沥青混合料表面层配合比设计实例.ppt

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1、,沥青混合料表面层配合比优化设计实例,一、材料基本性质,1 沥青 某工程地处规范附录A规定的2-2区，按规范选择沥青标号可以为110或 90号沥青，沥青到货后按试验规程要求取样，公路工程质量检测中心进行试验，质量符合我国道路沥青技术A级要求，试验路铺筑用的克拉玛依110号沥青，SBS改性沥青主要技术指标如表1，2。,表 1 110 沥青质量试验结果,表2 SBS改性沥青产品性质,2 矿料,2.1 粗集料 采用当地产的玄武岩碎石，应选择料场储量丰富，质量稳定，运输方便，可保证施工过程中的材料供应。各种材料的筛分结果如表3。在表中集料粒径符合规范要求。粗集料与使用沥青的粘附性达到4级，基本没有剥落

2、。按规范对碎石质量的检测结果如表4，从表中可见，有些指标必须对不同粒径的碎石分别试验，各项指标均符合规范要求，可以使用。,表3 各种粗集料的筛分结果,表 4 各种粗集料的质量规格,2.2 细集料 当地粗砂，细度模数3.6属粗砂偏粗。质量及规格如表5、6，符合规范要求，可以使用。,表 5 砂的筛分结果,表 6 1 砂的质量指标,表6-2 石灰岩石屑质量指标,2.3 填料石灰石矿粉的质量及规格如表7,表 7 石粉质量指标,对粗、细集料，按照公路集料试验规程的要求，测定的相对密度如表8,表8 矿料密度试验结果,二、沥青混合料表面层集料工程设计级配的确定,确定工程设计级配范围时应特别重视实践经验，通过

3、对条件大体相当的工程的使用情况进行调查研究，证明选择的级配范围符合所设计工程的需要。调整时可遵循下列原则。,1.根据公路等级和施工设备的控制水平、面层混合料类型确定的工程设计级配范围上下限差值必须小于规范级配范围的差值，其中4.75mm和2.36mm通过率的范围差值宜小于12。2.对密级配沥青混合料应首先确定采用粗型(C型)或细型(F型)的混合料。对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料(AC-C型)，并取较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时间长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料(AC-F型)，并取较低的设计空隙率。,调整时可遵

4、循的原则：,细、粗型密级配混合料划分,3.在我国大部分地区，夏季温度炎热、高温持续时间长，冬季又十分寒冷，年温差特别大，且属于重载路段的工程，应在确保高温抗车辙能力的基础上，兼顾提高低温抗裂性能的需要。设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少0.6mm以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成S型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。,调整时可遵循的原则：,4.确定各层的工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要，经组合设计的沥青混合料应能兼顾到耐久、稳定、密水、抗滑等要求。表面层应综合考虑满足高温、低温、抗滑的需要。对交通量大、轴载重的道路，对沥青层的中下面层也应重点考虑提高

5、高温抗车辙性能。在多雨潮湿地区，密水和雨天抗滑性能发生矛盾时宜加设抗滑磨耗层。5.沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，不容易造成严重的离析。,调整时可遵循的原则：,高速公路的表面层设计采用原规范的AK13A时，有的工程使用效果尚好，也有的使用效果并不好。效果不好的工程主要是施工级配的空隙率偏大，经常处于原规范要求的上限，即在58之间，在使用过程中的空隙率大于810，水分容易渗入路面层内，由于我国沥青面层较薄，大部分集料粒径偏粗，离析较严重，压实不够。路面中下面层很难防止渗水，则水分就会直接渗入到基层结构中去。总之，AK类抗滑层对路面的密水、防止路面早期破坏很不

6、利。而原规范中的AC13I型，很致密，不透水，但偏细，高温稳定性较差，表面欠粗糙。,目前，高速公路表面层，一般都采用的结构：,SMA是按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架，然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙，形成一种骨架密实结构的混合料。SMA粗集料含量多，形成了骨架嵌挤结构，因此高温性能好。SMA 空隙率很小，几乎不透水，而集料和玛蹄脂的粘附性很好，因而SMA 具有较好的水稳定性和耐久性。同时，SMA粗集料用量多，路表粗糙，抗滑性能较佳。但是，SMA初期造价较高，一般适用于重交通道路。SUPERPAVE 混合料设计方法是美国战略研究计划（SHRP

