.090.64礦粉0.06 10010010010010010010010010010099.9399.6389.2級配上限1001009080705540302014

13、1086級配中值10097.585756550352617128.56.55級配下限100958070604530221410754合成級配100.00100.00 84.99 74.72 63.25 49.67 34.61 23.91 18.55 11.34 8.00 6.57 5.57 表7級配曲線3.2最佳油石比的確定配合比設計馬歇爾試驗技術標準按JTG F40-2004的規(guī)定執(zhí)行表8 熱拌瀝青混合料試件的實驗室制作溫度瀝青標號瀝青加熱溫度礦料加熱溫度拌合溫度試件成型溫度70號1601751501453.2.1計算礦料混合料的合成毛體積相對密度和合成表觀相對密度， 合成毛體積相對密度：合

14、成表觀相對密度：式中：、為各種礦料相應的毛體積相對密度；1、2、n為各種礦料的表觀相對密度。3.2.2 預估瀝青混合料的適宜的油石比Pa 式中：Pa預估的最佳油石比(與礦料總量的百分比)，()；Pb預估的最佳瀝青用量（占混合料總量的百分數(shù)）（%）Pa1已建類似工程瀝青混合料的標準油石比，()；集料的合成毛體積相對密度；已建類似工程集料的合成毛體積相對密度。在已建類似工程中標準油石比為3.6%，合成毛體積相對密度為2.702，代入式得： 3.2.3 確定礦料的有效相對密度， 有效相對密度的計算：相對于油石比Pa時，瀝青混合料的最大理論相對密度(測得=2.563)；礦料的有效相對密度，無量綱；瀝青

15、的相對密度（測得=1.037），無量綱；所計算的瀝青混合料中的油石比，；所計算的瀝青混合料的瀝青含量3.2.4 測定壓實瀝青混合料試件的毛體積相對密度表觀相對密度和吸水率。-表觀相對密度是表觀密度與同溫度水的密度之比值。-毛體積相對密度是毛體積密度與同溫度水的密度之比值。以油石比4.5%為例，成型5個馬歇爾試件。當試件的吸水率小于2%時，用水中重法測定其表觀密度，表干法測定其毛體積密度。測得=1173.5g =689.6 =1176.9，代入式子：式中：干燥試件在空氣中的質量（g）；試件在水中的質量（g）；試件的表干質量（g）； 常溫水的密度（g/cm3），約等于1。吸水率（Sa）是試件吸水體

16、積占瀝青混合料毛體積的百分率3.2.5 確定瀝青混合料的最大理論相對密度理論最大密度是假設瀝青混合料試件被壓實至完全密實，沒有空隙的理想狀態(tài)下的最大密度，即壓實瀝青混合料試件全部為礦料（包括礦料自身內部的孔隙）及瀝青所占有時（空隙率為零）的最大密度（g/cm3）。可以采用真空法和溶劑法測定，也可以采用下式計算：式中：相對于油石比Pa，瀝青混合料的最大理論相對密度；無量綱。礦料的有效相對密度，無量綱；瀝青的相對密度，無量綱；所計算的瀝青混合料中的油石比，；所計算的瀝青混合料的瀝青含量，；以油石比為例：3.2.6計算瀝青混合料試件的空隙率、礦料間隙率VMA、有效瀝青的飽和度VFA等體積指標，取1位

17、小數(shù)，進行體積組成分析。 試件空隙率VV是壓實瀝青混合料內礦料及瀝青實體以外的空隙（不包括自身內部的孔隙）體積占試件總體積的百分率（%）。式中：VV試件的空隙率，%；礦料間隙率VMA是壓實瀝青混合料試件內礦料部分以外體積（瀝青及空隙體積）占試件總體積的百分率，即試件空隙率與瀝青體積百分率之和（%）。計算公式如。式中：VMA試件的礦料間隙率瀝青飽和度VFA是壓實瀝青混合料試件內瀝青部分的體積占礦料骨架以外的空隙部分體積的百分率（%），又稱瀝青填隙率。計算公式如。 式中：VFA試件的有效瀝青飽和度(有效瀝青含量占VMA的體積比例)3.2.7進行馬歇爾試驗，測定馬歇爾穩(wěn)定度及流值選擇3.5%、4.0

