1、大瀏高速公路路面27標下面層Sup25型瀝青混合料目標配合比設 計 報 告大瀏高速公路27標工地試驗室二一二年六月二十六日大瀏高速公路27標工地試驗室設 計 報 告工程名稱湖南大瀏高速公路路面工程試驗日期2012.06.04試樣名稱集料：1#、2#、3#、4#、5#；瀝青、礦粉樣品規(guī)格1#（19-31.5）mm、2#（13.2-19）mm、3#（4.75-13.2）mm、4#（2.36-4.75）mm、5#（0-2.36）mm50#道路石油瀝青產(chǎn)地集料：瀏陽市高坪馬鞍碎石場；瀝青：中?！疤┲荨笔蜑r青A級；礦粉：瀏陽市洞陽鎮(zhèn)龍洞陽山石灰廠樣品狀態(tài)合格試樣數(shù)量集料：每檔各約100kg；瀝青：8k

2、g 礦粉：10 kg試驗日期2012.06.052012.06.25試驗項目集料、礦粉：密度，篩分、磨耗值、堅固性、針片狀、壓碎值；瀝青：密度、針入度、軟化點、延度；混合料：Sup25配合比、馬歇爾驗證。試驗結果詳見原始記錄樣品用途瀝青路面下面層試驗依據(jù)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20-2011）公路工程集料試驗規(guī)程（JTG E42-2005）評價標準公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）大瀏高速公路Sup25下面層施工指導意見試驗設備鼓風干燥箱（101-4）、恒溫水?。℉YW-30）、標準篩、混合料拌和機（SLH8-）、馬歇爾電動擊實儀（LQ-MJ）、馬歇爾穩(wěn)定

3、度儀（DF）、電子天平（BS-30KA）(YP50001)、旋轉壓實儀（4140B）、洛杉磯磨耗儀（MH-）、針入度儀（SYA-450G）、軟化點儀（SYD-2806E）、延度儀（SY-1.5B）、瀝青薄膜烘箱（85型）。理論密度儀（HLM-2S）等。1.0 工程概述大瀏高速公路第二十七合同段，起于溪江互通K62+800，終于砰山互通K85+545.437，接長瀏高速，全長22.75Km，項目合同工期為12個月，合同總價2.1億元。主要工程數(shù)量如下：水泥穩(wěn)定碎石基層101萬平米，瀝青砼上面層63.5萬平米，瀝青砼中面層63.5萬平米，瀝青砼下面層38萬平米，水泥砼1萬m3。根據(jù)工程需要由湖南省

4、大瀏高速公路路面27合同段工地試驗室進行下面層瀝青混合料Sup25的目標配合比設計。本次瀝青混合料Sup25的室內(nèi)配合比設計方法依據(jù)美國Superpave瀝青混合料設計標準進行設計，并依據(jù)我國公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F402004）的要求進行馬歇爾試驗驗證。2.0 設計依據(jù)下面層Sup25瀝青混合料目標配合比設計依據(jù)以下規(guī)范、規(guī)程及意見執(zhí)行：1、公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）2、公路工程集料試驗規(guī)程（JTG E42-2005）3、公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20-2011）4、大瀏高速公路路面下面層Sup25施工指導意見3.0 原材料試驗本次試驗

5、所用集料、礦粉、瀝青均為材料供應商送樣，各原材規(guī)格及產(chǎn)地如下：1、瀝青：中海油“泰州”50#石油瀝青A級；2、粗集料：瀏陽市高坪馬鞍碎石場（碎石1：1931.5mm、碎石2：13.219mm 、碎石3：4.7513.2mm、碎石4：2 .364.75mm）；3、細集料：瀏陽市高坪馬鞍碎石場（02.36mm）；4、礦粉：瀏陽市洞陽鎮(zhèn)龍洞陽山石灰廠；瀝青、礦粉、細集料、粗集料試驗結果如表3.0-1至表3.0-4表3.0-1 瀝青試驗結果匯總表試驗項目單位試驗結果技術要求針入度（25,100g，5S）0.1mm564060延度（5cm/min，15）10080軟化點（環(huán)球法）5149相對密度（25）