7、）的研究成果。SUPERPAVE 混合料的特点是连续、嵌挤、密实。,目前，高速公路表面层，一般都采用的结构：,在哈绥高速公路、哈双高速公路、焦新高速公路、北京市京张公路（运煤车干线公路）、曲荷高速公路、大运高速公路表面层配合比设计时，考虑到原规范AC16I，AC13I型混合料偏细，高温稳定性较差，而原规范AK16A，AK13A型混合料空隙率较大，易离析、渗水，造成沥青路面的早期破坏。因此参照我国其它地区的经验和美国SUPERPAVE 的最新成果调整了新的AC13型级配范围。铺筑时压路机在高温时碾压不拥挤，说明集料有良好的嵌锁作用，且施工结束的路面基本上不透水，构造深度比原AC13I型的明显要大

8、些，说明在渗水、构造深度及空隙率方面尽可能得到了兼顾。经过5年来的使用，效果比较好。,目前，高速公路表面层，一般都采用的结构：,沥青表面层重点考虑耐久性和密水、抗裂兼顾抗滑、抗车辙等功能。立足于现有材料、工艺措施的合理组合，借助其它地方的工程实践经验，在规范级配范围内，提出了一种嵌挤骨架密实型的AC13调整型工程级配带。表1为我国94版规范的AK13A，AC13I与新提出的AC13调整型的工程级配范围。,目前，高速公路表面层，一般都采用的结构：,表1 三种沥青混合料的工程设计级配范围,三、表面层沥青混合料目标配合比设计,3.1.目标配合比优化选择原则 1)对高速公路和一级公路，宜在确定的工程设

9、计级配范围内计算13组粗细不同的配比，使包括0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔在内的较多筛孔的通过量分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方，但应避免在0.3mm0.6mm范围内出现驼峰。此计算过程宜通过计算机不断地调整计算，直至满意为止。设计的合成级配应符合工程设计级配范围的要求，且不得有太多的锯齿形交错。当反复调整不能满意时，应更换原材料重新设计,级配曲线图,2).在级配曲线图上绘制配制的几组设计级配曲线，根据其与最大密度线的接近程度，大体估计各个级配的VMA值。3).根据当地的实践经验选择1个认为适宜的沥青用量，分别制作几组级配的马歇尔试件，测定VMA等体积指标，初选一组接

10、近要求的级配作为设计级配。如果有两个以上的级配符合要求时，则选择关键性筛孔通过率较细的一组为设计级配。4).优选矿料级配设计时宜充分考虑各种材料的成本和供料上的平衡，以降低成本，减少废弃料。,3.1.目标配合比优化选择原则,3.2 选择矿料级配,根据沥青混合料选定的工程设计级配范围，我们选择了几个配比，遵循的原则是，以2.36mm为粗细集料的分界点，控制2.36mm和0.075mm筛孔通过率。在满足级配要求的前提下，尽量将2.36mm筛孔通过率拉开，而0.075mm的通过率基本相同。为此，AC13I型，配制了5个配合比见表3、4；AK13A型，配制了4个配合比，见表5、6；AC-13调整，配制

11、了5个配合比，见表7、8。我们的目的是在这些配合比中选择满足技术要求的，最经济的沥青混合料。沥青混合料目标配合比优化设计步骤是：,第一步，将各种配合比进行原材料价格计算，选择价格低23种配合比进行目标配合比设计，满足体积指标的配合比确定最佳油石比；第二步，根据最佳油石比，计算沥青混合料的原材料价格，选择成本最低的混合料作为初定的优选级配；第三步，对初定优选级配进行配合比检验，做车辙，水稳定性，低温弯曲，渗水系数等试验。满足要求则此级配就是最佳混合料级配。如不满足要求，则在第二步另选一种混合料价格稍高的进行配合比检验试验。,配合比优化设计步骤：,表3 5种 AC-13I沥青混合料目标配合比矿料比

12、例,表4 5种 AC-13I沥青混合料目标配合比矿料合成级配,表5 4种AK-13A沥青混合料目标配合比矿料比例,表6 4种AK-13A沥青混合料目标配合比矿料合成级配,表7 4种AC-13调整型沥青混合料目标配合比矿料比例,表8 4种 AC-13沥调整型沥青混合料 目标配合比矿料合成级配,将13种配合比进行了原材料价格计算，结果见表9。根据矿料材料价格和VMA的估算，试验路目标配合比的AC13I型，选择了1号和3号进行目标配合比设计，AK-13A选择了1号，2号和4号进行目标配合比设计，AC-13调整型选择了3号和5号进行目标配合比设计。,根据上述步骤：,表9 试验路目标配合比经济分析,3.

