上面層AC-13型瀝青混合料目標配比設計報告PAGE附件上面層AC（GAC）-13型瀝青混合料目標配合比設計報告廣東華美加工程顧問有限公司廣州珠江黃埔大橋路面工程技術咨詢項目部二〇〇八年三月PAGE目錄TOC\o"1-2"\h\z\u說明 1一、原材料試驗 41、瀝青試驗 42、集料試驗 43、填料試驗 84、瀝青與集料的粘附性試驗 8二、AC(GAC)-13型瀝青混凝土目標配合比設計 101、上面層方案Ⅰ（AC-13） 102、上面層方案Ⅱ（AC-13） 173、上面層方案Ⅲ（GAC-13） 25三、AC(GAC)-13型瀝青混凝土目標配合比試驗結果匯總表 32四、AC(GAC)-13型瀝青混凝土目標配合比推薦方案 331、方案比選 332、推薦方案 37PAGE2說明一、設計依據1.《公路瀝青路面設計規范》（JTGD50-2006）2.《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004）3.《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）4.《公路工程集料試驗規程》（JTGE42-2005）5.廣東省交通廳粵交基函[2003]299號《關于加強我省高速公路一級公路瀝青路面質量管理的通知》（2003.3）6.廣東省交通工程質量監督站粵交監督[2002]106號《關于要求進一步加強瀝青混凝土路面原材料及配合比質量管理的通知》（2002.5）7.國道主干線廣州繞城公路東段（珠江黃埔大橋）兩階段施工圖設計及修編8．國道主干線廣州繞城公路東段（珠江黃埔大橋）路面施工質量控制與管理手冊二、設計思路由于本項目沿線地處華南沿海暴雨區，降雨充沛，雨量集中，歷時降雨強度大，多年年平均降水量1638.5mm，年最大降水量2000mm，雨季(3～9月份)降水量占年降水量的81％，多年平均蒸發量1400～1600mm；同時根據本項目《工可報告》提供的交通量預測，設計年限內一個車道上的累計當量軸次為2.3×107次，屬于重交通，未來重載超載對路面的影響較大。基于以上兩個因素，我部在進行上面層目標配合比設計時，主要考慮瀝青混合料的抗高溫性能及抗水損害的能力，同時作為表面層，其抗滑性能也是需要重點考慮的路用性能。因此，我部在進行礦料合成級配設計時，考慮通過提高4.75mm以上碎石含量，使粗集料之間形成骨架嵌擠結構，以提高抗高溫車轍的能力，并適當減小9.5mm以上粗集料的用量，提高混合料的均勻性和施工均勻性，減少路面施工離析造成的局部滲水；同時，通過增大1.18mm以下細集料的含量，使細集料充分填充粗集料間隙，并結合省內已有經驗，以4.5～5％作為設計目標空隙率，混合料瀝青飽和度控制在65～70％之間，既由于路面的微觀構造制約著輪胎與路面之間的濕抗滑力水平，而路面的宏觀構造控制著濕抗滑力隨車速提高而下降的比率，因此，路面的抗滑能力是由路面的宏觀構造和微觀構造決定的。理想的路面應該是能夠提供高的抗滑力以保證汽車安全行駛。抗滑面層需要解決的問題是：①以各種車速行駛時，保證良好的微觀構造；②以較高車速行駛時，需要有排水良好的宏觀構造，以保證在高速行駛時，路表抗滑能力不會下降很多。為此，首先需要采用磨光值高、壓碎值（沖擊值）和磨耗值低的石料作上面層的主骨料以形成良好的微觀結構；同時優選級配并采用合理的施工工藝以形成大的宏觀結構。石料的磨光值表征瀝青路面的微觀構造，磨光值越高，石料的抗滑性能越好。石料的壓碎值（沖擊值）及磨耗值低時，路面就具有足夠的抗磨耐壓能力，保證石料在行車荷載的作用下不被壓碎。集料級配形成路面的宏觀構造，控制著路表抗滑力隨車速提高而下降的比率。宏觀構造越大，高速行車路面的抗滑能力越強。因此，通過提高粗集料含量，改善表面層的宏觀構造深度的同時也提高了路面的抗滑性能。為進一步驗證據此思路設計的瀝青混合料能否滿足高溫穩定性、水穩定性和抗滑性能等要求，我部根據現行規范提出了兩個設計方案分別進行配合比試驗；同時參考廣東省內目前采用較多的GAC-13型瀝青混凝土級配，提出了適用于本項目瀝青路面的GAC-13型瀝青混合料目標配合比方案，并與前兩個級配方案的瀝青混合料性能進行比較，以比選出適于本項目選用材料的最優方案。三、設計內容1.按《公路工程集料試驗規程》（JTGE42-2005）和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）對原材料的各項物理力學指標進行試驗并判斷材料的性能；2.按集料的篩分結果，按《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004）中對AC-13型瀝青混凝土礦料級配范圍的要求，對其進行礦料組成設計，并以4.75mm通過率為關鍵性篩孔通過率，提出兩個設計方案；同時參考GAC-13型瀝青混凝土級配提出GAC3.按《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004）和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）的規定，分別對AC-13型瀝青混凝土兩個設計方案和GAC-13型瀝青混凝土設計方案進行馬歇爾試驗，并確定出最佳用油量；4.依據確定的最佳瀝青用量，分別對AC-13型瀝青混凝土兩個設計方案和GAC-13型瀝青混凝土設計方案進行60℃和70℃5.依據確定的最佳瀝青用量，分別對AC-13型瀝青混凝土兩個設計方案和GAC-13型瀝青混凝土設計方案進行水穩定性試驗；6.依據確定的最佳瀝青用量，分別對AC-13型瀝青混凝土兩個設計方案和GAC-13型瀝青混凝土設計方案進行滲水試驗；7.依據確定的最佳瀝青用量，分別對AC-13型瀝青混凝土兩個設計方案和GAC-13型瀝青混凝土設計方案進行抗滑性能試驗。