6、/1.011實測針入度指數(shù)PI/+0.53-1.5+1.0TFOT薄膜加熱試驗(163，5h)質(zhì)量損失%-0.124-0.8+0.8針入度比%65.263延度（15）cm38.14閃點（COC）319260表3.0-2 礦粉試驗結果匯總表試驗項目試驗結果技術要求表觀密度（g/cm3）2.7382.5表觀相對密度2.732-粒度范圍<0.6mm (%)100100<0.15mm (%)97.490100<0.075mm (%)79.175100外觀無團粒結塊無團粒結塊親水系數(shù)0.79<1塑性指數(shù)3.4<4表3.0-3 細集料試驗結果匯總表試驗項目試驗結果技術要求試驗

7、項目試驗結果技術要求表觀相對密度2.6992.5砂當量（%）7165毛體積相對密度2.663/棱角性(流動時間法S）4830表3.0-4 粗集料試驗結果匯總表 集料規(guī)格試驗項目1#2#3#4#技術要求石料壓碎值（%）21.924表觀相對密度2.7212.7242.7322.7422.6毛體積相對密度2.7052.6982.6962.685 集料規(guī)格試驗項目1#2#3#4#技術要求吸水率（%）0.220.370.490.772.0對瀝青粘附性（級）55針片狀含量（%）7.29.36.05.315軟石含量（%）0.53.0堅固性312洛杉磯磨耗值B類：14.2A類：19.0284.0 設計集料結構

8、的選擇4.1礦料的級配范圍Sup25混合料礦料級配限制區(qū)界限見表4.1-1，級配控制點見表4.1-2。表4.1-1 Sup25設計集料級配限制區(qū)界限 篩孔尺寸(mm)限制區(qū)范圍(通過率%)0.30.61.182.364.75最小11.413.618.126.839.5最大11.417.624.130.839.5表4.1-2 Sup25設計集料級配控制點界限 篩孔尺寸(mm)控制點范圍(通過率%)25192.360.075最小90-191最大100904574.2初選級配依據(jù)Superpave設計的一般方法，在選擇集料結構時，首先調(diào)試選出粗、中、細三個級配，根據(jù)集料的性質(zhì)（密度和吸水率）計算出三

9、個級配的初始用油量。然后用初始用油量成型試件。根據(jù)試驗結果，計算出這三個級配的瀝青混合料在空隙率為4%時所需的瀝青用量及相應的瀝青混合料其他性質(zhì)，礦料間隙率（VMA）、飽和度（VFA）、礦粉與有效瀝青之比（F/A）、初始旋轉次數(shù)的壓實度（%Gmmat in）。表4.2-1為各種集料的篩分試驗結果、三個調(diào)試級配料堆配合比以及三個試驗級配各篩孔尺寸粒料通過率明細表，表4.2-2為估算瀝青用量匯總表。圖4.2三種試驗級配曲線表4.2-1 試驗級配料堆配合比組成及試驗級配材料名稱1#料2#料3#料4#料5#料礦粉組合級配級配113162618252.0級配218192315232.0級配3192323

10、11222.0篩孔通過率（%）級配1級配2級配331.5mm100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.026.5mm86.6100.0100.0100.0100.0100.098.397.697.519.0mm1.786.2100.0100.0100.0100.085.079.778.116.0mm0.853.1100.0100.0100.0100.079.673.270.413.2mm0.813.487.1100.0100.0100.069.962.758.39.5mm0.81.022.9100.0100.0100.051.245.640.64.