13、3 马歇尔试验,配合比设计各阶段都应进行马歇尔试验。经配合比设计得到的沥青混合料应符合本研究提出的配合比设计技术标准。,3.3.1.拌和和压实温度的确定,沥青混合料试件的沥青加热温度、拌和温度按粘温曲线的方法确定，并与施工实际温度相一致，但成型温度应高于规范规定的开始碾压的最低温度。改性沥青混合料的成型温度在此基础上再提高1020。,表10为沥青的粘度温度试验数据 表10 110号沥青粘度,根据粘温曲线的关系，对粘度（单位mPa.s）取双对数，对温度（单位绝对温度K）取对数，对表沥青进行直线回归。回归方程如下loglog=-3.5381log(t+273.2)+9.652,r2=0.9994表

14、11为按照粘度190mPa.s,150 mPa.s,310mPa.s和250 mPa.s相应的拌和温度和压实成型温度范围。,回归方程：,表11 重交110 拌和和压实温度,粘温曲线只适合普通沥青确定压实和拌和温度。根据多年的实践经验和改性沥青生产者的建议，如果改性沥青仍然要利用粘温曲线，则合理地确定拌和温度的方法是：在以改性沥青做粘温曲线，确定的拌和和压实温度试应进行如下处理：,拌和温度的确定：,将试验相应的温度减小1028是比较合适的。一般来说，添加的聚合物改性剂比例越高，温度减少就越多。例如，少量的改性剂比例，温度减少14是合适的，较多改性剂比例时，减小28是合适。当然对于改性沥青混合料的

15、拌和和压实温度最好向供应商咨询，接受他们的建议。本次试验路，我们咨询了改性沥青供应商的建议，在考虑了前述个因素的情况下综合决定的。,拌和温度的方法：,3.3.2密度和体积参数的计算,根据研究结论，采用下列有关计算方法。1 按（1）计算矿料混合料的合成毛体积相对密度sb。,（1）,P1、P2、Pn为各种矿料成分的配比，其和为100，1、2、n为各种矿料相应的毛体积相对密度，对2.36mm以上的粗集料(含从机制砂及石屑中筛出的大于2.36mm部分)统一按T 0304方法测定，2.36mm以下部分的机制砂及石屑，按T 0330方法实际测定毛体积相对密度。矿粉以表观相对密度代替。本例采用实际测定的毛体

16、积密度。,式中：,2 按（2）计算矿料混合料的合成表观相对密度sa：,(2),式中：P1、P2、Pn为各种矿料成分的配比，其和为100,为各种矿料按试验规程方法测定的表观相对密度。,3确定矿料的有效相对密度,对非改性的普通沥青混合料，宜预估适宜的最佳油石比拌和2组的混合料，按规定对混合料彻底分散后采用真空法实测最大相对密度，取2个以上试样的平均值。然后由式3反算合成矿料的有效相对密度se。,有效相对密度se：,式中：se合成矿料的有效相对密度；Pb试验采用的沥青用量(占混合料总量的 百分数)，()；t试验沥青用量条件下得到的 最大相对密度，无量纲；b沥青的相对密度(25/25)，无量纲。,(3

17、),对改性沥青及SMA等难以分散的混合料，宜直接由矿料的合成毛体积相对密度与合成表观相对密度按式(4)计算确定，其中沥青吸收系数C值根据材料的吸水率由式(5)求得，材料的合成吸水率按式(6)计算：,(5)式如下：,(4)式如下：,C=0.033 wx 2-0.2936 wx+0.9339,式中：se合成矿料的有效相对密度；C合成矿料的沥青吸收系数，可按矿料的合成吸水率从式(5)求取；wx 合成矿料的吸水率，按式(6)求取，；sb材料的合成毛体积相对密度，无量纲；sa 材料的合成表观相对密度，无量纲。,（6)式如下：,3.3.3 马歇尔试验,1.以预估的油石比为中值，按一定间隔(对密级配沥青混合

