能力訓練五熱拌瀝青混合料配合比設計PAGEPAGE12熱拌瀝青混合料配合比的設計訓練目的：掌握熱拌瀝青混合料配合比的設計訓練要求：根據已知條件選擇合適的材料，確定出滿足設計要求的瀝青混合料的最佳組成。訓練指導:瀝青混合料配合比設計的目的瀝青混合料設計的目的是選擇合適的材料，確定混合料的最佳組成，使之滿足設計規定的路用性能要求，而且經濟合理。二、瀝青混合料配合比設計內容配合比設計的內容包括目標配合比設計階段（試驗室內試驗完成）、生產配合比設計階段（施工現場反復調試冷料倉進料速度，以達到供料均衡）、生產配合比驗證階段（通過現場做試驗段進行試拌、試鋪，再進行調整）。試驗室配合比設計包括兩部分：礦質混合料組成設計、瀝青最佳用量確定。三、瀝青路面配合比設計的依據設計的依據有： 《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF4－2004）《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）四、瀝青混合料配合比設計步驟五、瀝青路面配合比設計步驟（一）目標配合比設計步驟目標配合比設計按圖1的步驟進行。1．礦質混合料組成設計目的：選配一個具有足夠密實度，并且有較高內摩阻力的礦質混合料。1）確定瀝青混合料類型依據道路等級、路面類型，所處結構層作選擇瀝青混合料類型2）確定礦料的級配范圍混合料礦料配合組成設計的目的是選配一個既能保證具有足夠密實度又能保證穩定性，并且有較高內摩擦阻力的礦料級配范圍。可以根據級配理論計算出需要的礦料級配范圍，通常是采用《公路瀝青路面施工技術規范》推薦的礦質混合料級配范圍來確定。3）礦質混合料配合比設計①組成材料的原始數據測定：取樣、篩分、測密度②計算組成材料的配合比：根據試算法、圖解法確定，也可借助電子計算機的電子表格試配法進行。③調整配合比a：一般情況下應接近設計級配中值，尤其是0.075、2.36、4.75mm三個粒徑，必須滿足規范的要求。b：高速公路、一級公路、城市快速路等,宜偏向級配范圍的下(粗)限一般公路宜偏向級配范圍的上（細）限c：合成級配不得有太多的鋸齒形交錯，當反復調整不能滿意時，宜更換材料設計。2.確定瀝青混合料的最佳瀝青用量《公路瀝青路面施工技術規范》規定：采用馬歇爾試驗法確定瀝青用量1）制備試樣（1）按確定的礦質混合料配合比，計算各礦料用量。（2）確定瀝青用量范圍，按預估的油石比為中值，按一定間隔（對密級配瀝青混合料通常為0.5％，對瀝青碎石混合料可適當縮小間隔為0.3%-0.4%），取五個或五個以上不同的油石比分別成型馬歇爾試件。2）馬歇爾試驗（1）測定壓實瀝青混合料試件的毛體積相對密度a.計算礦料混合料的合成毛體積相對密度b.計算礦料混合料的合成表觀相對密度c.預估瀝青混合料的適宜的油石比Pa或瀝青用量Pbd.確定礦料的有效相對密度對普通瀝青混合料，以下面公式計算： 式中：γse——合成礦料的有效相對密度；γb——試驗采用的瀝青用量(占混合料總量的百分數)，％；γt——試驗瀝青用量條件下實測得到的最大相對密度，無量綱；γb——瀝青的相對密度(25℃／25℃)，無量綱。對改性瀝青混合料，有效相對密度宜直接由礦料的合成毛體積相對密度與合成表觀相對密度按下式計算確定式中：γse——合成礦料的有效相對密度；C——合成礦料的瀝青吸收系數，可按礦料的合成吸水率求取；Wx——合成礦料的吸水率，％；γsb——材料的合成毛體積相對密度，無量綱；γsa——材料的合成表觀相對密度，無量綱。e.確定瀝青混合料的最大理論相對密度對普通瀝青混合料，在成型馬歇爾試件的同時，按規范的要求用真空法實測各組瀝青混合料的最大理論相對密度。