18、%、4.5%、5.5%、5.5等5組油石比于150下拌和，以馬歇爾法成型試件。按T0705-2000（表干法）測定試件毛體積相對密度，根據(jù)瀝青浸漬法實測集料的有效相對密度計算瀝青混合料最大理論相對密度。并據(jù)此計算試件體積參數(shù)。數(shù)據(jù)如下表以油石比為3.5%為例計算各體積參數(shù)，其中=2.445、=2.577、=2.713、=96.5%，計算結果如下：表9 AC-25馬歇爾試驗結果 試件組號油石比（%）試件密度（g/cm3）空隙率VV（%）礦料間隙率VMA（%）瀝青飽和度VFA（%）穩(wěn)定度（kN）流值（mm）毛體積相對密度（實測）最大理論相對密度（實測）13.52.4452.5775.112.860

19、.211.7928.624.02.4632.5633.912.669.211.1833.434.52.4732.5462.912.777.411.6730.945.02.4842.5321.912.785.110.6734.655.52.4702.5121.713.687.810.4934.0技術要求-368+設計空隙率65758.015403.2.8最佳油石比的確定由表9得出的油石比與各項測定指標的關系曲線表10所示。表10各項測定指標的關系曲線以油石比或瀝青用量為橫坐標，以馬歇爾試驗的各項指標為縱坐標，將試驗結果點入圖中，連成圓滑的曲線。確定均符合本規(guī)范規(guī)定的瀝青混合料技術標準的瀝青用量范

20、圍OAC minOAC max.選擇的瀝青用量范圍必須涵蓋設計空隙率的全部范圍，并盡可能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，并使密度及穩(wěn)定度曲線出現(xiàn)峰值。如果沒有涵蓋設計空隙率的全部范圍，試驗必須擴大瀝青用量范圍重新進行。注：繪制曲線時含VMA指標，且應為下凹型曲線，但確定OAC minOAC max時不包括VMA。根據(jù)試驗曲線的走勢，按下列方法確定瀝青混合料的最佳瀝青用量OAC1,.在曲線圖上求取相應于密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標空隙率（或中值）、瀝青飽和度的中值的瀝青用量a1、a2、a3、a4。按下式取平均值作為OAC1。OAC1=（a1+a2+a3+a4） /4如果在所選取的瀝青用量范圍內未能涵

21、蓋瀝青飽和度的要求范圍，按下式三者的平均值作為OAC1。OAC1=（a1+a2+a3） /3對于所選擇的試驗的瀝青用量范圍，密度或穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰值（最大值經(jīng)常在曲線的兩端）時，可直接以目標空隙率所對應的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須介于OAC minOAC max范圍內。否則重新進行配合比設計。以各項指標均符合技術標準（不含VMA）的瀝青用量范圍OAC minOAC max的中值作為OAC2 。OAC2=（OAC min+ OAC max）/2通常情況下取OAC1及OAC2的中值作為計算的最佳瀝青用量OAC。OAC=（OAC1+ OAC2）/2與圖中得出對應的空隙率和VMA值，檢驗

22、是否滿足規(guī)范關于最小VMA值得要求，驗查圖中相應于此OAC的各項指標是否均符合馬歇爾試驗技術標準。根據(jù)曲線圖，穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰值，所以采用目標空隙4.5%對應的油石比：OAC1=（5.1%+3.7%+3.7%+4%）/4=4.1%OAC2（3.7%+4.2%）/23.9%各項指標均符合瀝青混合料技術要求的瀝青油石比范圍為3.74.1%，最佳油石比的初始值OAC1在此范圍內。根據(jù)OAC1和OAC2，確定AC-25目標配合比的最佳油石比為：OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.1%+3.9%)/2=4.0% 取4.0%當OAC=4.0%時，空隙率為3.7%，VMA值為12.3%，滿足設計要求。