一、原材料試驗1、瀝青試驗按設計要求，抗滑層瀝青選用SBS改性瀝青。改性瀝青試驗嚴格按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTJ052-2000的要求和方法進行，改性瀝青性能指標試驗結果見表1所列。試驗結果表明，該SBS改性瀝青已檢測的性能指標除運動粘度偏大外，其余指標均能滿足現行規范及本項目相關技術文件要求。殼牌新粵（佛山）SBS改性瀝青試驗結果表1項目試驗結果設計要求試驗依據針入度（25℃，100g，5s，0.1mm）5840～60T0604-2000針入度指數P.I1.7≥0.5延度（5cm/min，5℃，cm）33.5≥25T0605-1993軟化點（℃）87.3≥70T0606-2000運動粘度（135℃，Pa.s）3.4≯3T0625-1993閃點（℃）＞230≥230T0611-1993溶解度（％）99.5≥99.0T0607-1993彈性恢復（5cm/min，25℃，％）85≥80.0T0662-2000貯存穩定性離析，48h軟化點差（℃）0.1≯2.5T0661-2000密度（15℃，g/cm3）1.036實測T0603-1993相對密度（25℃）1.031實測旋轉薄膜加熱試驗（163℃，5h）T0610-1993質量損失（％）0.3≯±0.8殘留針入度比（％）87.4≥65T0604-2000殘留延度（5cm/min，5℃，cm）22.4≥20T0605-1993注：不能保證連續施工時，應按相關技術文件要求頻率對進場瀝青的貯存穩定性進行檢測。2、集料試驗本項目上面層AC(GAC)-13型瀝青混合料目標配合比設計試驗所采用的集料為增城三江三和石場生產的角閃巖，集料粒徑規格分別為S10（10～15mm）、S11（5～10mm）、S14（3～5mm）和S16（0～3mm），如圖1～圖4。圖110～15mm碎石圖25～10mm碎石圖33～5mm碎石圖40～3mm石屑圖1～圖4為增城三江三和石場碎石加工現場，該石場堆料場地較小，場地硬化不充分，缺少必要的排水設施，除塵效果較差。因此為保證本項目上面層礦料質量及連續施工時供料及時，建議盡快落實石場配套設施建設，并要求施工單位提前備料。礦粉為從化呂田生產的石灰巖礦粉；水泥采用“粵花”牌32.5水泥；瀝青為殼牌新粵（佛山）瀝青有限公司生產的SBS改性瀝青。集料試驗嚴格按照《公路工程集料試驗規程》（JTGE42-2005）的要求和方法進行，粗、細集料試驗結果分別見表2、表3所列。粗集料試驗結果表2試驗項目單位試驗結果規范標準試驗依據洛杉磯磨耗損失％10.4≯28T0317－2005磨光值BPN45≮42T0321－2005壓碎值％9.7≯20T0316－2005粘附性級5≮4T0616－1993表觀相對密度10～15mm碎石-2.875≮2.60T0304－20055～10mm碎石2.8783～5mm碎石2.857吸水率10～15mm碎石％0.42≯2.0T0307－20055～10mm碎石0.50堅固性％-≯12T0314－2000沖擊值％-≯28T0322－2000軟石含量％-≯1T0320－2000針片狀顆粒含量（混合料）其中粒徑大于9.5mm其中粒徑小于9.5mm％7.25.68.1≯10≯8≯12T0312－2005水洗法＜0.075mm顆粒含量10～15mm碎石％0.2≯1T0310－20055～10mm碎石0.33～5mm碎石0.2各種集料的毛體積相對密度10～15mm碎石-2.840-T0304－20055～10mm碎石2.837細集料試驗結果表3試驗項目單位試驗結果規范標準試驗依據表觀相對密度-2.864≮2.50T0328－2005砂當量％61≮60T0334－2005堅固性％-≯12T0340－2005亞甲藍值g/kg-≯25T0349－2005棱角性(流動時間)s-≮30T0345－2005注：石屑的砂當量值偏低，應加強碎石生產過程中的除塵效果，減少已開采碎石被山體泥土污染。3、填料試驗填料試驗結果見表4所列。試驗結果表明本項目采用的填料技術指標滿足現行規范標準要求。 礦粉及水泥技術指標表4試驗項目單位試驗結果規范標準試驗依據表觀相對密度礦粉t/m32.773≮2.50T0352-2000水泥3.050\礦粉親水系數-0.87＜1T0353-2000含水量％0.09≯1T0332-2005塑性指數-2＜4T0354-2000粒度范圍＜0.6mm＜0.15mm＜0.075mm％100(100)93.5(100)79.5(99.5)10090～10075～100T0351-2000注：括號內數值為水泥粒度范圍。4、瀝青與集料的粘附性試驗本試驗采用T0616-1993中水煮法，在兩種情況下對改性瀝青與粗集料的粘附性進行試驗，一種為常規試驗，另一種是先用粗集料與水泥進行裹覆后再與瀝青進行粘附性試驗，試驗結果見表5所列。試驗結果表明，集料與瀝青的粘附性等級滿足設計要求。盡管通過試驗不采取抗剝落措施時，集料與瀝青的粘附性仍能滿足設計要求，但為了增強集料與瀝青的粘附能力，提高上面層的抗水損害能力，建議上面層改性瀝青混合料生產添加1.5～2.0％水泥代替部分礦粉，亦可通過添加水泥提高瀝青膠漿的勁度模量，改善上面層的抗永久變形能力和承載能力。改性瀝青與集料粘附性試驗結果表5改性瀝青與集料粘附性試驗條件試驗前未用水泥裹覆試驗前用水泥裹覆試驗后石料表面上瀝青膜剝落情況集料棱角處瀝青膜有輕微剝離，但少于10％瀝青膜無剝離粘附性等級55備注所用石料為角閃巖，瀝青為SBS改性瀝青注：該集料與SBS改性瀝青的粘附性能滿足規范及本項目相關文件要求。二、AC(GAC)-13型瀝青混凝土目標配合比設計1、上面層方案Ⅰ（AC-13）1）原材料篩分及合成級配AC-13型瀝青混凝土合成礦料級配組成（方案Ⅰ）表6篩孔尺寸(mm)原材料級配通過百分率(％)合成級配(％)規范推薦范圍(％)10～15mm

