SMA13沥青混合料配合比设计报告.docx

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SMA13沥青混合料配合比设计报告

SMA-13沥青混合料配合比设计报告

严谨求实科学管理精益求精质量至上

编号:

LQHHL-2010-003

试验报告

试验环境

温度：

/湿度：

/

试验地点

本检测中心沥青试验室

抽样地点

/

抽样人

/

抽样日期

/

抽样方法

/

抽样环境

温度：

/湿度：

/

抽样基数

/

试验项目

SMA-13目标配合比设计

试验结果

见本报告（试验结果仅对来样负责）

试

验

结

论

经室内配合比设计试验与相关验证，确定SMA-13沥青混合料目标配合比设计的最佳油石比为6.0％，在进行生产配合比设计与试验时，油石比宜控制在5.8%-6.2%之间，其合成级配应尽可能与目标配合比级配曲线接近。

目标配合比的各级集料比例见有关设计图表。

单位公章

报告批准日期：

2010年7月15日

主检:

审核：

审批：

湖南省交通建设质量监督试验检测中心

试验报告

试验

用主

要设

备和

仪器

仪器/设备名称

型号

编号

针入度测定仪

81-B0101/B

JC0198

低温电脑沥青延度仪

HDLY-VA

JC0200

电脑沥青高温软化点测定仪

HDLR-IV

JC0201

布洛克菲尔德粘度计

RVDV+II+

JC0203

沥青薄膜加热烘箱

82型

JC0223

压碎值仪

/

JC0284

洛杉矶磨耗机

42-5305

JC0129

砂当量仪

T56

JC0217

沥青混合料拌和机

LBH-10B

JC0235

沥青混合料拌和机

LBH-20B

JC0236

沥青混合料马歇尔稳定度试验仪

HDMS-20C

JC0263

车辙轮碾成型机

HLR-2

JC0240

沥青混合料车辙试验机

HLR-2

JC0234

/

/

/

试验

规程

标准名称

标准代号及年号

标准分号

公路工程沥青及沥青混合料试验规程

JTJ052-2000

14-7-3

公路工程集料试验规程

JTGE42-2005

14-7-3

/

/

/

评定

标准

公路沥青路面施工技术规范

JTGF40-2004

14-7-3

/

/

/

/

/

/

试验

说明

/

主检:

审核：

审批：

设计说明

1．沥青混合料的级配采用SMA-13型级配。

根据委托要求，工程级配范围采用《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》中的SMA-13级配范围。

2．SMA-13沥青混合料的原材料均为委托单位来样，其组成为：

（1）粗集料：

清镇市万隆达矿产开发有限公司生产的玄武岩碎石。

（2）细集料：

清镇市万隆达矿产开发有限公司生产的石灰石机制砂。

（3）沥青：

厦门华特生产的SBS改性沥青。

（4）矿粉：

茫顶石场生产的石灰石矿粉。

（5）水泥：

贵定海螺盘江水泥有限公司生产的32.5级普通硅酸盐水泥。

（6）纤维：

武汉优尼克工程纤维有限公司生产的絮状木质素纤维，用量为混合料质量的3‰。

3．按规范要求，混合料理论最大相对密度采用理论计算法。

4．混合料拌和时沥青的加热温度为180℃，集料的加热温度为190℃，试件的击实成型温度为170℃。

5．原材料和混合料的技术要求采用《公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）》之规定。

6．配合比设计试验及计算参数均以“JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中附录CSMA混合料配合比设计方法”中的程序及公式计算。

7．试验结果：

经室内配合比设计试验与相关验证，确定SBS改性沥青SMA-13混合料目标配合比设计的最佳油石比为6.0％，在进行生产配合比设计与试验时，其合成级配应尽可能与目标配合比级配曲线接近。

