SMA13改性沥青混合料目标配合比设计报告.docx

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SMA13改性沥青混合料目标配合比设计报告

XXX路

SMA-13改性沥青混合料目标配合比

设计报告

XXXX路

SMA-13改性沥青混合料目标配合比

设计报告

项目负责人

主要测试人员

编制

技术负责人

复核

分管领导

审核

主任

报告编号

检测单位

证书编号

编制日期

注意事项：

1.本报告未加盖检测单位报告专用章、缺页、添页或涂改均无效；无相关人员及签发人签字无效；未经检测单位许可复印无效；

2.对检测报告有异议者，请于收到报告之日起十五日向检测单位提出；

3.试验检测按国家标准、行业标准和企业标准执行，无标准的按双方协议执行。

XXXX检测中心

设计报告

委托单位

委托人

见证人

/

工程名称

委托日期

试样名称

集料：

1#、2#、4#；

沥青；矿粉；木质素纤维；抗剥落剂

样品规格

1#（9.5-13.2）mm、

2#（4.75-9.5）mm、

4#（0-2.36）mm、

SBS改性沥青、

木质素纤维、

产地

样品状态

试样数量

集料：

每档各约100kg；

沥青：

50kg矿粉：

20kg

木质素纤维：

10kg

抗剥落剂：

2kg

试验日期

试验项目

集料：

密度、筛分、压碎值等；矿粉：

密度、筛分等；沥青：

密度、针入度、软化点、延度等；混合料：

SMA-13配合比设计等。

环境条件

详见原始记录

样品用途

沥青路面上面层SMA13配合比

样品描述

1#（9.5-13.2）mm、2#（4.75-9.5）mm、4#（0-2.36）mm；SBS改性沥青（黑色粘稠状）；矿粉（无团粒、结块）；木质素纤维（黄色絮状）

试验依据

《公路工程集料试验规程》（JTGE42－2005）

《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20－2011）

评价标准

试验设备

鼓风干燥箱（LH22-1）、鼓风干燥箱（LH33）、恒温水浴（LH21）、恒温水浴（LH06）、标准筛（JL01）、马歇尔电动击实仪（LH02）、马歇尔稳定度仪（LH35）、电子天平（LH20）、电子天平（LH23）、针入度仪（LQ01）、软化点仪（LQ30）、延度仪（LQ26）、沥青薄膜烘箱（LQ09）、真空干燥箱（LQ16）、车辙仪（LH32）等。