碎石5～10mm

碎石3～5mm

碎石0～3mm

石屑礦粉水泥26.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～10019100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～1001699.6100.0100.0100.0100.0100.099.9100～10013.287.8100.0100.0100.0100.0100.097.690～1009.510.798.5100.0100.0100.0100.081.668～854.750.70.594.3100.0100.0100.046.038～682.360.40.327.288.5100.0100.032.924～501.180.40.311.164.7100.0100.024.115～380.60.40.34.341.3100.0100.016.610～280.30.40.32.328.799.2100.012.97～200.150.40.31.517.493.5100.09.55～150.0750.40.30.06.679.599.56.04～8摻配比例(％)20.0％33.5％14.5％27.5％2.5％2.0％\\2）方案Ⅰ礦料合成級配曲線如圖5所示。圖5AC-13型（方案3）馬歇爾試驗結果及最佳瀝青用量確定①AC-13（方案Ⅰ）馬歇爾試驗結果見表7。AC-13（方案Ⅰ）馬歇爾試驗結果表7試件組號油石比(％)試件密度空隙率(％)礦料間隙率(％)瀝青飽和度(％)穩定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.52.4612.7059.016.645.514.9725.524.02.5072.6846.615.457.216.2428.634.52.5162.6645.515.564.320.8036.345.02.5392.6444.015.273.818.1732.455.52.5482.6242.915.380.916.5739.0技術要求4～6≥10+設計空隙率65～75≥8.015～40注：1)瀝青加熱溫度控制在160～165℃；礦料加熱溫度為190～200℃；混合料拌和溫度為170℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為160～165℃；混合料廢棄溫度195℃；2)瀝青混合料理論最大相對密度是通過計算法算出。②最佳瀝青用量確定由表7得出的油石比與各項測定指標的關系曲線如圖6所示。圖6AC-13目標配合比（方案Ⅰ根據曲線圖，由于密度沒有嚴格出現峰值，所以采用目標空隙率4.5％對應的油石比作為OAC1，可以得到：OAC1＝4.84％OAC2＝（4.49％+5.08％）/2＝4.79％各項指標均符合瀝青混合料技術要求的瀝青油石比范圍為4.49～5.08％，最佳油石比的初始值OAC1在此范圍內。根據OAC1和OAC2，并結合廣東省高速公路建設的實際情況，確定AC-13目標配合比（方案Ⅰ）的最佳油石比為：OAC=4.8％。當OAC=4.8％時，空隙率為4.6％，VMA值為15.19％，滿足設計要求。4）最佳油石比馬歇爾試驗AC-13（方案Ⅰ）最佳油石比馬歇爾試驗結果表8試件組號油石比(％)試件密度空隙率(％)礦料間隙率(％)瀝青飽和度(％)穩定度(KN)流值(0.1mm)實際理論14.82.5302.6524.615.3069.920.931.5技術要求4～6≥10+設計空隙率65～75≥8.015～40注：1)瀝青加熱溫度控制在160～165℃；礦料加熱溫度為190～200℃；混合料拌和溫度為170℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為160～165℃；混合料廢棄溫度195℃；2)瀝青混合料理論最大相對密度是通過計算法算出。5）浸水馬歇爾試驗AC-13（方案Ⅰ）殘留穩定度試驗結果表9油石比

