AC-13C沥青配合比设计

乌阿高速公路上面层AC-13C沥青混合料 生产配合比设计 摘要：由于室内拌和设备和现场拌和效果的差异，拌和楼除尘装置等原因，按目标配合比的沥青用量拌和出的沥青混合料的马歇尔指标和设计、规范要求有较大出入，因此，在正式生产之前必须进行生产配合比设计。本文主要根据乌阿高速公路沥青路面中下面层施工经验，从原材料，级配，沥青混合料的各种性能指标等对上面层AC-13C生产配合比设计进行介绍。 关键词:上面层；AC-13C；沥青混合料；配合比设计 1 工程概况 乌阿高速公路是连霍国家高速公路联络线G3014克拉玛依-阿勒泰段公路建设工程乌尔禾至和什托洛盖北段WA-1合同段段，该合同段路线起于乌尔禾收费站以北国道G217桩号K307公里处东侧，接拟建克乌高速终点，起点桩号K135+000；终点位于和什托洛盖镇阿尔格勒特山以北，国道G217桩号 K242处东侧100米附近，接本项目第二合同段起点，桩号K198+698.893，主线总长63.699Km。 该工程合同段线路长，工程分布较为分散，施工环境恶劣、施工用水匮乏、有效施工时间极短。线路位于近沙漠地带，远离海洋，冬季漫长且气温极低，夏季气温高、降水少、蒸发旺盛，温差变化大，生活、施工所用水资源匮乏，路基施工需要进行洒水施工；由于项目所处地冬季漫长、气候极低，一年中施工有效时间仅6～7个月，从而导致工期压力极大。这样的气候条件对沥青路面要求更为严格，加上又是特重交通道路，对原材料，施工工艺，诸如混合料的高温稳定性能，抗水损害，抗车辙能力等性能要求就显得更为重要。 2 原材料 沥青路面原材料质量是决定路面结构性能、施工工艺及其使用寿命等的重要指标，因此，在实际施工中对原材料的控制显得尤为重要，根据工程所在地的气候、环境条件选择相适应的原材料对 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 有很大的帮助。乌阿高速公路WA-1标采用重庆路安特科技有限公司现场进行改性的SBR(Ⅱ-B)改性沥青；天达建材制造有限公司的矿粉；K149+200右1Km石场生产的集料碎石，其规格分别为：10-15mm碎石；5-10mm碎石；3-5mm碎石；0-3mm石屑。 2.1 沥青 本项目采用SBR(Ⅱ-B)聚合物改性沥青，其方法是现场对基质沥青进行改性而成的改性沥青，该沥青可以明显提高沥青的使用性能，具有优越的水稳性、高低温性能、疲劳耐久性能等。经 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 ，各项指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求，其检测结果如下表2.1.1： 表2.1.1    SBR(Ⅱ-B)改性沥青检测结果 检测项目 单位 检测结果 技术要求 评定 试验方法 针入度(25℃，100g，5s) 0.1mm 86.0 80～100 合格 T0604 延度(5℃，5cm/min) cm 70.6 ≥50 合格 T0605 软化点TR&B ℃ 62.0 ≥48 合格 T0606 密 度 g/cm3 0.997 / / T0603 旋转薄膜加热试验 RTFOT(163℃，85min) 质量变化 % -0.285 ≤±1.0 合格 T0609 针入度比25℃ % 62.8 ≥55 合格 T0604 延度(5℃) cm 35.2 ≥20 合格 T0605               2.2 填料 沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或者岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除干净，矿粉应干净、洁净，能自由从矿粉仓流出。经检测，各项指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求，矿粉检测结果如表2.2.1； 表2.2.1    矿粉检测结果 检测项目 单位 检测结果 技术要求 试验方法 表观相对密度 t/m3 2.706 ≥2.50 T0352 含水量 % 0.58 ＜1 T0103烘干法 粒度范围 ＜0.6mm 100 100 T0351 ＜0.15mm 100 90-100 ＜0.075mm 99.1 75-100 外观 / 无团粒结块 无团粒结块 / 亲水系数 / 0.54 ＜1 T0353 塑性指数 % 3.0 ＜4 T0354 加热安定性 / 未变色 实测记录 T0355           2.3 热集料 经过拌合楼热料仓筛分过后的矿料规格分别为：10-15mm；5-10mm；3-5mm；0-3mm。分别对其取样进行筛分，筛分结果见表2.3.1及设计、规范要求如表2.3.2； 表2.3.1    各矿料筛分结果 筛孔尺寸(mm) 矿料规格(通过质量百分率%) 10-15mm 5-10 mm 3-5 mm 0-3 mm 矿粉 16.