18、料通常为0.5%，取5个或5个以上不同的油石比。注：5个不同油石比不一定选整数，例如预估油石比4.8，可选3.8、4.3、4.8、5.3、5.8等。同时准备2个实测最大相对密度。2按不同的油石比分别成型马歇尔试件，进行马歇尔试验。每一组试件的试样数按现行试验规程的要求确定，对粒径较大的沥青混合料，因试验数据波动较大，宜增加试件数量。,1通常采用表干法测定毛体积相对密度；2对吸水率大于2的试件，宜改用蜡封法 测定的毛体积相对密度；3对空隙率大于8的试件，应采用体积法测 定的毛体积相对密度。对吸水率小于0.5的特别致密的沥青混合料，在施工质量检验时，允许采用水中重法测定的表观相对密度代替毛体积相对

19、密度，且钻孔试件也采用同样的方法进行。但在配合比设计时不得采用水中重法,3测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度f和吸水率，取4个以上试件的平均值。测试方法应遵照以下规定执行：,对非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔试件的同时，用真空法实测各组沥青混合料的最大相对密度ti。对改性沥青或SMA混合料等难以分散不便采用真空法实测最大相对密度时，宜按式(7)或(8)计算不同沥青用量条件下的沥青混合料的最大理论相对密度。,4确定沥青混合料的最大相对密度,（8）式：,（7）式：,式中：ti相对于计算沥青用量Pbi时沥青混合料的最大理论相对 密度，无量纲；Pai所计算的沥青混合料中的油石比，；Pbi所计算

20、的沥青混合料的沥青用量，PbiPai/(1+Pai)，；Psi所计算的沥青混合料的矿料含量，Psi100Pbi，；se矿料的有效相对密度，无量纲；b沥青的相对密度(25/25)，无量纲,5.按式(9)、(10)、(11)计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率VMA、有效沥青的饱和度VFA等体积指标，取1位小数，进行体积组成分析。,式(9)：,式(10)：,式(11)：,VV 试件的空隙率，；VMA 试件的矿料间隙率，；VFA 试件的沥青饱和度(有效沥青含量 占VMA的体积比例)，；f 试件的毛体积相对密度，无量纲；t 沥青混合料的最大相对密度，无量纲；Ps 各种矿料占沥青混合料总质量的 百分率

21、之和，即Ps=100-Pb，；sb 矿料混合料的合成毛体积相对密度,在60条件下进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度及流值。,表10 沥青混合料马歇尔试验结果。,式中：,7.沥青混合料各参数对其性能的影响,1)室内压实 根据国内外对马歇尔与维姆混合料设计方法发展的讨论，室内压实方法包括最初方法都参考了现场条件。参考现场条件并非根据施工段落，而是根据路面经历相当水平交通之后所达到的密度。因此，如果在室内设计经历交通荷载的混合料，那末室内混合料显然应压实到将来服务条件下交通最终压实的相同的通常密度(空隙率)。否则，服务中交通水平太高使混合料可能被压实到空隙率太小且不够稳定的密实状态。或者交通水平太低使

22、室内采用的压实功能生成的密度高于实际交通水平所形成的密度，其结果是混合料沥青含量太小，混合料现场耐久性偏低。因此，在设计提供适合现场性能的混合料时，室内压实水准的选择是关键。,矿质集料间隙率VMA为压实集料块体中空隙总体积。如果VMA太小，则混合料可能有耐久性问题，而如果VMA太大，则混合料可能有稳定性问题，而且生产不经济，因此这项空隙率对混合料性能具有重大影响。VMA具有两个成分：压实后沥青填充的空隙体积及剩余空隙体积，剩余空隙体积使炎热气候沥青胶结料热膨胀成为可能。沥青胶结料体积是混合料耐久性的关键。沥青胶结料体积连同集料级配决定每一集料颗粒周围沥青膜厚度。,2）集料间隙率(VMA),2）

23、集料间隙率(VMA),除非膜厚足够，沥青胶结料可能更快氧化，膜容易被水穿透，且对混合料抗拉强度影响不利。美国沥青协会提出VMA建议中,注意到当最大颗粒尺寸减小，则最小VMA增大，因为小颗粒间总的空隙大于大颗粒间的空隙所致。因此，最大集料尺寸为5cm的密级配混合料的最佳沥青含量可能低到3.0-3.5，而最大集料尺寸为1cm时,沥青含量可能达到7.0-7.5。任何给定混合料的VMA必须足够高，保证沥青胶结料加上要求空隙量有其空间。,2）集料间隙率(VMA),Louisiana它们对设计和现场混合料利用相同的最小VMA值，然而正在考虑允许产生混合料的VMA低于设计混合料的VMA。产生和设计的HMA