(％)浸水時間穩定度(KN)殘留穩定度(％)試驗結果平均值4.830min19.2020.9094.020.7722.4221.1948h19.9119.6418.1720.9919.50備注浸水馬歇爾殘留穩定度試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。6）凍融劈裂試驗AC-13（方案Ⅰ）凍融劈裂試驗結果表10油石比(％)試驗條件穩定度(KN)劈裂抗拉強度(MPa)凍融劈裂強度比(％)4.8未經受凍融循環13.591.39898.813.8313.6515.31經受凍融循環13.741.38113.7013.1214.95備注凍融劈裂試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。7）車轍試驗AC-13（方案Ⅰ）車轍試驗結果表11車轍板尺寸：300×300×50mm拌和溫度：170℃碾壓溫度：160℃行走距離：23±1cm試驗編號輪壓(MPa)試驗溫度(℃)動穩定度(次/mm)平均值(次/mm)①0.7601086210190②9545=3\*GB3③10161①7060586446②7500=3\*GB3③5780備注車轍試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。8）滲水試驗AC-13（方案Ⅰ）滲水試驗結果表12試驗編號初始讀數時間(s)初始讀數(ml)終讀數時間(s)終讀數(ml)滲水系數(ml/min)平均值(ml/min)①010018031070.048.9②010018019030.0=3\*GB3③010018024046.7備注滲水試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。9）抗滑試驗AC-13（方案Ⅰ）構造深度試驗結果表13次數攤砂直徑(mm)平均直徑D(mm)構造深度(cm)D1D2測定值平均值①1851751800.981.02②180175177.51.01=3\*GB3③175170172.51.07備注構造深度試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。AC-13（方案Ⅰ）抗滑值試驗結果表14溫度T(℃)15溫度修正值-1溫度T時測得的擺值(BPN)標準溫度20℃時的擺值(BPN)平均12345平均585758585857.856.856.7575758585857.656.610）車轍板壓實度試驗對輪碾成型的車轍板進行抽取芯樣，檢測壓實度，試驗結果如下：AC-13（方案Ⅰ）試件壓實度試驗結果表15方案Ⅰ空中質量ma(g)水中質量mw(g)表干質量mf(g)試件毛體積相對密度以試驗室試件密度作標準密度以理論最大相對密度作標準密度標準密度壓實度(%)平均(%)標準密度壓實度(%)平均(%)1025.9615.61027.42.4912.53098.598.12.65293.993.61491.1892.31495.22.4732.53097.82.65293.32、上面層方案Ⅱ（AC-13）1）原材料篩分及合成級配AC-13型瀝青混凝土合成礦料級配組成（方案Ⅱ）表16篩孔尺寸(mm)原材料級配通過百分率(％)合成級配(％)規范推薦范圍(％)10～15mm

