AC目标配合比设计.docx

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AC目标配合比设计

津沧高速公路AC-25型

沥青混合料目标配合比设计报告

GTM配合比设计方法）

1.任务来源

受天津市天永高速公路有限公司委托，进行津沧高速公路下面层AC-25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

2.1JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》

2.2JTJ052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》

2.3JTGE42—2005《公路工程集料试验规程》

3.原材料性质分析津沧高速公路下面层采用AC-25型沥青混合料。

各原材料产地为：

蓟县产石灰岩粗、细集料及矿粉；沥青为滨州70号石油沥青。

试验样品由委托方提供。

3.1沥青

对沥青按JTGF40—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。

检测结果表明该沥青样品符合70号A级沥青技术要求。

表170号A级沥青检测结果

检测项目

单位

70号、A级沥青技术要求

试验结果

试验方法

针入度（25℃,100g,5s）

0.1mm

60～

80

75

T0604—

2000

软化点（环球法）

℃

不小于

46

46.0

T0606—

2000

延度（5cm/min，15℃）

cm

不小于

100

>100

T0605—

1993

含蜡量（蒸馏法）

%

不大于

2.2

1.2

T0615—

2000

闪点

℃

不小于260

286

T0611—1993

溶解度（三氯乙烯）

%

不小于99.5

99.96

T0607—1993

密度（15℃）

3g/cm

实测记录

1.036

T0603—1993

TFOT后

残留物（163℃，5h）

质量变化

%

不大于±0.8

0.10

T0609—1993

针入度比

%

不小于61

74.7

T0604—2000

延度（10℃）

cm

不小于6

12

T0605—1993

3.2矿料

沥青混合料中的矿料包括粗集料、细集料和矿粉。

3.2.1粗集料

粗集料10mm～25mm、10mm～20mm、5mm～10mm、3mm～5mm石灰岩，试验项目及试验结果见表2。

试验结果表明，粗集料所检项目符合JTGF40—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质量技术要求。

表2粗集料技术性质

检测项目

单位

标准要求

粗集料试验结果

试验方法

10mm～

25mm

10mm～

20mm

5mm～

10mm

3mm～

5mm

集料压碎值

%

不大于28

—

16.2

—

—

T0316—

2005

洛杉矶磨耗损失

%

不大于30

—

18.8

—

T0317—

2005

表观相对密度

—

不小于

2.50

2.827

2.842

2.843

2.847

毛体积相对密度

—

—

2.788

2.817

2.794

2.759

T0304—

2005

吸水率

%

不大于

3.0

0.5

0.3

0.6

1.1

对沥青的粘附性

级

不小于4

—

5

—

—

T0616—

1993

针片状颗粒含量（混合料）

%

不大于18

11.7

其中粒径大于9.5mm

%

不大于15

10.0

T0312—

2005

其中粒径小于9.5mm

%

不大于20

15.3

软石含量

%

不大于5

0.0

0.0

0.1

—

T0320—2000

3.2.2细集料

细集料采用0mm～3mm石灰岩，试验项目及试验结果见表3。

试验结果表明，对细集料所检测项目均符合JTGF40—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质量技术要求。

表3细集料技术性质

检测项目

单位

标准要求

试验结果

试验方法

表观相对密度

—

不小于2.50

2.821

T0328—2005

毛体积相对密度

—

—

2.734

T0304—2005

砂当量

%

不小于60

79

T0334—2005

棱角性（流动时间）

s

不小于30

33

T0345—2005

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，对该矿粉所检测项目符合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矿粉质量技术要求。