當只對其中一組油石比測定最大理論相對密度時，也可按下面公式計算其他不同油石比時的最大理論相對密度。對改性瀝青混合料宜按下面公式計算各個不同瀝青用量混合料的最大理論相對密度。f.計算瀝青混合料試件的空隙率、礦料間隙率、有效瀝青的飽和度等體積指標。（2）進行馬歇爾試驗，測定穩定度和流值3）確定最佳瀝青用量（1）繪制瀝青用量與物理—力學指標關系圖圖馬歇爾試驗結果圖（2）確定瀝青混合料的最佳瀝青用量OAC1a.取相應于密度最大值、穩定度最大值、空隙率、瀝青飽和度范圍的中值的瀝青用量取平均值作為OAC1：OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4b.瀝青用量范圍未能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，取其它三者的平均值OACl=(a1+a2+a3)／3c.對所選試驗的瀝青用量范圍，密度或穩定度沒有出現峰值（最大值經常在兩端）時，可直接以目標空隙率所對應的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須介于OACmin－OACmax的范圍內，否則應重新進行配合比設計。（3）以各項指標均符合技術標準(不含VMA)的瀝青用量范圍OACmin～OACmax的中作為OAC2。OAC2=(OACmin+OACmax)／2（4）通常情況下取OACl及OAC2的中值作為計算的最佳瀝青用量OAC。OAC=(OACl+OAC2)／2（5）按上式計算的最佳油石比OAC，從圖中得出所對應的空隙率和VMA值，檢驗是否能滿足要求。OAC宜位于VMA凹形曲線最小值的貧油一側。當空隙率不是整數時，最小VMA按內插法確定，并將其畫入圖中。（6）檢查圖中相應于此OAC的各項指標是否均符合馬歇爾試驗技術標準。密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗技術標準(本表適用于公稱最大粒徑≤26．5mm的密級配瀝青混凝土混合料)試驗指標單位高速公路、一級公路夏炎熱區(1—1、1—2、1—3、1—4區)夏熱區及夏涼區(2—1、2—2,2—3、2—4、3—2區)其他等級公路行人道路中輕交通重載交通中輕交通重載交通擊實次數(雙面)次755050試件尺寸mmΦ101.6mm×63.5mm空隙率VV深約90mm以內%3～54～62～43～53～62～4深約90mm以下%3～62～43～63～6—穩定度MS不小于kN853流值FLmm2～41.5～42～4.52～42～4.52～5礦料間隙率VMA(%)不小于設計空隙率相應于以下公稱最大粒徑(mm)的最小VMA及VFA技術要求(％)(%)26.5191613.29.54.752101111.51213153111212.51314164121313.51415175131414.51516186141515.5161719瀝青飽和度VFA(%)55～7065～7570～85注：1．對空隙率大于5％的夏炎熱區重載交通路段，施工時應至少提高壓實度1個百分點。2．當設計的空隙率不是整數時，由內插確定要求的VMA最小值。3．對改性瀝青混合料，馬歇爾試驗的流值可適當放寬。（7）根據實踐經驗和公路等級、氣候條件、交通情況，調整確定最佳瀝青用量OAC。a.調查當地各項條件相接近的工程的瀝青用量及使用效果，論證適宜的最佳瀝青用量。檢查計算得到的最佳瀝青用量是否相近，如相差甚遠，應查明原因，必要時重新調整級配，進行配合比設計。b.對炎熱地區公路以及高速公路、一級公路的重載交通路段，山區公路的長大坡度路段，預計有可能產生較大車轍時，宜在空隙率符合要求的范圍內將計算的最佳瀝青用量減小0.1%～0．