碎石5～10mm

碎石3～5mm

碎石0～3mm

石屑礦粉水泥26.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～10019100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～1001699.6100.0100.0100.0100.0100.099.9100～10013.287.8100.0100.0100.0100.0100.097.690～1009.510.798.5100.0100.0100.0100.081.668～854.750.70.594.3100.0100.0100.043.138～682.360.40.327.288.5100.0100.031.324～501.180.40.311.164.7100.0100.023.115～380.60.40.34.341.3100.0100.016.210～280.30.40.32.328.799.2100.012.87～200.150.40.31.517.493.5100.09.65～150.0750.40.30.06.679.599.56.24～8摻配比例(％)20.0％36.5％13.0％25.5％3.0％2.0％\\2）方案Ⅱ礦料合成級配曲線如圖7所示。圖7AC-13型（方案3）馬歇爾試驗結果及最佳瀝青用量確定①AC-13（方案Ⅱ）馬歇爾試驗結果見表17。AC-13（方案Ⅱ）馬歇爾試驗結果表17試件組號油石比(％)試件密度空隙率(％)礦料間隙率(％)瀝青飽和度(％)穩定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.52.4712.7058.616.246.613.6828.224.02.5132.6846.415.258.116.6530.334.52.5212.6645.315.365.118.5533.745.02.5412.6443.915.174.218.7536.055.52.5332.6243.515.777.820.0338.7技術要求4～6≥10+設計空隙率65～75≥8.015～40注：1)瀝青加熱溫度控制在160～165℃；礦料加熱溫度為190～200℃；混合料拌和溫度為170℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為160～165℃；混合料廢棄溫度195℃；2)瀝青混合料理論最大相對密度是通過計算法算出。②最佳瀝青用量確定由表17得出的油石比與各項測定指標的關系曲線圖如圖8所示。圖8AC-13目標配合比（方案Ⅱ根據曲線圖，由于穩定度沒有嚴格出現峰值，所以采用目標空隙率4.5％對應的油石比作為OAC1，可以得到：OAC1＝4.75％OAC2＝（4.41％+5.04％）/2=4.73％各項指標均符合瀝青混合料技術要求的瀝青油石比范圍為4.41～5.04％，最佳油石比的初始值OAC1在此范圍內。根據OAC1和OAC2，結合廣東省高速公路建設的實際情況，確定AC-13目標配合比（方案Ⅱ）的最佳油石比為：OAC=4.7％。當OAC=4.7％時，空隙率為4.6％，VMA值為15.1％，滿足設計要求。4）最佳油石比馬歇爾試驗AC-13（方案Ⅱ）最佳油石比馬歇爾試驗結果表18試件組號油石比(％)試件密度空隙率(％)礦料間隙率(％)瀝青飽和度(％)穩定度(KN)流值(0.1mm)實際理論14.72.5332.6564.6415.169.216.4230.8技術要求4～6≥10+設計空隙率65～75≥8.015～40注：1)瀝青加熱溫度控制在160～165℃；礦料加熱溫度為190～200℃；混合料拌和溫度為170℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為160～165℃；混合料廢棄溫度195℃；2)瀝青混合料理論最大相對密度是通過計算法算出。5）浸水馬歇爾試驗AC-13（方案Ⅱ）殘留穩定度試驗結果表19油石比

(％)浸水時間穩定度(KN)殘留穩定度(％)試驗結果平均值4.730min16.7616.4292.216.0617.5815.2648h13.1915.1416.8314.3716.16備注浸水馬歇爾殘留穩定度試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。6）凍融劈裂試驗AC-13（方案Ⅱ）凍融劈裂試驗結果表20油石比(％)試驗條件穩定度(KN)劈裂抗拉強度(MPa)凍融劈裂強度比(％)4.7未經受凍融循環12.671.40789.916.1315.0713.34經受凍融循環12.651.26412.5912.8913.31備注凍融劈裂試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。7）車轍試驗AC-13（方案Ⅱ）車轍試驗結果表21車轍板尺寸：300×300×50mm拌和溫度：170℃碾壓溫度：160℃行走距離：23±1cm試驗編號輪壓(MPa)試驗溫度(℃)動穩定度(次/mm)平均值(次/mm)①0.7601312511043②10161=3\*GB3③9844①7074126921②6429=3\*GB3③6923備注車轍試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。8）滲水試驗AC-13（方案Ⅱ）滲水試驗結果表22試驗編號初始讀數時間(s)初始讀數(ml)終讀數時間(s)終讀數(ml)滲水系數(ml/min)平均值(ml/min)①010018031070.063.3②010018027558.3=3\*GB3③010018028561.7備注滲水試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。9）抗滑試驗AC-13（方案Ⅱ）構造深度試驗結果表23次數攤砂直徑(mm)平均直徑D(mm)構造深度(cm)D1D2測定值平均值①1901701800.981.04②1701701701.10=3\*GB3③1801701751.04備注構造深度試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。AC-13（方案Ⅱ）抗滑值試驗結果表24溫度T(℃)15溫度修正值-1溫度T時測得的擺值(BPN)標準溫度20℃時的擺值(BPN)平均12345平均606060605959.858.858.6596059596059.458.410）車轍板壓實度試驗對輪碾成型的車轍板進行抽取芯樣，檢測壓實度，試驗結果如下：AC-13（方案Ⅱ）試件壓實度試驗結果表25方案Ⅱ空中質量ma(g)水中質量mw(g)表干質量mf(g)試件毛體積相對密度以試驗室試件密度作標準密度以理論最大相對密度作標準密度標準密度壓實度(%)平均(%)標準密度壓實度(%)平均(%)977.7577.8980.82.4262.53395.895.92.65691.391.4985.9583.9989.52.4312.53396.02.65691.53、上面層方案Ⅲ（GAC-13）1）原材料篩分及合成級配GAC-13型瀝青混凝土合成礦料級配組成（方案Ⅲ）表26篩孔尺寸(mm)原材料級配通過百分率(％)合成級配(％)規范推薦范圍(％)10～15mm