24、的VMA值如下：设计混合料的VMA值范围 厂拌混合料的VMA值范围 25mm的混合料 12.014%11.514.5%19mm的混合料 1315%12.515.5%12.5mm的混合料 1416%13.516.5%9.5mm的混合料 1517%14.517.5%,3）压实沥青混合料空隙率,压实密级配沥青混合料试件在最佳沥青含量时的空隙率，美国大部分机构建议在35之间。推荐这一空隙率范围有若干理由。但是该空隙率是对室内压实试样而言，不应同现场压实试样相混淆。该空隙率必须与施工中经过压实作用且空隙未被沥青胶结料填满的情况相接近。沥青混合料路面层通过粒间接触，抵抗结合料流动，将荷载从表面传递至下卧层

25、；因此，如果要达到足够的性能，在层内一定要形成高度的切剪抗力。必须具有这样高度的切剪抗力，以防止在交通作用下的附加压实、可能在轮迹带引起车辙或在表面引起沥青胶结料泛出。,此外，密级配沥青混合料磨耗层一定要提供一个比较不透水不透气的面层。空隙率低将减小集料体中沥青胶结料膜的老化，也减少水分进入混合料穿透沥青薄膜、沥青从集料剥离的可能性。重要的是沥青混合料在室内要压实到近似于交通作用下的最终密度，同时具有3-5的空隙率。,3）压实沥青混合料空隙率,4）密度,在马歇尔混合料设计方法中，密度随沥青含量而变化。由于热沥青胶结料润滑颗粒，压实功迫使颗粒紧靠一起，起初密度随沥青含量增加而增大。密度达到某个峰

26、值后开始降低，这是因为增加的沥青胶结料使各个颗粒周围的薄膜加厚，因而促使颗粒更多的分离，引起密度较低。但对于粗级配沥青混合料可能不出现降低密度的情况。,5）稳定度,为集料-沥青混合料块体粘性的一般量度，并受集料内摩阻角与沥青胶结料60C的粘度影响。由于60C粘度主要受沥青胶结料等级影响，因而增大集料混合料稳定度最容易的途径是将沥青胶结料改变到较高粘度级。选择棱角更多的集料对马歇尔稳定度也具有重要影响；即具有相同级配的富有棱角集料产生比圆形集料或扁圆形集料稳定度更高。,5）稳定度,沥青胶结料粘度的任何增加都会增大马歇尔稳定度。还可加入少量很细粉尘，沥青胶结料/粉尘混合料，其作用如粘度更高的结合料

27、，因而增大马歇尔稳定度。但是如果粉尘极细，则可能扩充沥青胶结料，其作用如加大沥青胶结料含量而降低稳定度。这取决于马歇尔稳定度与沥青含量关系曲线的形状。人们必须仔细全面分析各种成分变化对沥青混合料材性的影响。,马歇尔稳定度与现场稳定性不一定相关：,专业人员常假定如果现场发生稳定性问题（车辙)，设计时可采用增大最小可接受的马歇尔稳定度来解决。现场经验已证实，这种解决行不通。该解决办法的基本前提是：马歇尔稳定度是现场稳定性的一个代用量度。由于现场混合料稳定性受环境温度、荷载类型、加载速度、轮胎接触压力与众多混合料特性的影响，室内马歇尔稳定度只考虑了上述条件的一部分，因此要接受以上前提是困难的。所以，

28、如果现场稳定性存在问题，应进行综合研究，以确定产生问题的究竟是哪种材料特性，而不是假定更高的室内稳定度会解决问题。,马歇尔稳定度与现场稳定性不一定相关：,马歇尔稳定度的主要用途在于评价稳定度随沥青含量增加的变化，以选择最佳沥青含量。马歇尔稳定度也用于量测厂拌沥青混合料的一致性。因为稳定度试验值变异性大，即试验精度很差，用马歇尔稳定度作为规范要求必须慎重。实际上，ASTM D1559并未包含精度说明，尽管试图采集有精度说明的数据已定期地进行多年。,6）流值,高流值通常显现为塑性混合料在交通作用下导致永久变形，而低流值可显现为空隙率高过正常而沥青含量不足的耐久性有问题混合料，并在路面寿命中因混合料