23、表11最佳油石比馬歇爾試驗試件組號油石比（%）試件密度（g/cm3）空隙率VV（%）礦料間隙率VMA（%）瀝青飽和度VFA（%）穩(wěn)定度（kN）流值（mm）毛體積相對密度最大理論相對密度14.02.4732.5683.712.369.910.2235.2技術要求-368+設計空隙率65758.015404.配合比設計試驗4.1浸水馬歇爾試驗浸水馬歇爾試驗是將馬歇爾試件分為2組，一組在60的水浴中保養(yǎng)0.5h后測其馬歇爾穩(wěn)定度S1，另一組在60水浴中恒溫保養(yǎng)48h后測其馬歇爾穩(wěn)定度S2，計算兩者的比值，即殘留穩(wěn)定度S0。S0=S2S1100%4.2凍融劈裂試驗馬歇爾試件成型時采用雙面擊實50次，而

24、后將試件平均分為兩組，并使其平均空隙率相同。一組試件在25水浴中浸泡2h后測定其劈裂強度R1；另一組先在25水中浸泡2h，然后在0.09MPa氣壓下浸水抽真空15min，再在-18冰箱中置放16h，而后放到60水浴中恒溫24h，再放到25水中浸泡2h后測試其劈裂強度R2；計算兩者的比值，即殘留強度比R0。R0=R2R1100%綜上，AC25型瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗結果見表12。表12 AC25型瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗結果項目級配類型油石比規(guī)范要求檢測結果試驗方法殘留穩(wěn)定度（%）AC254不小于8080.2T0709凍融劈裂強度比（%）AC264不小于7585.0T07294.3車轍試驗按最佳瀝

25、青用量OAC制作車轍試驗試件，在規(guī)定的條件下進行車轍試驗，檢驗設計瀝青混合料的高溫抗車轍能力，動穩(wěn)定度應符合規(guī)范要求。表13車轍試驗結果 車轍板尺寸：30030050mm 拌和溫度：150試驗編號試驗溫度()動穩(wěn)定度(次/mm)平均值(次/mm)6012601330137013304.4瀝青混合料低溫抗裂性檢驗對瀝青混合料，應按照最佳瀝青用量OAC制作車轍試驗試件，再用切割機將試件鋸成規(guī)定尺寸的棱柱體試件，按照規(guī)定方法進行低溫彎曲試驗，檢驗其破壞應變是否符合規(guī)范要求，否則應對礦料級配或瀝青用量進行調整，必要時更換瀝青品種重新進行配合比設計。低溫彎曲破壞試驗是評價瀝青混合料低溫變形能力的常用方法

26、。在試驗溫度達到-100.5的條件下，以50mm/min加載速率，對瀝青混合料小梁試件（35mm30250mm）跨中施加集中荷載至斷裂破壞，由跨中的破壞撓度計算破壞彎拉應力、彎拉應變及勁度模量。彎曲試驗結果如表16所示：表14 AC25瀝青混合料彎曲試驗結果（油石比4.0）項目單位規(guī)范要求檢驗結果試驗方法彎曲試驗破壞應變（）-不小于20002112T0715抗彎拉強度MPa10.52彎曲勁度模量MPa45084.5滲水試驗宜利用輪碾機成型試驗試件，脫模架起進行室內滲水試驗，滿足規(guī)范中要求的密級配瀝青混合料配合比設計檢驗指標中滲水系數(shù)不大于120Ml/min的要求。表15滲水試驗結果試驗編號初始讀數(shù)時間(s)初始讀數(shù)(ml)終讀數(shù)時間(s)終讀數(shù)(ml)滲水系數(shù)(ml/min)0100180420107010018040010001001804501175.配合比設計結論以4.0%為最佳油石比用馬歇爾方法測得結果如下表18。表16馬歇爾方法測試結果項目單位試驗結果最佳油石比4.0空隙率3.7VMA12.3VFA69.9殘留穩(wěn)定度80.2凍