11、75mm0.80.90.362.793.2100.036.933.229.82.36mm0.80.90.333.455.3100.022.220.118.31.18mm0.80.90.36.739.0100.013.312.411.70.60mm0.80.90.30.627.1100.09.28.78.50.30mm0.80.90.30.619.398.97.26.96.70.15mm0.80.90.30.614.497.46.05.75.60.075mm0.80.90.30.611.279.14.84.64.5表4.2-2 估算油石比匯總表試驗級配集料毛體積相對密度Gsb集料表觀相對密度Gs

12、a集料有效相對密度Gse集料吸收瀝青膠結料體積Vba （cm3/cm3）有效瀝青膠結料體積Vbe（cm3/cm3）每立方厘米混合料中集料質(zhì)量Ws（g/cm3）估算瀝青油石比Pbi（%）12.6852.7152.7090.0100.0802.3583.822.6842.7152.7090.0100.0802.33573.832.6822.7152.7090.0100.0802.3573.84.3 試驗級配的評價根據(jù)各個級配的估算瀝青用量，并結合設計經(jīng)驗擬用3.8%的油石比成型試件，瀝青混和料的拌和溫度和壓實溫度依據(jù)瀝青試驗中的粘溫曲線，采用旋轉壓實儀成型試件，設定旋轉壓實儀的單位壓力為0.6MP

13、a。根據(jù)交通量數(shù)據(jù)（大于20000000次），選擇壓實次數(shù)N最初=8次，N設計=100次，N最大=160次。根據(jù)Superpave 的最新設計標準，在進行估算用油量成型試件時， 將旋轉壓實次數(shù)設定在N設計，本次試驗為N設計=100次，估算瀝青用量下各級配旋轉壓實試驗結果匯總于表4.3-1。表4.3-1 三種試驗級配旋轉壓實試驗結果匯總表壓實次數(shù)級配1級配2級配3試件1試件2試件1試件2試件1試件2N初始（8次）高度（mm）123.1128.5126.3126.5123.7125.4N設計（100次）高度（mm）110.9113.7112.9113.1111.2111.8空氣中重（g）4667.

14、54667.54668.54670.24682.84702.3水中重（g）2767.42764.72767.22771.327952802.3飽和面干重（g）4682.44680.84679.34680.54691.44711.8毛體積相對密度2.4372.4362.4422.4462.4692.463最初壓實度（%）85.086.087.1設計次數(shù)壓實度（%）95.596.097.5最大理論相對密度2.5492.5472.530表4.3-2 三種級配估算油石比試驗結果評價表級配4.0%空隙率油石比（）VMA（）（設計次數(shù)）VFA（）（設計次數(shù)）粉/有效瀝青比例初始次數(shù)壓實度（）13.812.

15、864.90.9785.023.812.368.01.1586.033.811.678.11.2987.1Superpave標準不小于12.065750.61.289.0表4.3-2為三種級配油石比試驗結果評價表。依據(jù)表4.3-2的評價指標，可以得出級配2均滿足Superpave 設計要求，本次選擇級配2為設計級配。4.4 選擇設計級配的瀝青用量設計級配確定后，根據(jù)Superpave 設計方法，一般選擇四種油石比，它們分別為Pb、Pb±0.5%、Pb±1%。由表4.4-1取Pb為3.8%，根據(jù)實際設計經(jīng)驗，5個油石比分別為：2.8%、3.3%、3.8%、4.3%、4.8%。

16、在進行確定選擇級配油石比的試驗時，壓實次數(shù)應設定在N設計，本次N設計=100次。表4.4-1 設計級配四種油石比試驗結果匯總表油石比（%）2.83.33.84.34.8理論最大相對密度2.5702.5482.5322.5112.511試件編號1212121212高度(mm)8次125.8126.7124.5123.6125.2126.5125.4126.2125.7124.5100次112.9113.2112.3112.4112.8113.1112.3112.4112.1113.1空氣中重（g）4748.546574657.54628.84705.24663.24663.84686.14685

17、.24702.3水中重（g）2813.82758.52756.12747.12796.52764.22771.52788.82781.52799.8飽和面干重（g）4760.84680.84679.546504729.546724677.34695.84692.34708.9毛體積相對密度2.4232.4212.4322.4342.4442.4472.4572.4522.4632.462初始壓實度（%）84.585.886.186.988.0設計壓實度（%）94.295.296.097.398.3圖4.4體積指標與瀝青用量關系曲線根據(jù)表4.4-1中，2.8%、3.3%、3.8%、4.3%、4.