29、的脆性而导致早期开裂。在美国州际公路或高交通量道路或机场采用75次马歇尔击实设计时，通常规定流值在20-40的范围,改性沥青可达50。对较低交通量道路采用50击马歇尔设计时，流值有时可高到50。,7）沥青填隙率,美国有一些州将沥青胶结料填隙率饱和度(VFA百分率)加进以上表列标准。如果规定VMA要求并在施工中进行空隙率控制，则VFA百分率对密级配配沥青混合料是多余要求，规定VFA百分率要求的大部分州一般规定VFA范围为65-75。,3.4 最佳沥青用量的确定,以沥青用量为横坐标，以测定的各项指标为纵坐标，分别将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线。确定均符合本规范规定的沥青混合料技术标准的沥青用量

30、范围OACminOACmax。选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并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。如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量范围重新进行。,3.4 最佳沥青用量的确定,3.4 最佳沥青用量的确定,（1）根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳沥青用量OAC1。在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、相应于空隙率要求范围的中值或目标空隙率、相应于沥青饱和度范围的中值的沥青用量a1、a2、a3、a4。按式1取平均值作为OAC1。OAC1=(a1十a2十a3十a4)/4(1)（2）如果在所选择的沥青用量范围未能涵

31、盖沥青饱和度的要求范围，宜从图中分别求取密度最大值、稳定度最大值、相应于空隙率要求范围的中值或目标空隙率的沥青用量a1、a2、a3，按式(2)求取3者的平均值作为OAC1。OAC1=(a1十a2十a3)/3(2),3.4 最佳沥青用量的确定,（3）当所选择试验的沥青用量范围，密度及稳定度的最大值出现在曲线的两端，而不能确定其峰值时，可直接以目标空隙率所对应的沥青用量a3作为OAC1，但OAC1必须介于OACminOACmax的范围内。否则应重新进行配合比设计。（4)以各项指标均符合技术标准(不含VMA)的沥青用量范围OACminOACmax的中值作为OAC2。OAC2=(OACmin十OACm

32、a(3)（5)通常情况下取OAC1及OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC。OAC=(OAC1十OAC2)/2(4),B.6.5 按计算的最佳油石比OAC，从图中得出所对应的空隙率和VMA值，检验是否能满足本规范表5.3.4或表5.3.5关于最小VMA值的要求。当空隙率不是整数时，最小VMA由表B.6.6按内插法确定，并将其画入图中。B.6.5 检查图中相应于此OAC的各项指标是否均符合马歇尔试验技术标准。马歇尔试验配合比设计的技术标准按规范表5.3.4或表5.3.5执行。根据上述方法，确定的最佳沥青用量见表9。利用各自的最佳油石比计算的沥青混合料原材料单价见表9。在满足体积指标要求的前提

33、下，最经济的混合料级配是AC-13I型的1号，AK13A型的2号，AC13调整型的3号。对这三种沥青混合料作配合比检验试验。如果按照4空隙率确定沥青用量，最佳油石比和相应沥青混合料原材料价格见表11。,表11最佳油石比和相应沥青混合料原材料价格见表,最便宜的集料并不一定配制出最便宜的沥青混合料。较贵的集料也能够配制出最经济的沥青混合料。在满足级配范围和马歇尔体积参数要求的前提下，配制的沥青混合料价格差可以达到11.7元/吨，12.8元/吨。在这样的经济效果，增加几组沥青混合料配合比设计是值得的。,从表9和表11可以发现：,6 根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量OA

34、C,6.1调查当地各项条件相接近的工程的沥青用量使用情况，论证适宜的最佳沥青用量。计算的最佳沥青用量宜与B.5.5预估新建工程沥青混合料的适宜的油石比Pa或沥青用量为Pb相近，如相差甚远，应查明原因，必要时重新调整级配，进行配合比设计。,6.2 对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，山区公路的长大坡度路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.10.5作为设计沥青用量。此时，除空隙率外的其他指标可能会超出马歇尔试验配合比设计技术标准，配合比设计报告或设计文件必须予以说明。但配合比设计报告必须要求采用重型轮胎压路机和振动压路机组合等方式加强

35、碾压，以使施工后路面的空隙率达到未调整前的原最佳沥青用量时的水平，且渗水系数符合要求。如果试验段达不到此要求时，宜调整所减小的沥青用量的幅度。,6 根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量OAC,6 根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量OAC,6.3对寒区公路、旅游公路、交通量很少的公路，最佳沥青用量可以在OAC的基础上增加0.10.3，以适当减小设计空隙率，但不得降低压实度要求。,3.5 目标配合比设计检验,为适用高速公路的特点，结合高速公路建设工程，通过研究提出了一种S型AC-13调整型级配，并与AC型、AK型沥青混合料作了室内对比研究。