碎石5～10mm

碎石3～5mm

碎石0～3mm

石屑礦粉水泥26.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～10019100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100～1001699.6100.0100.0100.0100.0100.099.9100～10013.287.8100.0100.0100.0100.0100.096.995～1009.510.798.5100.0100.0100.0100.077.160～804.750.70.594.3100.0100.0100.034.226～482.360.40.327.288.5100.0100.028.417～361.180.40.311.164.7100.0100.021.815～290.60.40.34.341.3100.0100.015.710～220.30.40.32.328.799.2100.012.46～160.150.40.31.517.493.5100.09.44～110.0750.40.30.06.679.599.56.24～8摻配比例(％)25.0％41.0％4.0％25.0％3.0％2.0％\\2）方案Ⅲ礦料合成級配曲線如圖9所示。圖9GAC-13型（方案Ⅲ）礦料合成級配曲線圖3）馬歇爾試驗結果及最佳瀝青用量確定①GAC-13（方案Ⅲ）馬歇爾試驗結果見表27。GAC-13（方案Ⅲ）馬歇爾試驗結果表27試件組號油石比(％)試件密度空隙率(％)礦料間隙率(％)瀝青飽和度(％)穩定度(KN)流值(0.1mm)實際理論13.52.4582.7069.416.844.111.7830.224.02.4612.6858.316.950.713.5834.434.52.5042.6646.015.862.014.8833.445.02.5202.6444.715.770.112.2934.255.52.5312.6253.615.777.312.8144.5技術要求4～6≥10+設計空隙率65～75≥8.015～40注：1)瀝青加熱溫度控制在160～165℃；礦料加熱溫度為190～200℃；混合料拌和溫度為175℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為168～170℃2)瀝青混合料理論最大相對密度是通過計算法算出；3)本方案設計空隙率為5.0％。②最佳瀝青用量確定由表27得出的油石比與各項測定指標的關系曲線圖如圖10所示。圖10GAC-13目標配合比（方案Ⅲ）確定瀝青用量圖根據曲線圖，相應于密度最大值、穩定度最大值、目標空隙率、瀝青飽和度范圍中值的瀝青用量分別為a1=5.3％、a2=4.2％、a3=4.84％、a4=4.98％，可以得到：OAC1＝（5.3％+4.2％+4.84％+4.98％）/4＝4.83％OAC2＝（4.68％+5.29％）/2=4.99％各項指標均符合瀝青混合料技術要求的瀝青油石比范圍為4.68～5.29％，最佳油石比的初始值OAC1在此范圍內。根據OAC1和OAC2，結合廣東省高速公路建設的實際情況，確定GAC-13目標配合比（方案Ⅲ）的最佳油石比為：OAC=4.9％。當OAC=4.9％時，空隙率為4.8％，VMA值為15.6％，滿足設計要求。4）最佳油石比馬歇爾試驗PAGE38GAC-13（方案Ⅲ）最佳油石比馬歇爾試驗結果表28試件組號油石比(％)試件密度空隙率(％)礦料間隙率(％)瀝青飽和度(％)穩定度(KN)流值(0.1mm)實際理論14.92.5142.6485.0815.867.913.6237.9技術要求4～6≥10+設計空隙率65～75≥8.015～40注：1)瀝青加熱溫度控制在160～165℃；礦料加熱溫度為190～200℃；混合料拌和溫度為175℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為168～170℃2)瀝青混合料理論最大相對密度是通過計算法算出。5）浸水馬歇爾試驗GAC-13（方案Ⅲ）殘留穩定度試驗結果表29油石比