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 13.2 78.2 100.0 100.0 100.0 100.0 9.5 8.6 93.8 100.0 100.0 100.0 4.75 0.2 1.3 70.5 100.0 100.0 2.36 0.2 0.6 3.9 79.2 100.0 1.18 0.2 0.5 1.4 64.1 100.0 0.6 0.2 0.5 0.8 38.6 100.0 0.3 0.2 0.5 0.8 14.8 100.0 0.15 0.2 0.5 0.7 6.6 99.3 0.075 0.2 0.5 0.6 2.6 91.0             表2.3.2 设计、规范要求各筛孔的通过率范围 级配 类型 通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%) 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 AC-13C 100 90~100 68~85 38~68 24~50 15~38 10~28 7~20 5~15 4~8 中值 100 95 76.5 53 37 26.5 19 13.5 10 6                       根据设计以及规范要求，四个规格的集料需要按一定比例进行掺配，以达到《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)规定级配的要求，同时也要满足设计图纸上要求，尽量和目标配合比比例大体一致，根据各个矿料筛分结果，以及目标配合比的掺配比例，结合合成级配曲线尽量呈“S”型为主，但不得有太多的锯齿形交错。横坐标为泰勒曲线横坐标，纵坐标为通过百分率，利用EXCEL表格进行数据处理，得出矿料的掺配比例为10-15mm：5-10mm：3-5mm：0-3mm：矿粉=24:28:7:36:5，并得出得出合成级配曲线图如图2.3.1； 图2.3.1    各矿料曲线图及合成级配曲线图 规定级配范围 2.3.1 热料合成密度 根据《公路工程集料规程》 （JTG E42-2005） 试验，计算出各矿料的密度以及合成密度，结果如下表2.3.1.1； 表2.3.1.1    热料密度及合成密度 矿料规格 10-15 5-10 3-5 0-3 矿粉 合成密度(g/cm3) 掺配比例(%) 24 28 7 36 5 毛体积相对密度(g/cm3) 2.887 2.868 2.842 2.678 2.693 2.790 表观相对密度(g/cm3) 2.915 2.911 2.915 2.849 2.878               3 最佳油石比 在沥青混合料生产配合比设计过程中，通常是采用目标配合比确定的最佳油石比Pa的±0.3%进行马歇尔试验(即4.7%，5.0%，5.3%)，根据试验结果确定生产配合比的最佳油石比。 3.1 马歇尔试验 在室内按已确定的各热料掺配比例和设计的沥青含量配料拌和，击实成型马歇尔 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 试件(Φ101.6mm×63.5mm)，按规范要求测定试件的密度、稳定度、流值，并计算试件的空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标。乌阿高速公路WA-1标所在地处于的气候分区为1-1-4（夏炎热冬严寒干旱区）重载交通区。试验结果如下表3.1.1； 表3.1.1  马歇尔试验结果 编号 油石比(%) 毛体积密度(g/cm3) 空隙率(%) 矿料间隙率VMA(%) 沥青饱和度VFA(%) 稳定度(KN) 流值(dmm) 1 4.7 2.470 5.9 15.4 61.8 10.18 24.5 2 5.0 2.494 4.5 14.9 69.6 10.81 26.7 3 5.3 2.490 4.2 15.2 72.6 9.57 28.6 技术要求 / / 4~6 14~16 65~75 ≥8 1.5~4                 3.2 马歇尔数据特征图 以油石比为横坐标，以马歇尔试验的各项指标为纵坐标，将试验结果通过EXCEL导入图中，连成圆滑的曲线。确定符合规范和设计要求的沥青混合料的油石比范围Pamin~Pamax。选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并且尽可能涵盖沥青饱和度的要求范围，并使密度及稳定度曲线出现峰值。如下图1-图6所示； 3.3 最佳油石比的确定 根据马歇尔试验曲线的走势，按下列方法确定最佳油石比Pa。 3.3.1 Pa1的确定 在曲线图1-图6上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率中值所对应的油石比分别为5.12%，4.95%，4.88%，取三者的平均值作为Pa1。 Pa1=（5.12+4.95+4.88）/3=4.98% 3.3.2 Pa2的确定 以各项指标均符合技术标准（不含VMA）的油石比范围Pamin~Pamax的中值作为Pa2。由图1-图6可以得出的油石比范围为4.7%~5.3%，那么： Pa2=（Pamin+Pamax）/2=5.0% 3.3.3 Pa的确定 取Pa1 和Pa2的中值作为最佳油石比Pa。 Pa= （Pa1 +Pa2）/2=5.0% 通过计算出的最佳油石比Pa，代入图1-图6中进行验算可以得出所对应的空隙率和矿料间隙率VMA等各项指标均符合马歇尔试验技术标准要求。 