目标配合比的各级集料比例见有关设计图表。

湖南省交通建设质量监督试验检测中心

2010年7月15日

一．原材料试验

1、SBS改性沥青试验结果

试验项目

单位

试验

结果

SBS改性沥青（I-D）技术要求

试验

方法

针入度（100g,5s,25℃）

0.1mm

53

40-60

T0604

针入度指数PI

/

-0.02

≥0

T0604

软化点（环球法）

℃

73.0

≥70

T0606

135℃运动粘度

Pa.S

2.83

≤3

T0625

延度（5℃，5cm/min）

cm

34

≥20

T0605

闪点（COC）

℃

315

≥230

T0611

溶解度（三氯乙烯）

%

99.69

≥99

T0607

25℃弹性恢复

%

92

≥75

T0662

贮存稳定性，离析

℃

0.7

≤2.5

T0661

相对密度（25℃）

/

1.026

实测记录

T0603

TFOT薄膜加热试验（163℃,5h）

质量变化

%

+0.02

≤±1.0

T0609

针入度比

%

83.0

≥65

T0604

5℃残留延度

㎝

23

≥15

T0605

2集料试验

（1）集料原材料来样筛分试验结果

通过下列方孔筛（㎜）的质量百分率（%）

16

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

1#料

100

76.5

10.9

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

0.9

2#料

100

100

99.8

14.7

2.6

2.2

2.0

2.0

1.9

1.7

3#料

100

100

100

100

83.5

63.4

46.0

34.8

27.9

16.0

水泥

100

100

100

100

100

100

100

100

99.9

98.6

矿粉

100

100

100

100

100

100

100

99.9

95.9

81.8

备注

机制砂中小于0.075mm含量较多，建议加强碎石场除尘措施。

矿料筛分曲线图如下：

（2）粗集料材质试验结果

试验项目

单位

试验结果

技术要求

压碎值

%

10.9

≤28

洛杉矶磨耗损失

%

8.3

≤30

磨光值

/

44

≥42

粗集料对SBS改性沥青的粘附性

级

5

5

表观相对密度

9.5mm—16mm

/

2.958

≥2.5

4.75mm—9.5mm

2.960

吸水率

9.5mm—16mm

%

0.5

≤3.0

4.75mm—9.5mm

0.6

坚固性

%

1.2

≤12

针片状颗粒含量

9.5mm—13.2mm

%

4.8

≤15

4.75mm—9.5mm

7.6

<0.075mm颗粒含量

9.5mm—16mm

%

0.9

≤1

4.75mm—9.5mm

1.7

备注

4.75mm—9.5mm料中小于0.075mm中含量较多，建议加强碎石场除尘措施。

（3）各级粒径集料的相对密度试验结果

密度

集料

表观相对密度

毛体积相对密度

吸水率（%）

9.5mm—16mm

2.958

2.918

0.5

4.75mm—9.5mm

2.960

2.906

0.6

0mm—2.36mm

2.742

2.669

1.0

水泥

3.021

----

----

矿粉

2.727

----

----

（4）矿粉质量试验结果

试验项目

试验结果

技术要求

视密度（g/cm3）

2.727

≥2.5

含水量（%）

0.1

≤1

亲水系数

0.6

＜1

粒度范围

＜0.6mm（%）

100

100

＜0.15mm（%）

95.9

90-100

＜0.075mm（%）

81.8

75-100

外观

无团粒结块

无团粒结块

（5）细集料的砂当量结果

试验项目

试验结果

技术要求

砂当量（%）

75

≥60

（6）木质素纤维试验结果

项目

单位

试验结果

技术要求

纤维长度

mm

＜6

≤6

灰分含量

%

15.4

18±5

PH值

/

7.58

7.5±1

吸油率

/

7倍

不小于纤维质量的5倍

含水率

%

4.6

≤5

纤维的相对密度

/

1.50

实测

二．SMA-13沥青混合料技术要求

1．SMA-13型沥青混合料级配要求

粒径

通过率

通过下列方孔筛筛孔（㎜）的质量百分率（%）

16

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

SMA-13

100

90-

100

50-

75

20-

34

15-

26

14-

24

12-

20

10-

16

9-

15

8-

12

2．SMA-13沥青混合料技术指标要求

试验项目

单位

技术要求

试验项目

单位

技术要求

击实次数

次

2×75

沥青饱和度

%

75—85

稳定度

kN

≥6.0

残留稳定度

%

≥80

矿料间隙率

%

≥16.5

冻融劈裂强度比

%

≥80

空隙率

%

4

动稳定度

次/㎜

≥3000

析漏损失

%

≤0.1

粗集料骨架间隙率VCAmin

≤VCADRC

飞散损失

%

≤15

/

/

/

三.SMA-13型沥青混合料配合比试验

1．设计矿料级配的确定

（1）根据JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，在工程设计级配范围内，调整各种矿料比例设计3组不同粗细的初试级配，3组级配的粗集料骨架分界筛孔的通过率处于级配范围的中值、中值±3%附近，矿粉数量均为10%左右。