1.0概述

受XXXX委托，XXXX检测中心承担了XXXX路工程上面层SMA-13型沥青混合料的目标配合比设计工作。

本次改性沥青混合料SMA-13的目标配合比设计方法依据《公路沥青路面施工技术规》（JTGF40—2004）进行设计。

2.0设计依据

上面层SMA-13改性沥青混合料目标配合比设计依据以下标准规、规程：

1、《公路沥青路面施工技术规》（JTGF40-2004）；

2、《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）；

3、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）；

3.0原材料试验

本次试验所用集料、矿粉、沥青均为委托方送样，各原材料规格及产地如下：

1、沥青：

XXX产SBS改性沥青；

2、集料：

XXX产玄武岩（碎石1：

9.5~13.2mm、碎石2：

4.75~9.5mm）

3、细集料：

XXX产石灰岩（碎石4：

0-2.36mm）

4、矿粉：

XXX矿粉厂；

5、木质素纤维：

XXX（用量为混合料总质量的0.35%）。

4、抗剥落剂：

XXX（用量为沥青质量的0.35%）

沥青、矿粉、粗集料、细集料、纤维试验结果如表3.0-1至表3.0-5。

表3.0-1SBS改性沥青试验结果汇总表

SBS改性沥青试验项目

试验结果

技术要求

结论

针入度（25℃，100g，5s）（0.1mm）

59

50~80

合格

针入度指数PI（15℃、25℃、30℃）

0.10

-0.2～+1.0

合格

延度（5cm/mim，5℃）（cm）

35

≥30

合格

软化点（TR&B）（℃）

73.5

≥60

合格

运动粘度（135℃）（Pa·s）

2.150

≤3

合格

闪点（℃）

254

≥230

合格

相对密度（25℃）

1.031

实测

/

离析，软化点差（℃）

0.8

≤2.5

合格

动力粘度（60℃）

1832.8

≥800

合格

弹性恢复（%）

96.3

≥70

合格

沥青薄膜加热试验

质量变化（%）

-0.187

≤±0.6

合格

残留针入度比（25℃）（%）

67.8

≥65

合格

残留延度（5℃）（cm）

21

≥20

合格

表3.0-2矿粉试验结果汇总表

试验项目

试验结果

技术要求

结论

表观密度（g/cm3）

2.717

≥2.50

合格

表观相对密度

2.721

/

/

粒度围

<0.6mm（%）

100

100

合格

<0.15mm（%）

100

90~100

合格

<0.075mm（%）

90.4

75~100

合格

外观

无团粒结块

无团粒结块

合格

亲水系数

0.63

<1

合格

塑性指数

3.1

<4

合格

注：

（1）因沥青、矿粉相同，故本报告试验结果取自XXX市XXX路XX标下面层Sup-20设计报告。

表3.0-3粗集料试验结果汇总表

集料规格

试验项目

1#

2#

技术要求

结论

压碎值（%）

15.4

/

≤20

合格

表观相对密度

2.886

2.987

/

/

表观密度（g/cm3）

2.879

2.979

≥2.6

合格

毛体积相对密度

2.780

2.878

/

/

吸水率（%）

1.32

1.27

≤2.0

合格

对沥青的粘附性

5

/

≥5级

合格

针片状颗粒含量（%）

8.4

9.0

≤12

合格

洛杉矶磨耗值（%）

22.4

≤28

合格

表3.0-4细集料（4#）试验结果汇总表

试验项目

试验结果

技术要求

结论

表观密度（g/cm3）

2.956

≥2.5

合格

表观相对密度

2.963

/

/

毛体积相对密度

2.641

/

/

砂当量（%）

68

≥60

合格

棱角性（s）

36.5

≥30

合格

4.0矿料级配的选择

4.1矿料的级配围

SMA-13混合料矿料级配围见表4.1-1。

表4.1-1SMA-13沥青混合料级配围

筛孔尺寸（mm）

筛孔通过

率要求（%）

16.0

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

上限

100

100

75

34

26

24

20

16

15

12

下限

100

90

50

20

15

14

12

10

9

8

4.2初选级配

确定SMA-13的三组级配1、2、3，4.75mm筛孔通过率分别为24.1%、26.9%、29.7%，各档集料筛分结果及三组级配组成见表4.2-1。

分别测定三组级配的VCADRC，根据经验选择油石比6.3%制作试件，测定γsb、VCAmix及VMA等指标，在满足VCAmix小于VCADRC和VMA大于17.0%的基础上确定级配，测试结果见表4.2-2、表4.2-3、表4.2-4。