4 配合比设计检验 4.1 高温稳定性检验 根据3.3确定的最佳油石比Pa=5.0%，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（T0703-2011）制作车辙试件，试件尺寸为300mm×300mm×50mm，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（T0719-2011）进行试验，其试验结果如表4.1.1； 表4.1.1    车辙试验检验结果 油石比（%） 试件编号 t1 （min） t2 （min） t1时间变形量d1（mm） t2时间变形量d2（mm） 试验机类型系数（C1） 试件系数（C2） 试验轮往返碾压速度N（次/min） 动稳定度 DS（次/mm） 5.0 1 45 60 2.17 2.36 1.0 1.0 42 3316 3507 2 45 60 2.86 3.03 1.0 1.0 3706 3 45 60 2.47 2.65 1.0 1.0 3500 技术 要求 DS≥2400次/min                       4.2 水稳定性检验 按规定试验方法《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行浸水马歇尔试验（T0709-2011）和冻融劈裂试验（T0729-2000），试验结果如表4.2.1，表4.2.2； 表4.2.1      浸水马歇尔试验结果 油石比（%） 浸水30~40min 浸水48h 残留稳定度（%） 技术要求（%） 实测密度(g/cm3) 稳定度(KN) 流值(dmm) 实测密度 稳定度(KN) 流值(dmm) 5.0 2.494 10.81 26.7 / 9.47 29.2 87.6 ≥80 2.488 11.67 23.4 / 10.26 26.4 2.483 10.55 27.5 / 9.24 23.5 2.499 12.21 25.6 / 10.67 26.1 平均值 / 11.31 / / 9.91 /                   表4.2.2      冻融劈裂试验结果 油石比（%） 未冻融循环的第一组有效试件劈裂抗拉强度RT1（MPa） 冻融循环的第二组有效试件劈裂抗 拉强度RT2（MPa） 冻融劈裂试验强度比TSR（%） 技术要求（%） 实测密度(g/cm3) 试件高度(mm) 最大 荷载（N） 劈裂抗拉强度（MPa） 实测 密度(g/cm3) 试件高度(mm) 最大 荷载（N） 劈裂抗拉强度（MPa） 5.0 2.400 63.6 7530 0.744 / 63.7 5450 0.538 77.3 ≥75 2.385 63.6 7380 0.730 / 63.4 5920 0.587 2.398 63.3 8250 0.819 / 63.1 6270 0.625 2.415 63.5 7110 0.704 / 63.5 5730 0.567 平均值 / 0.749 / 0.579                       4.3 渗水系数检验 根据最佳油石比Pa，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（T0703-2011）方法成型试件，《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（T0730-2011）进行渗水试验，其试验结果如表4.3.1； 表4.3.1    渗水试验结果 试验编号 第一次计时时的水量V1（ml） 第二次计时时的水量V2（ml） 第一次计时的时间t1（s） 第二次计时的时间t2（s） 渗水系数Cw（ml/min） 平均值（ml/min） 技术要求（ml/min） 1 100 500 0 254 94 95 ≤120 2 100 500 0 246 98 3 100 500 0 262 92                 对确定的最佳油石比Pa，我们按照规范对沥青混合料进行了高温稳定性、水稳定性、渗水系数等进行检验，对配合比进行了验证，通过表4.1.1，表4.2.1，表4.2.2，表4.3.1的试验结果表明均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)及设计要求。 5 结束语 在配合比设计试验过程中，矿料的波动带来了很多的不可预见性的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，所以严格控制好原材料的质量是铸就优质沥青路面工程的必要前提，当然，不仅仅是原材料的控制，良好且满足施工要求的配合比也是保证沥青路面质量的重要保障。在实际生产过程中，定期从现场取沥青混合料试样进行抽提筛分试验，严格把握好混合料的级配是否满足设计规范要求。 参考文献 [1].交通部公路科学研究所．JTG E42-2005公路工程集料试验规程[S]．北京：交通出版社，2005． [2].交通部公路科学研究所．JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S]．北京：交通出版社，2011． [3].交通部公路科学研究所．JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S]．北京：人民交通出版社，2004. [4].李福普，李闯民.JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程释义 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 [S].北京：人民交通出版社，2011. 附注： 曹 伟  1987.11  毕业西南科技大学材料科学与工程  乌阿高速公路WA-1标项目部  158********