级配从细到粗分别命名为级配1、级配2、级配3。

其合成级配及曲线图如下：

级配1：

？

集料

规格

集料比例（%）

通过下列方孔筛（㎜）的质量百分率（%）

16

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

1#料

37

100

76.5

10.9

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

0.9

2#料

39

100

100

99.8

14.7

2.6

2.2

2.0

2.0

1.9

1.7

3#料

17

100

100

100

100

83.5

63.4

46.0

34.8

27.9

16.0

水泥

2

100

100

100

100

100

100

100

100

99.9

98.6

矿粉

5

100

100

100

100

100

100

100

99.8

95.9

81.8

合成级

配结果

100

90.6

64.3

27.2

20.3

17.5

15.2

13.7

12.6

10.0

技术要

求级配

100

90-

100

50-

75

20-

34

15-

26

14-

24

12-

20

10-

16

9-

15

8-

12

其合成级配曲线如下图所示：

级配2

集料

规格

集料比例（%）

通过下列方孔筛（㎜）的质量百分率（%）

16

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

1#料

40

100

76.5

10.9

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

0.9

2#料

39

100

100

99.8

14.7

2.6

2.2

2.0

2.0

1.9

1.7

3#料

13

100

100

100

100

83.5

63.4

46.0

34.8

27.9

16.0

水泥

2

100

100

100

100

100

100

100

100

99.9

98.6

矿粉

6

100

100

100

100

100

100

100

99.8

95.9

81.8

合成级

配结果

100

90.6

64.3

27.2

20.3

17.5

15.2

13.7

12.6

10.0

技术要

求级配

100

90-

100

50-

75

20-

34

15-

26

14-

24

12-

20

10-

16

9-

15

8-

12

其合成级配曲线如下图所示：

级配3

集料

规格

集料比例（%）

通过下列方孔筛（㎜）的质量百分率（%）

16

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

1#料

42

100

76.5

10.9

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

0.9

2#料

40

100

100

99.8

14.7

2.6

2.2

2.0

2.0

1.9

1.7

3#料

9

100

100

100

100

83.5

63.4

46.0

34.8

27.9

16.0

水泥

2

100

100

100

100

100

100

100

100

99.9

98.6

矿粉

7

100

100

100

100

100

100

100

99.8

95.9

81.8

合成级

配结果

100

90.1

62.5

24.3

18.0

16.0

14.4

13.4

12.4

10.2

技术要

求级配

100

90-

100

50-

75

20-

34

15-

26

14-

24

12-

20

10-

16

9-

15

8-

12

其合成级配曲线如下图所示：

（2）分别按这三组级配测定4.75mm以上粗集料的毛体积相对密度、全部矿料的毛体积相对密度及4.75mm以上粗集料松方相对密度，并计算4.75mm以上粗集料的VCADRC结果见下表。

级配1

级配2

级配3

矿料的毛体积相对密度

2.860

2.868

2.877

4.75以上粗集料毛体积相对密度

2.912

2.912

2.912

4.75以上粗集料松方相对密度

1.714

1.694

1.693

4.75以上粗集料VCADRC%

41.1

41.8

41.9

（3）根据已建类似工程沥青混合料标准油石比预估SMA混合料5.9%的油石比作为马歇尔试件的初试油石比，并在成型时按混合料质量的0.3%掺入木质素纤维。

其试验结果见下表：

体积指标

级配1

级配2

级配3

理论最大相对密度

2.625

2.630

2.636

毛体积相对密度

2.517

2.519

2.524

空隙率%

4.1

4.2

4.3

矿料间隙率%

16.9

17.1

17.2

VCAmix%

42.9

40.5

38.0

（4）从3组初试级配的试验结果得到级配2和级配3符合VCAmix＜VCADRC及VMA＞16.5%的要求，其中级配2的4.75mm筛孔的通过率较大，且接近中值，便于施工中的级配控制，因此确定级配2为设计级配。