5%作為設計瀝青用量。c.對寒區公路、旅游公路、交通量很少的公路，最佳瀝青用量可以在OAC的基礎上增加0.1％～0.3％，以適當減小設計空隙率，但不得降低壓實度要求。（8）計算瀝青結合料被集料吸收的比例及有效瀝青含量。式中:Pba——瀝青混合料中被集料吸收的瀝青結合料比例，％；Pbe——瀝青混合料中的有效瀝青用量，％；γse——集料的有效相對密度，無量綱；γsb——材料的合成毛體積相對密度，無量綱；γb——瀝青的相對密度(25℃／25℃)，無量綱；Pb——瀝青含量，％；Ps——各種礦料占瀝青混合料總質量的百分率之和，即Ps=100-Pb，％。如果需要，可按下式計算有效瀝青的體積百分率“及礦料的體積百分率Vg.（9）檢驗最佳瀝青用量時的粉膠比和有效瀝青膜厚度。①計算瀝青混合料的粉膠比，宜符合0．6～1．6的要求。對常用的公稱最大粒徑為13．2～19mm的密級配瀝青混合料，粉膠比宜控制在0．8～1．2范圍內。式中：FB——粉膠比，瀝青混合料的礦料中0．075mm通過率與有效瀝青含量的比值，無量綱；P0.075——礦料級配中O．075mm的通過率(水洗法)，％；Pbe——有效瀝青含量，％。②計算集料的比表面，按下式估算瀝青混合料的瀝青膜有效厚度。各種集料粒徑的表面積系數按表17采用。式中:SA—集料的比表面積,㎡/㎏。Pi——各種粒徑的通過百分率，％；FAi——相應于各種粒徑的集料的表面積系數，如表B．6．9所列；DA——瀝青膜有效厚度，m；Pbe——有效瀝青含量，％；γb——瀝青的相對密度(25℃／25℃)，無量綱。注：各種公稱最大粒徑混合料中大于4．75mm尺寸集料的表面積系數FA均取0．0041，且只計算一次，4．75mm以下分的部FAi如表B.6.9所示。該例的SA=6．60m2／kg。若混合料的有效瀝青含量為4．65％，瀝青的相對密度1．03，則瀝青膜厚度為DA=4.65/(1.03×6.60)×10=6.38μm.4）配合比設計檢驗（1）對用于高速公路和一級公路的密級配瀝青混合料，需在配合比設計的基礎上按技術規范要求進行各種使用性能的檢驗，不符合要求的瀝青混合料，必須更換材料或重新進行配合比設計。(2)高溫穩定性檢驗。對公稱最大粒徑等于或小于19mm的混合料,按規定方法進行車轍試驗，動穩定度應符合下表的要求。瀝青混合料車轍試驗動穩定度技術要求氣候條件與技術指標相應于下列氣候分區所要求的動穩定度(次／mm)試驗方法七月平均最高氣溫(℃)及氣候分區>3020～30<201．夏炎熱區2．夏熱區3．夏涼區1—11—21—31—42—12—22—32—43—2普通瀝青混合料，不小于8001000600800600T0719改性瀝青混合料，不小于24002800200024001800注：1．如果其他月份的平均最高氣溫高于七月時，可使用該月平均最高氣溫。2．在特殊情況下，如鋼橋面鋪裝、重載車特別多或縱坡較大的長距離上坡路段、廠礦專用道路，可酌情提高動穩定度的要求。3．對因氣候寒冷確需使用針入度很大的瀝青(如大于100)，動穩定度難以達到要求，或因采用石灰巖等不很堅硬的石料，改性瀝青混合料的動穩定度難以達到要求等特殊情況，可酌情降低要求。4．為滿足炎熱地區及重載車要求，在配合比設計時采取減少最佳瀝青用量的技術措施時，可適當提高試驗溫度或增加試驗荷載進行試驗，同時增加試件的碾壓成型密度和施工壓實度要求。5．車轍試驗不得采用二次加熱的混合料，試驗必須檢驗其密度是否符合試驗規程的要求。6．如需要對公稱最大粒徑等于和大于26．5mm混合料進行車轍試驗，可適當增加試件的厚度，但不宜作為評定合格與否的依據。(3)水穩定性檢驗。