表4矿粉技术性质

检测项目

单位

标准要求

试验结果

试验方法

表观密度

t/m3

不小于2.50

2.870

T0352—

2000

粒度范围<0.6mm

%

100

100.0

<0.15mm

%

90～100

99.7

T0351—

2000

<0.075

%

75～100

88.0

外观

—

无团粒结块

无团粒结块

—

亲水系数

—

<1.0

0.8

T0353—

2000

4.AC-25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-25型沥青混合料目标配合比设计。

4.1矿料级配的确定

依据JTGF40—2004关于AC-25型沥青混合料矿料级配范围要求及天津市市政工程

研究院对AC-25级配的优化设计研究成果，确定级配组成见表5,矿料级配曲线如图1

表5矿料筛分及配合比计算结果

孔径

矿料规格（

mm）种类

矿料规格（mm）种类

合成

级配控

10～25

10～20

5～10

3～5

0～3

矿粉

矿料配合比例（%）

级配

制范围

（mm）

（%）

（%）

10～25

10～20

5～10

3～5

0～3

矿粉

16.0

29.0

16.0

7.0

27.0

5.0

各规格种类矿料通过百分率（配合前）（%）

各规格种类矿料通过百分率（配合后）（%）

31.5

100.0

100.0

100.0

100.0

100.0

100.0

16.0

29.0

16.0

7.0

27.0

5.0

100.0

100

26.5

100.0

100.0

100.0

100.0

100.0

100.0

16.0

29.0

16.0

7.0

27.0

5.0

100.0

95～100

19

21.7

91.4

100.0

100.0

100.0

100.0

3.5

26.5

16.0

7.0

27.0

5.0

85.0

78～90

16

2.9

67.8

100.0

100.0

100.0

100.0

0.5

19.7

16.0

7.0

27.0

5.0

75.1

70～82

13.2

0.5

32.3

100.0

100.0

100.0

100.0

0.1

9.4

16.0

7.0

27.0

5.0

64.4

60～72

9.5

0.3

8.1

88.9

100.0

100.0

100.0

0.0

2.3

14.2

7.0

27.0

5.0

55.6

48～60

4.75

0.2

0.2

6.1

82.8

99.6

100.0

0.0

0.0

1.0

5.8

26.9

5.0

38.7

30～42

2.36

0.2

0.1

0.5

3.9

74.7

100.0

0.0

0.0

0.1

0.3

20.2

5.0

25.5

20～30

1.18

0.2

0.1

0.3

0.8

40.0

100.0

0.0

0.0

0.0

0.1

10.8

5.0

15.8

14～22

0.6

0.2

0.1

0.3

0.7

20.4

100.0

0.0

0.0

0.0

0.0

5.5

5.0

10.6

10～17

0.3

0.2

0.1

0.3

0.7

11.3

99.7

0.0

0.0

0.0

0.0

3.1

5.0

8.1

7～13

0.15

0.2

0.1

0.3

0.7

6.9

98.9

0.0

0.0

0.0

0.0

1.9

4.9

6.8

5～10

0.075

0.1

0.1

0.3

0.5

4.3

88.0

0.0

0.0

0.0

0.0

1.2

4.4

5.6

4～7

0.15

0.6

1.18

2.36

4.75

9.5

13.21619

）%（率分百过通孔筛各

26.531.5

0.0750.3

筛孔尺寸（mm）

图1矿料级配曲线

4.2油石比的确定

AC-25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0.8MPa；拌和温度160℃；成型温度140℃～145℃；控制方式为极限平衡状态。

选择油石比3.5%、3.8%、4.1%、4.4%，按上述条件成型GTM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合成级配矿料混合料的有效相对密度（见表6）并计算沥青混合料最大理论相对密度。

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。

其中沥青混合料试件的矿料间隙率VMA依据JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》,采用矿料混合料的合成毛体积相对密度计算。

表6合成级配矿料混合料的有效相对密度

项目

盆勺重

（g）

盆勺水中重

（g）

盆勺料重

（g）

盆勺油料重（g）

盆勺油料水中重

（g）

有效相对密度

平均有效相对密度

合成集料

104.6

80.2

604.6

965.3

412.3

2.8052

2.807

125.2

93.6

625.2

1035.8

427.4

2.8095

沥青

80.5

58.8

—

474.6

70.0

1.0293

1.030

91.7

68.7

—

600.2

83.4

1.0298

表7AC-25型沥青混合料GTM试件体积参数及马歇尔稳定度试验结果

序号

油石比

（%）

最大理论相对密度

表干法毛体积相对密度

VV（%）

VMA（%）

VFA（%）

稳定度（kN）

流值（mm）

1

3.5

2.652

2.514

5.2

12.8

59.3

11.88

3.2

2

3.8

2.640

2.567

2.8

11.2

75.2

13.45

3.5

3

4.1

2.628

2.579

1.9

11.1

82.9

14.37

3.6

4

4.4

2.617

2.591

1.0

10.9

91.0

15.70

3.9

表8AC-25型沥青混合料GTM试验结果

序号

油石比（%）

表干法毛体积相对密度

GSI

GSF

1

3.5

2.514

1.02

1.36

2

3.8

2.567

1.03

1.38

3

4.1

2.579

1.11

1.35

4

4.4

2.591

1.18

1.31

图2GTM试验参数随油石比的变化曲线

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，当油石比大于3.8%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3.8%时，GSF值最大，而当油石比大于3.8%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其变化趋势，将AC-25型沥青混合料最佳油石比确定为3.8%。

考虑到该工程所处的地区气候特点、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3.6%～4.0%。

目标配合比设计结果为：

10mm～25mm：

10mm～20mm：

5mm～10mm：

3mm～5mm：

0mm～3mm：

矿粉=16.0：

29.0：

16.0：

7.0：

27.0：

5.0。

最佳油石比为3.8%。

5.AC-25型沥青混合料性能检验

5.1水稳定性检验

水稳定性试验结果见表9。

检验结果表明，GTM法设计的AC-25型沥青混合料在最佳油石比下水稳定性满足JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的技术要求。

表9AC-25型沥青混合料水稳定性检验结果（油石比3.8%）

项目

规范要求

混合料检验结果

试验方法

残留稳定度（%）

不小于80

93.3

T0709—2000

冻融残留强度比（%）

不小于75

82.3

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。

检验结果表明，GTM法设计的AC-25型沥青混合料在最佳油石比条件下具有较好的抗车辙能力。

满足JTGF40—

2004《公路沥青路面施工技术规范》的技术要求。

表10AC-25型沥青混合料车辙试验结果（油石比3.8%）

项目

规范要求

检验结果

试验方法

平均动稳定度（次/mm）

不小于1000

3531

T0719—1993

变异系数（%）

不大于20

7.4

5.3渗水试验

渗水试验结果见表11。

结果表明用轮碾法成型的试件的抗渗水能力满足JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的技术要求。

表11AC-25型沥青混合料试件渗水试验结果（油石比3.8%）

项目

渗水系数要求

实测值

试验方法

渗水系数（ml/min）

不大于120

28

T0730—2000

6.GTM试件密度与马歇尔试件密度的对应关系

建议用GTM法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”方法确定试件的标准密度。

即GTM试件密度＝

双面击实75次的马歇尔试件密度×修正系数。

对比试验结果及修正系数见表12

表12两种成型方式对比试验结果

成型温度（℃）

成型方法

油石比

表干法毛体积相对密度

修正系数

140～145

GTM

3.8

2.567

1.024

140～145

马歇尔法

（双面击实75次）

3.8

2.507

7.结论

目标配合比设计结果见表13。

表13AC-25型沥青混合料目标配合比设计结果

材料种类

矿料规格（mm）

最佳油石比（%）

油石比范围

（%）

10～25

10～20

5～10

3～5

0～3

矿粉

比例（%）

16.0

29.0

16.0

7.0

27.0

5.0

3.8

3.6～4.0