2．确定设计沥青用量

根据所选择的设计级配和初试油石比试验的空隙率结果，以0.3%为间隔，取5.9%、6.2%、6.5%不同的油石比，制作马歇尔试件，计算空隙率等各项体积指标。

结果如下：

体积指标

油石比（%）

5.9

6.2

6.5

计算理论最大相对密度

2.630

2.619

2.608

试件毛体积相对密度

2.519

2.527

2.537

试件空隙率（%）

4.2

3.5

2.7

VMA（%）

17.1

17.0

16.9

VFA（%）

75.4

79.4

84.0

稳定度（kN）

9.90

9.34

8.91

流值（mm）

3.40

3.55

3.87

SMA-13型沥青混合料沥青用量确定图

根据设计空隙率确定油石比。

设计空隙率为4%，由上图查知所对应的最佳油石比为6.0%。

3.SMA-13型在最佳油石比OAC=6.0%时,其各项体积指标与强度指标如下表：

（1）马歇尔试验结果

试验项目

试验结果

试验项目

试验结果

混合料最大相对密度

2.627

沥青饱和度VFA（%）

76.5

试件毛体积相对密度

2.522

稳定度MS（kN）

10.20

试件空隙率VV（%）

4.0

流值FL（mm）

3.6

矿料间隙率VMA（%）

17.0

----

----

（2）浸水马歇尔试验结果

击实次数

浸水温度（℃）

保温时间（h）

稳定度（kN）

流值（mm）

残留稳

定度（%）

平行试验

平均值

平行试验

平均值

标准试验

1

2×75

60

0.6

10.31

10.20

3.73

3.6

89.5（技术要求为：

≥80）

2

10.19

3.27

3

10.04

3.52

4

10.25

3.69

浸水试验

1

2×75

60

48

8.83

9.13

4.19

4.0

2

9.02

3.47

3

10.14

3.72

4

8.51

4.50

（3）冻融劈裂强度试验结果

击实次数

试件高度（㎜）

浸水温度（℃）

保温时间（h）

试验最大荷载（N）

劈裂抗拉强度（MPa）

冻融劈裂强度比（%）

平行值

平均值

标准试验

1

2×50

63.9

25

2

10140

0.998

0.976

84.9（技术要求为：

≥80）

2

64.4

10730

1.048

3

64.3

9850

0.963

4

64.3

9160

0.896

冻融后试验

1

2×50

63.8

25

2

7460

0.735

0.829

2

64.4

9580

0.935

3

64.4

8370

0.817

5

64.3

8460

0.827

（4）SMA-13型沥青混合料车辙试验结果

试件编号

试件厚度（㎝）

试验温度（℃）

试验轮压（MPa）

动稳定度

（次/㎜）

试验结果

技术要求

1

5

60

0.7

9264

DS=8370

S=1325.8

CV=15.8%

DS≥3000

CV≤20%

2

5

60

0.7

9000

3

5

60

0.7

6847

备注

油石比Pa=6.0%

（5）其它相关试验参数

参数项目

单位

试验（计算）结果

参数项目

单位

试验（计算）结果

集料合成毛体积相对密度γsb

/

2.868

集料合成表观相对密度γsa

/

2.915

集料合成有效相对密度γse

/

2.905

沥青混合料

的粉胶比FB

/

1.84

沥青混合料有效沥青用量Pbe

%

5.44

混合料沥青膜

有效厚度DA

μm

7.49

析漏损失

%

0.04

飞散损失

%

5.0

渗水系数

ml/min

0

/

/

/

经过马歇尔试验及其相关的验证试验，贵都高速公路沥青路面SMA-13沥青混合料在最佳油石比为6.0%时，各项技术指标满足相应的技术要求。

在进行生产配合比设计与试验时，应根据拌和机的除尘效果，确定矿粉的掺量，以使混合集料的级配尽可能与目标配合比的级配一致。

试验：

校核：

审核：

湖南省交通建设质量监督试验检测中心

2010年7月15日