36、根据规范规定应采用工程实际使用的材料（而不是采石场的材料样品）进行目标配合比设计。对优化选择的三种满足体积指标的沥青混合料进行目标配合比设计检验。按计算确定的设计最佳沥青用量在标准条件下进行。如按照按照交通、气候等将计算的设计沥青用量调整后作为最佳沥青用量，或者改变试验条件时，各项技术要求均应适当调整，不宜照搬。,1、高温稳定性检验：按规定的试验方法在温度60、轮压0.7MPa条件下用车辙试验机检验其高温抗车辙能力，动稳定度应符合现本规范的要求。2、水稳定性检验：按规定的试验方法进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，残留稳定度及残留强度比均必须符合规范的规定。,混合料性能检验：,混合料性能检验：,

37、3、低温抗裂性能检验：按设计沥青用量OAC用轮碾机成型试件，切割成规定尺寸的棱柱体试件，在-10条件下用50mm/min加载速率进行低温弯曲试验，其破坏应变宜符合规范要求。4、渗水系数检验：利用轮碾机成型的车辙试件进行渗水试验检验的渗水系数宜符合规范要求。,AC-13调整型密级配沥青混合料配合比检验 按照确定的最佳油石比5.1%,制作马歇尔试件，按照真空法测量的理论最大密度计算的体积参数见表12。,表12 按真空法测量的最大理论密度计算的体积参数,由表12可知，油石比5.1%的AC13调整型的各项马歇尔体积参数均符合技术要求。,表13 车辙试验,1）高温稳定性检验,对上述设计的级配及油石比的沥

38、青混合料在温度60、轮压0.7MPa条件下进行车辙试验，动稳定度为325次/mm，不符合规范应不小于800次/mm的规定要求。试验结果如下：,由于普通110号沥青的动稳定度达不到规定值，则大体上可以采取以下措施来提高动稳定度：1）、增大集料粒径，增加粗集料用量；2）、采用水泥代替部分矿粉用量；3）、掺加纤维稳定剂；4）、减少天然砂用量，用有棱角的人工砂或石屑代替 5）、换用针入度小一些或60粘度高的沥青，减少沥青用量，使用改性沥青等。由于动稳定度不符合要求，采用SBS进行改性和换为90号沥青两种方案，以提高高温性能。经协商，采用SBS改性沥青，试验结果见表13。,提高动稳定度采取的措施：,2）

39、水稳定性检验,表14 残留稳定度试验结果,按照最佳油石比5.1，制作的试件，进行马歇尔试验及48小时浸水马歇尔试验，对沥青混合料的水稳定性进行验证。残留稳定度结果如表14。,2）水稳定性检验,残留稳定度和残留强度比均达到了规范要求。由上结果，得出目标配合比的矿料级配及最佳油石比为5.1。对于改性110号沥青配制的沥青混合料的各项指标均能满足现行规范的要求。规范规定此配比仅供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用,3）沥青混合料低温弯曲试验,按照试验规程要求对各结构层沥青混合料进行低温弯曲试验，测定沥青混合料在10条件下的极限应变、劲度模量及抗弯强度以评价各种沥青混合料的低温抗裂性。试

40、验结果见表15,表15 AC-13调整表面层沥青混合料低温弯曲试验结果,3）沥青混合料低温弯曲试验,最佳油石比的110号改性沥青混合料的各项指标满足现行规范的要求，可以应用。AC13I沥青混合料配合比设计检验:按照最佳油石比，制作马歇尔试件，其体积指标如表15。低温弯曲试验结果表明：沥青混合料的10条件下的极限应变满足设计要求。4)渗水性能检验(略),由表可知：,AC13I型最佳油石比对应的各项体积指标符合规范要求。,表15 AC-13I体积参数,1）高温稳定性,表16 车辙试验,2）48小时浸水马歇尔试验,表17 残留稳定度和残留强度比,3)按照试验规程要求对各结构层沥青混合料进行低温弯曲试