18、8%五個油石比的體積性質(zhì)，通過圖表插值法（見下表）得到設計油石比為3.8%及其對應的體積性質(zhì)（見表4.4-2中油石比3.8%）。表4.4-2五種油石比混和料體積性質(zhì)匯總表：油石比 （%）在設計壓實次數(shù)100次時粉膠比DP%初始次數(shù)壓實度%孔隙率VV%礦料間隙率VMA%有效瀝青飽和度VFA%2.85.812.452.91.6084.53.34.812.361.21.3385.83.84.012.368.01.1586.14.32.712.478.21.0386.94.81.712.686.50.9288.04.5 最佳瀝青用量體積指標驗證依據(jù)第4.4節(jié)中得到的設計油石比3.8%，采用油石比3.8

19、%成型試件，驗證采用3.9% 的油石比在壓實次數(shù)設定在N最大時（本次N最大=160次）對應的體積性質(zhì)指標，試驗結果匯總于表4.0-7。表4.0-7 設計油石比驗證試驗結果表油石比（）在壓實次數(shù)時粉膠比（F/A）初始壓實度（%）最大壓實度（）壓實度（）（設計次數(shù)）礦料間隙率（VMA）飽和度（VFA）3.895.910.879.61.1586.097.895.910.978.01.1585.697.6Superpave標準96.01265750.61.289984.6設計結果通過以上試驗和分析，級配2為設計級配，配合比為1#:2#:3#:4#:5#:礦粉=20%:14%:31%:10%:21%:4

20、%。其對應的混合料特性如表4.6。表4.6 混合料體積性質(zhì)表混合料特性設計結果Superpave標準空隙率（%）4.04.0礦料間隙率（%）12.312飽和度（%）68.06575粉膠比1.150.61.6初始旋轉次數(shù)（8）壓實度86.189最大旋轉次數(shù)（160）壓實度97.8985.0 馬歇爾試驗結果匯總表依據(jù)Superpave設計方法得到的瀝青混合料，采用馬歇爾試驗方法成型試件，得到對應的馬歇爾指標，試驗結果匯總于表5.0。表5.0 Sup25馬歇爾試驗技術指標表試驗項目試驗結果指導意見要求擊實次數(shù)（次）正反各75次正反各75次穩(wěn)定度（kN）10.878.0流值（Cm）2.852.04.0

21、空隙率（%）5.54.56瀝青飽和度（%）68.06070礦料間隙率（%）12.3126.0 水穩(wěn)定性試驗為了檢驗Sup25瀝青混合料的抗水損害能力，按照有關規(guī)范進行了水損害試驗，試驗結果匯總于表6.0。表6.0 AASHTO T283試驗結果混合料類型非條件條件TSR*（%）要求（%）空隙率（%）劈裂強度（MPa）空隙率（%）劈裂強度(MPa)Sup257.0 0.81 6.6 0.76 89.8806.8 0.88 7.0 0.71 6.8 0.83 6.9 0.65 6.7 0.71 6.7 0.78 平均值6.80.816.80.737.0 室內(nèi)配合比設計結論根據(jù)取樣的集料、礦粉、瀝青