(％)浸水時間穩定度(KN)殘留穩定度(％)試驗結果平均值4.930min13.0313.6295.913.8314.3913.2148h13.9413.0611.2213.3013.76備注浸水馬歇爾殘留穩定度試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。6）凍融劈裂試驗GAC-13（方案Ⅲ）凍融劈裂試驗結果表30油石比(％)試驗條件穩定度(KN)劈裂抗拉強度(MPa)凍融劈裂強度比(％)4.9未經受凍融循環12.211.13096.112.1711.3011.61經受凍融循環12.161.17711.5411.4810.34備注凍融劈裂試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。7）車轍試驗GAC-13（方案Ⅲ）車轍試驗結果表31車轍板尺寸：300×300×50mm拌和溫度：175℃碾壓溫度：行走距離：23±1cm試驗編號輪壓(MPa)試驗溫度(℃)動穩定度(次/mm)平均值(次/mm)①0.7601702715944②14651=3\*GB3③16154①7058886764②7326=3\*GB3③7079備注車轍試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。8）滲水試驗GAC-13（方案Ⅲ）滲水試驗結果表32試驗編號初始讀數時間(s)初始讀數(ml)終讀數時間(s)終讀數(ml)滲水系數(ml/min)平均值(ml/min)①0100180450116.793.3②010018031070.0=3\*GB3③010018038093.3備注滲水試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。9）抗滑試驗GAC-13（方案Ⅲ）構造深度試驗結果表33次數攤砂直徑(mm)平均直徑D(mm)構造深度(cm)D1D2測定值平均值①1501601551.321.45②1451451451.51=3\*GB3③1401501451.51備注構造深度試驗結果滿足規范及本項目項目技術文件要求。GAC-13（方案Ⅲ）抗滑值試驗結果表34溫度T(℃)20溫度修正值0溫度T時測得的擺值(BPN)標準溫度20℃時的擺值(BPN)平均12345平均585859585958.658.658.8605958595959.059.0三、AC(GAC)-13型瀝青混凝土目標配合比試驗結果匯總表AC(GAC)-13型瀝青混凝目標配合比設計試驗結果表35結構類型方案Ⅰ方案Ⅱ方案ⅢAC(GAC)-13型規范推薦值油石比(％)4.84.74.9-試件相對密度實際2.5302.5332.514-理論2.6522.6562.648-空隙率(％)4.64.645.084～6間隙率(％)15.315.115.8≥10+設計空隙率飽和度(％)69.969.267.965～75穩定度(KN)20.916.4213.62≥8.0流值(0.1mm31.530.837.915～40動穩定度(次/mm)60℃101901104315944≥300070℃644669216764-殘留穩定度MS0(％)94.092.295.9≥85凍融劈裂比TSR(％)98.889.996.1≥80滲水系數(ml/min)48.963.393.3≯100構造深度(cm)1.021.041.45≥0.8抗滑值(BPN)56.758.658.8-車轍板壓實度(％)98.195.9--注：1)瀝青加熱溫度控制在160～165℃；礦料加熱溫度為190～200℃；AC-13瀝青混合料拌和溫度為170℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為160～165℃；GAC-13瀝青混合料拌和溫度為175℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為168～2)瀝青混合料理論最大相對密度是通過計算法算出；3)瀝青混合料拌和方式為礦料－瀝青－礦粉、水泥。四、AC(GAC)-13型瀝青混凝土目標配合比推薦方案1、方案比選根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004）的規定與國道主干線廣州繞城公路東段（珠江黃埔大橋）兩階段施工圖設計及修編中對AC-13型瀝青混合料性能指標的技術要求，結合省內采用GAC-13型瀝青混合料的經驗，分別對以上三個設計方案的瀝青混合料進行了高溫穩定性檢驗（車轍試驗）、水穩定性檢驗（浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗）、滲水系數檢驗及抗滑性能試驗等，各項試驗結果見表35所列。