41、验，测定沥青混合料在10条件下的极限应变、劲度模量及抗弯强度以评价各种沥青混合料的低温抗裂性。试验结果见表15。,表15 AC-13I表面层沥青混合料低温弯曲试验结果,低温弯曲试验：,低温弯曲试验结果表明：,青混合料的10条件下的极限应变满足设计要求。由以上表知，改性110号沥青的各项指标均满足现行规范的要求，可以使用。,AK-13A沥青混合料配合比设计检,按照最佳油石比，制作马歇尔试件，按照真空法实测的理论最大密度计算的体积参数如表16。,最佳油石比时的各项体积指标满足现行规范的要求。,表16 AK-13体积参数,表17 车辙试验,1）高温稳定性:,水稳定性:,表18 48小时浸水马歇尔试验

42、残留稳定度,3)按照试验规程要求对各结构层沥青混合料进行低温弯曲试验，测定沥青混合料在10条件下的极限应变、劲度模量及抗弯强度以评价各种沥青混合料的低温抗裂性。试验结果见表19。,表19 AK-13A表面层沥青混合料低温弯曲试验结果,低温弯曲试验,低温弯曲试验结果表明：,沥青混合料的10条件下的极限应变满足设计要求。最佳油石比的110号改性沥青混合料的各项指标满足现行规范的要求，可以应用。,3.6 沥青混合料配合比的调整原则,在施工时，按试验室所作的配合比所试拌的混合料的各种指标有时不满足要求，因此须结合试拌与试铺，进行必要的调整，方可作为生产配合比，一般按以下原则进行调整：,1)空隙率与稳定

43、度均较低,系沥青含量过多或细料偏多或两者兼有所致，提高空隙率的方法有多种，其中之一是在混合料中添加粗矿料以提高VMA（矿料间隙率）值。提高空隙率的另一种方法是降低沥青含量。但应注意，只有当混合料中的沥青含量超出一般，而减少沥青含量又不会使沥青膜低于要求厚度，且不影响路面耐久性时，方可使用此种方法。在混合料中增加表面粗糙且有棱角的矿料可提高VMA值和摩阻力。,3.6 沥青混合料配合比的调整原则,2）空隙率低、稳定度满足要求 系沥青含量偏多或主骨料够但级配中间料断档太长所致。空隙率低易出现泛油现象，尤其当主骨料被压碎时，将会引起失稳和泛油。因此，空隙率低的混合料，即便是稳定度暂时可以满足要求，也应

44、该用上面所述的方法进行调整。3）空隙率满足要求、稳定度低 可能是因为混合料级配不佳、矿料本身强度不足、细长扁平含量过高、沥青与矿料粘结性差等造成，可根据具体情况进行调整。,3.6 沥青混合料配合比的调整原则,4）空隙率高、稳定度满足要求 空隙率高常会使透水性提高。所以既使混合料的稳定度满足要求，也要将空隙率调低些。通常采用的方法是适当增加细料。5）空隙率高、稳定度低 对于空隙率高而稳定度低的混合料，需要按前面阐述的方法调低空隙率。如果经调整后，仍然不能同时改善空隙率和稳定度两项指标时。则要按照开始所述的方法，重新选择矿料。,3.7最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度 1)、按式B.6.8.1

45、计算沥青混合料的粉胶比，宜符合0.61.6的要求。对常用的公称最大粒径为13.2mm19mm的密级配沥青混合料，粉胶比宜控制在0.81.2范围内。,B.6.8.1:,式中：FB 粉胶比，沥青混合料的矿料中0.075mm通过率与 有效沥青含量的比值，无量纲；P0.075 矿料级配中0.075mm的通过率(水洗法)，；Pbe 有效沥青含量，。,2）、按式B.6.8.2的方法计算集料的比表面，按式B.6.8.3估算沥青混合料的沥青膜有效厚度。各种集料粒径的表面积系数按表B.6.8采用。,SA=(PiFAI),(B.6.8.3),(B.6.8.2),式中：SA 集料的比表面积，m2/kg。Pi 各种粒径的通过百分率，；FAI 相应于各种粒径的集料的表面积系数，如表B.6.8所列；DA 沥青膜有效厚度，m；Pba 有效沥青含量，；b 沥青的相对密度(25/25)，无量纲。,注：各种公称最大粒径混合料中大于4.75mm尺寸集料的表面积系数FA均取0.0041，且只计算一次，4.75mm以下部分的FAi如表B.6.8示例。该例的SA6.60 m2/kg。若混合料的有效沥青含量为4.65，沥青的相对密度1.03，则沥青膜厚度为DA=4.65/1.03/6.60106.83m。,表B.6.8 集料的表面积系数示例,