表4.2-1各档集料筛分结果及三组试验级配

矿料规格

1#

2#

4#

矿粉

合成级配

级配1

44

36

11

9

级配2

43

34

14

9

级配3

41

33

17

9

筛孔mm

平均通过百分率（%）

级配1

级配2

级配3

16.0mm

13.2mm

9.5mm

4.75mm

2.36mm

1.18mm

0.60mm

0.30mm

0.15mm

0.075mm

100

94.4

26.0

1.1

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

100

100

96.4

10.0

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

100

100

100

100

91.2

70.6

45.1

24.5

17.6

12.5

100

100

100

100

100

100

100

100

100

90.4

100

97.5

66.1

24.1

19.8

17.5

14.7

12.4

11.7

10.2

100

97.6

66.9

26.9

22.5

19.6

16.0

13.1

12.2

10.5

100

97.7

68.5

29.7

25.2

21.7

17.3

13.8

12.6

10.9

表4.2-2粗集料松装间隙率VCADRC测试结果

级配类型

捣实密度γs（g/cm3）

4.75mm通过

百分率（%）

粗集料毛体积相对密度γCA

粗集料松装间隙率VCADRC（%）

级配1

1.631

24.1

2.823

42.23

级配2

1.650

26.9

2.822

41.47

级配3

1.678

29.7

2.823

40.56

表4.2-3SMA-13改性沥青混合料设计级配试验结果

级配类型

合成毛体积相对密度γsb

合成表观相对密度γsa

合成有效相对密度γse

级配1

2.793

2.914

2.862

级配2

2.786

2.914

2.857

级配3

2.781

2.916

2.853

表4.2-4初试级配的体积分析（纤维用量为混合料总质量的0.35%）

级配类型

油石比（%）

理论最大相对密度

毛体积相对密度

空隙率VV（%）

矿料间隙率VMA（%）

饱和度VFA（%）

粗集料骨架间隙率VCAmix（%）

级配1

6.3

2.578

2.460

4.6

17.4

73.7

37.94

级配2

6.3

2.574

2.477

3.8

16.6

77.3

39.81

级配3

6.3

2.571

2.493

3.0

15.9

81.0

41.77

技术要求

/

/

/

3.0~4.5

≥16.5

75～85

≤VCADRC

由表4.2-2、表4.2-4得出级配1不满足空隙率的要求，级配3不满足矿料间隙率、VCAmix的要求。

级配2满足全部技术要求，根据经验综合考虑，选取级配2为设计级配。

级配曲线如图4.2所示。

图4.2　SMA-13级配曲线图

5.0最佳沥青用量的确定

按设计级配2称取矿料，成型3组马歇尔试件（油石比分别为：

6.0%、6.3%、6.6%），进行马歇尔试验，试验结果列于表5.0-1。

表5.0-1沥青混合料马歇尔试验结果

级配

类型

油石比（%）

稳定度（kN）

流值（0.1mm）

间隙率VMA

（%）

空隙率VV（%）

粗集料骨架间隙率VCAmix

（%）

饱和度VFA

（%）

毛体积

相对密度

理论最大相对密度

SMA-13

6.0

10.26

31.3

16.8

4.7

39.96

72.2

2.464

2.585

6.3

11.34

32.8

16.8

4.0

39.96

76.3

2.472

2.574

6.6

10.57

33.7

16.6

3.0

39.76

81.8

2.486

2.563

要求

≥6.0

20-50

≥16.5

3.0-4.5

≤VCADRC

75-85

/

/

根据表5.0-1的数据，油石比为6.0%时，马歇尔试件的空隙率不满足设计要求，油石比为6.3%、6.6%时，马歇尔试件的空隙率分别为4.0%、3.0%，且其它指标（VMA、VCA、稳定度、饱和度等）均满足设计要求，根据目标空隙率4.0%，确定6.3%为最佳油石比。

6.0配合比性能验证

6.1伦堡析漏试验

试验条件：

试验温度185℃；保温60min±1min后进行析漏测试。

试验结果如表6.1-1所示。

表6.1-1析漏试验结果

级配类型

油石比（%）

析漏1（%）

析漏2（%）

析漏3（%）

平均（%）

要求（%）

SMA-13

6.3

0.057

0.066

0.048

0.057

≤0.1

6.2肯特堡飞散试验

试验条件：

将SMA-13的马歇尔试件在20±0.5℃下浸泡20小时；然后采用洛杉矶磨耗试验机旋转300次进行飞散试验。

试验结果见表6.2-1。

表6.2-1飞散试验结果

级配类型

油石比（%）

飞散率1（%）

飞散率2（%）

飞散率3（%）

飞散率4（%）

平均（%）

要求（%）

SMA-13

6.3

5.65

5.59

5.55

5.52

5.58

≤15

6.3抗水损害试验

以最佳油石比拌制SMA-13沥青混合料试件，进行水损害性能试验。

（1）浸水马歇尔试验，试验结果见表6.3-1。

表6.3-1浸水马歇尔试验结果

混合料类型

马歇尔稳定度（kN）

浸水马歇尔稳定度（kN）

残留稳定度（%）

要求（%）

SMA-13

11.50

10.03

87.2

≥85

（2）冻融劈裂试验，试验结果见表6.3-2。

表6.3-2冻融劈裂试验结果

混合料类型

未冻融劈裂强度（MPa）

冻融劈裂强度（MPa）

TSR（%）

要求（%）

SMA-13

0.8826

0.7468

84.6

≥80

6.4高温稳定性试验

采用最佳油石比成型试件进行车辙试验，以验证沥青混合料的高温稳定性能，车辙试验结果见表6.4-1。

表6.4-1车辙试验结果汇总表

混合料类型

油石比（%）

动稳定度（次/mm）

1

2

3

平均

要求

SMA-13

6.3

4632

3913

4200

4248

≥3500

6.5低温稳定性试验

在最佳油石比下进行－10℃小梁弯曲试验，小梁弯曲试验结果见表6.5-1。

表6.5－10℃小梁弯曲试验结果

混合料

类型

最大荷载

（kN）

跨中挠度

（mm）

抗弯拉强度（MPa）

劲度模量（MPa）

破坏应变（με）

要求（με）

结论

SMA-13

0.926

0.456

7.116

2927

2432

≥2000

合格

7.0目标配合比结论及建议

7.1结论

对XX市XX路XXX标上面层SMA-13改性沥青混合料（木质素纤维）进行了目标配合比设计，得出结论见表7.0-1、表7.0-2。

表7.0-1矿料配合比及油石比

混合料类型

下列各种矿料所占比例（%）

油石比（%）

1#

2#

4#

矿粉

SMA-13

43.0

34.0

14.0

9.0

6.3

表7.0-2目标级配的体积指标

混合料

类型

油石比（%）

理论最大相对密度

毛体积相对密度

空隙率VV（%）

间隙率VMA（%）

饱和度VFA（%）

粗集料骨架间隙率VCAmix（%）

SMA-13

6.3

2.574

2.472

4.0

16.8

76.3

39.96

技术要求

/

/

/

3.0~4.5

≥16.5

75～85

≤VCADRC

通过混合料级配调试和相关试验验证，表明所设计的SMA-13改性沥青混合料（纤维用量为混合料总质量的0.35%）的水稳定性、高温稳定性以及析漏、飞散均满足技术要求，室目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。

以下无正文

声明：

本报告未加盖报告专用章、缺页、添页、复印或数据涂改均无效。

本次测试报告仅对送检样品负责。