22、等原材料，按照美國Sup 25設計標準進行室內(nèi)配合比設計，得到的最佳瀝青用量為3. 75%（油石比為3.8%）。通過浸水馬歇爾試驗可知，該級配配制的瀝青混合料抗水害性能良好。因此本次目標配合比設計可作為工地生產(chǎn)配合比設計依據(jù)見表7.1。7.1設計油石比及礦料比例油石比（%）礦料名稱及比例（%）1#2#3#4#5#礦粉3.8182024112348.0 生產(chǎn)配合比驗證 在瀝青混合料目標配合比確定后，針對間歇式熱拌瀝青拌合樓的工作特點（冷料燃燒筒振動篩熱料倉），經(jīng)過熱料倉取料二次篩分，優(yōu)化級配，依據(jù)美國Superpave瀝青混合料設計標準進行設計，并依據(jù)我國公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40

23、2004）的要求進行馬歇爾試驗驗證，最終確定生產(chǎn)配合比。8.1 原材料試驗表8.1-1 瀝青試驗結果匯總表試驗項目單位試驗結果技術要求針入度（25,100g，5S）0.1mm57.34060延度（5cm/min，15）9680軟化點（環(huán)球法）50.949相對密度（25）/1.011實測針入度指數(shù)PI/+0.56-1.5+1.0TFOT薄膜加熱試驗(163，5h)質(zhì)量損失%-0.124-0.8+0.8針入度比%65.263延度（15）cm38.14閃點（COC）319260表8.1-2 礦粉試驗結果匯總表試驗項目試驗結果技術要求表觀密度（g/cm3）2.7242.5表觀相對密度2.732-粒度范

24、圍<0.6mm (%)100100<0.15mm (%)95.590100<0.075mm (%)78.675100外觀無團粒結塊無團粒結塊親水系數(shù)0.56<1塑性指數(shù)3.8<4表8.1-3 細集料試驗結果匯總表試驗項目試驗結果技術要求試驗項目試驗結果技術要求表觀相對密度2.7052.5砂當量（%）6765毛體積相對密度2.669/棱角性(流動時間法S）4830表8.1-4 粗集料試驗結果匯總表 集料規(guī)格試驗項目1#2#3#4#技術要求石料壓碎值（%）21.424表觀相對密度2.7262.7292.7372.7472.6毛體積相對密度2.7102.7022.701

25、2.690 集料規(guī)格試驗項目1#2#3#4#技術要求吸水率（%）0.220.360.480.772.0對瀝青粘附性（級）55針片狀含量（%）9.78.212.3/15軟石含量（%）0.53.0堅固性312洛杉磯磨耗值B類：14.2A類：19.0288.2 SUP25瀝青混合料技術要求Sup25混合料礦料級配限制區(qū)界限見表4.1-1，級配控制點見表4.1-2。 SUP25生產(chǎn)級配SUP25瀝青混合料級配規(guī)格名稱熱料倉礦粉合成級配(%)自配比例摻配比例(%)2229mm1522mm715mm3.57mm03.5mm級配孔（mm）通過率（%）31.5 100.0 100.0

26、 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 26.5 84.2 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 97.2 19.0 0.3 84.7 100.0 100.0 100.0 100.0 79.0 16.0 0.3 30.3 92.2 100.0 100.0 100.0 66.2 13.2 0.3 4.0 76.2 100.0 100.0 100.0 57.1 9.5 0.3 1.5 19.5 100.0 100.0 100.0 43.0 4.75 0.3 1.1 0.4 57.8 100.0 100.0 33.7 2.36 0.3 0.7 0.4 12.7 75.9 100.0 23.1 1.18 0.3 0.7 0.4 6.8 52.7 100.0 17.2 0.60 0.3 0.7 0.4 5.0 27.7 100.0 11.2 0.30 0.3 0.7 0.4 5.0 18.1 100.0 9.0 0.15 0.3 0.7 0.4 5.0 12.5 95.2 7.5 0.075 0.3 0.7 0.4 3.5 9.7 78.8 6.1 表8.3 設計級配四種油石比試驗結