按規定的試驗方法進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，殘留穩定度及殘留強度比均必須符合下表的規定。注：調整瀝青用量后，馬歇爾試件成型可能達不到要求的空隙率條件。當需要添加消石灰、水泥、抗剝落劑時，需重新確定最佳瀝青用量后試驗。瀝青混合料水穩定性檢驗技術要求氣候條件與技術指標相應于下列氣候分區的技術要求(％)試驗方法年降雨量（mm）及氣候分區>1000500～1000250～500<2501．潮濕區2．濕潤區3．半干區4．干旱區浸水馬歇爾試驗殘留穩定度（%），不小于普通瀝青混合料8075T0790改性瀝青混合料8580凍融劈裂試驗的殘留強度比(％)，不小于普通瀝青混合料7570T0729改性瀝青混合料8075(4)低溫抗裂性能檢驗。對公稱最大粒徑等于或小于19mm的混合料，按規定方法進行低溫彎曲試驗，其破壞應變宜符合下表的要求。瀝青混合料低溫彎曲試驗破壞應變(με)技術要求氣候條件與技術指標相應于下列氣候分區所要求的破壞應變(με)試驗方法年極端最低氣溫(℃)及氣候分區<-37.0-21.5～-37.0-9.0～-21.5>-9.01．冬嚴寒區2．冬寒區3．冬冷區4．冬溫區1—12—11—22—23—2l一32—3l一42—4普通瀝青混合料，不小于260023002000改性瀝青混合料，不小于300028002500T0728(5)滲水系數檢驗。利用輪碾機成型的車轍試件進行滲水試驗檢驗的滲水系數宜符合下表的要求。瀝青混合料試件滲水系數(m／min)技術要求級配類型滲水系數要求(m/min)試驗方法密級配瀝青混凝土，不大于120T07305）配合比設計報告（1）配合比設計報告應包括材料品種選擇與原材料質量試驗結果、礦料級配、最佳瀝青用量，以及各項體積指標、配合比設計檢驗結果等。試驗報告的礦料級配曲線應按規定的方法繪制。（2）當按調整瀝青用量作為最佳瀝青用量，宜報告不同瀝青用量條件下的各項試驗結果，并提出對施工壓實工藝的技術要求。（二）生產配合比設計規范規定高速公路、一級公路使用間歇式拌和機拌和。對間歇式拌和機，應按規定方法取樣測試各熱料倉的材料級配，確定各熱料倉的配合比，供拌和機控制室使用。同時選擇適宜的篩孔尺寸和安裝角度，盡量使各熱料倉的供料大體平衡。并取目標配合比設計的最佳瀝青用量OAC、OAC±0.3%等3個瀝青用量進行馬歇爾試驗和試拌，通過室內試驗及從拌和機取樣試驗綜合確定生產配合比的最佳瀝青用量，由此確定的最佳瀝青用量與目標配合比設計的結果的差值不大于±0.2％。生產配合比階段做的非常規試驗主要有以下方面：1.冷料倉的流量試驗冷料倉的流量試驗就是要找到流量與集料規格、出料口開啟程度、小皮帶轉速等之間的關系，并用流量關系曲線表示。根據計算的流量，在曲線上查得裝有某種規格集料的冷料倉出口應張開得大小及小皮帶應具備得轉速。2.各熱料倉供料比測定試驗使用間歇式拌和機，冷料經烘干筒加熱后，提升到拌和樓內進行篩分分檔，每檔分別進入各自的熱料倉。但由于拌和樓的篩子長度有限，更兼有傾角的影響，集料不能充分篩分，流進各熱料倉的集料不是按機內各篩號準確分級。因此還必須從各熱料倉中取樣進行篩分試驗（即二次篩分），根據篩分結果進行礦料配合比計算，決定各熱料倉的供料比例。3.溫度及拌和時間試驗經反復調整冷料倉供料比，達到供料平衡后，即可加瀝青進行拌和。根據拌和后混合料的溫度及其外觀，決定集料和瀝青的加熱溫度以及混合料的拌和時間。當每一鍋出料后，目測認為不合適，則需重新進料，適當延長拌和時間。反復幾次，直至合格為止。此時的拌和時間再加3～5S即為正式生產時的拌和時間。第一鍋出料后，雖目測合格，須適當縮短拌和時間重新試拌。反復幾次，直至不合格料出現為止。取不合格料出現前一次合