根據表35中所列試驗結果，我部對各方案進行比選，以推薦出本項目上面層瀝青混合料目標配合比最優方案。1）方案Ⅰ與方案Ⅱ的比較方案Ⅰ與方案Ⅱ均為AC-13型瀝青混合料，由表6和表16可知，方案Ⅰ與方案Ⅱ級配的關鍵控制篩孔4.75mm通過率分別為46％和43.1％，2.36mm篩孔通過率分別為32.9％和31.3％，9.5mm篩孔通過率均為81.6％，方案Ⅱ較方案Ⅰ適當增加了中間檔粗集料（5～10mm碎石），級配更接近“S”型曲線。根據方案Ⅰ和①空隙率：結合省內已有經驗，以4.5～5％作為本項目上面層瀝青混合料目標空隙率。方案Ⅰ和方案Ⅱ的空隙率分別為4.6％和4.64％，空隙率均滿足設計要求；②間隙率：根據規范要求，上面層AC-13的實測礦料間隙率不小于10％+空隙率（設計間隙率），同時根據經驗，一般情況下實測間隙率宜不大于設計間隙率+0.5％，即各方案實測間隙率應滿足以下范圍：14.6％≤方案Ⅰ實測間隙率≤15.1％14.64％≤方案Ⅱ實測間隙率≤15.14％由表35可知，方案Ⅰ與方案Ⅱ的實測間隙率分別為15.30％和15.10％，方案Ⅱ的實測間隙率可滿足以上要求，方案Ⅰ實測間隙率偏大；③瀝青飽和度：根據“廣東省交通廳粵交基函[2003]299號文《關于加強我省高速公路一級公路瀝青路面質量管理的通知》”，混合料瀝青飽和度宜控制在規范的中值與下限之間，即宜控制在65～70％之間。方案Ⅰ和方案Ⅱ的瀝青飽和度分別為69.9％和69.2％，方案Ⅰ的瀝青飽和度較方案Ⅱ略偏大。④高溫穩定性：根據設計思路，粗集料之間形成骨架嵌擠結構有利于提高抗高溫車轍能力，而根據表36中車轍試驗結果，方案Ⅰ與方案Ⅱ60℃的動穩定度分別為10190次/mm和11043次/mm，均能滿足現行規范和本項目相關技術文件要求，而方案Ⅱ的動穩定度較方案Ⅰ提高了8.37％，由此可知方案Ⅱ的抗高溫車轍能力更同時根據表35中車轍板壓實度試驗結果，方案Ⅱ的壓實度較小，為95.9％，而動穩定度卻較方案Ⅰ大，若此兩方案達到同等壓實度條件下，方案Ⅱ的動穩定度將進一步增大，抗高溫性能更佳，這一點也再次說明了骨架嵌擠結構有利于提高抗高溫車轍能力。⑤抗滑性能：由設計思路可知，集料級配形成路面的宏觀構造越大，高速行車路面的抗滑能力越強。由表35中抗滑試驗結果可知，方案Ⅰ與方案Ⅱ的構造深度分別為1.02cm和1.04cm，抗滑值分別為56.7BPN和58.6BPN。根據各方案礦料級配組成，兩個方案中方案Ⅱ的4.75mm篩孔通過率較小，為43.1％，級配中粗集料含量較多，集料級配形成的宏觀構造較大。抗滑試驗結果表明，方案Ⅱ的抗滑性能⑥其他性能：其他如殘留穩定度、凍融劈裂比和滲水系數等性能，由表35中試驗結果可知，兩方案均能滿足現行規范和本項目相關文件要求。根據以上幾點比較可知，兩個方案各項性能指標均能滿足現行規范和本項目相關文件要求，而方案Ⅱ較方案Ⅰ的各項性能指標更優。2）方案Ⅱ與方案Ⅲ的比較根據設計思路，考慮通過提高4.75mm以上碎石含量，使粗集料之間形成骨架嵌擠結構，以提高抗高溫車轍的能力；同時，增大細集料的含量，使細集料充分填充粗集料間隙，形成密水結構。在此思路指導下，結合省內目前的使用經驗，提出了GAC-13型瀝青混凝土設計方案Ⅲ。這種類型的級配針對南方濕熱地區、行駛重載交通的高速公路和一級公路，適當減少靠近最大粒徑的粗集料比例，適當增加中間檔次的粗集料，同時適當增加細集料比例，控制礦粉含量，形成“S”型級配曲線，這種“S”型級配的瀝青混合料屬于嵌擠密實型級配，具有適宜的空隙率，滲水性較小，有很好的高溫穩定性，表面還具有較大的構造深度，這種級配經過在省內多條高速公路工程中的使用，證明具有較好的使用性能。但必須注意的是，該類型混合料特別需要加強壓實，提高壓實度，才能取得良好的效果。本次上面層目標配合比設計中，我部提出了GAC-13型瀝青混凝土設計方案Ⅲ，并與前面比選較優的方案Ⅱ（AC-13）①空隙率：方案Ⅱ與方案Ⅲ空隙率分別為4.64％與5.08％，方案Ⅱ與方案Ⅲ空隙率均能滿足4～6％的設計要求，而方案Ⅰ的空隙率偏小。②間隙率：兩方案實測間隙率應滿足以下范圍：14.64％≤方案Ⅱ實測間隙率≤15.14％15.08％≤方案Ⅲ實測間隙率≤15.58％由表35可知，方案Ⅱ與方案Ⅲ的實測間隙率分別為15.10％和15.80％，方案Ⅱ的實測間隙率可滿足以上要求，方案Ⅲ實測間隙率偏大；③瀝青飽和度：方案Ⅱ與方案Ⅲ的瀝青飽和度分別為69.2％和67.9％，根據“廣東