1、高速公路沥青路面中面层AC20C沥青混凝土目标配合比设计报告检验报告编号：委托试验单编号：公路工程试验检测中心高速公路沥青路面中面层AC-20C沥青混凝土目标配合比设计报告委托单位： 路桥股份有限公司 送样日期： 年05月13日工程名称： 高速公路11标 试验日期： 年05月13日06月01日受路桥股份有限公司的委托，省公路工程试验检测中心承担高速公路沥青路面AC-20C型中面层沥青混凝土目标配合比设计。兹将试验结果报告如下：1依据主要技术规范、试验规程1.1 JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范1.2 JTJ052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程1.3 JTGE42-2
2、005公路工程集料试验规程2原材料性质分析高速公路沥青路面中面层采用AC-20C粗型密级配沥青混凝土。试验所用的各种原材料均为委托单位提供的，3种石灰岩碎石，产地均为郏县；1种机制砂，产地为南阳方城，矿粉产地为委托方施工项目部，沥青为壳牌SBS1-D改性沥青。2.1 沥青本次试验所用的壳牌SBS1-D改性沥青由委托单位提供，沥青检测报告由河南省公路工程试验检测中心提供，沥青与水的相对密度（25/25）=1.035。沥青检验报告编号为：C2007-028。编制： 审核： 批准： 检验单位盖章 年06月25日2.2 矿料在中面层AC-20C粗型沥青混凝土目标配合比试验中，采用的矿料包括3种粗集料、
3、1种细集料和1种矿粉填充料。2.2.1 粗集料3种石灰岩碎石粗集料的规格分别为10mm20mm、5mm10mm、3mm5mm，粗集料的试验项目及试验结果见表1。表1 粗集料技术性质检测项目单位标准要求粗集料试验结果试验方法10mm20mm5mm10mm3mm5mm集料压碎值%不大于2812.9-T0316-2005洛杉矶磨耗损失%不大于3013.7-T0317-2005表观相对密度不小于2.502.8542.8562.706T0304-2005毛体积相对密度实测值2.8352.8262.639吸水率%不大于3.00.240.360.93对沥青的粘附性级不小于4-T0616-1993坚固性%不大
4、于120T0314-2000针片状含量%实测值6.36.8-T0312-2005要求值152020软石含量%不大于5-0.4-T0320-2000水洗法0.075mm颗粒含量%不大于10.30.60.9T0310-2005从表中可以看出，各种粗集料的质量指标均符合JTG F40-2004中关于高速公路及一级公路沥青路面中、下面层使用粗集料质量的技术要求。2.2.2 细集料细集料采用机制砂，细集料的试验项目及试验结果见下表2。表2 细集料技术性质检测项目单位标准要求试验结果试验方法表观相对密度-不小于2.502.701T0330-2005毛体积相对密度-实测值2.654T0330-2005吸水率
5、（）%-0.65T0330-2005砂当量%不小于6064T0334-2005含泥量（小于0.075mm的含量）%不大于310.2T0333-2000亚甲蓝值g/kg不大于25-T0349-2005棱角性(间隙率法)（%）-不小于3044.6T0345-20052.2.3 矿粉矿粉为石灰岩矿粉，试验结果见表3。表3 矿粉技术性质检测项目单位标准要求试验结果试验方法 表观密度t/m3不小于2.502.775T0352-2000表观相对密度-实测值2.780粒度范围0.6mm%100100T0351-20000.15mm%9010093.30.075mm%7510080.7亲水系数-小于1.0-T
6、0353-2000塑性指数 -小于4-T0354-20003AC-20C型沥青混合料配合比设计按照JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范的要求，AC-20C粗型密级配沥青混凝土中面层目标配合比设计，采用马歇尔试验配合比设计方法进行。3.1 矿料级配的确定依据JTG F40-2004关于AC-20C型沥青混合料的矿料级配范围要求和集料筛分结果，以及该路段的气候和交通量情况，在设计级配范围内选择3种粗细不同的配合比分别位于规定级配范围的上方、中值及下方，这三组级配在4.75mm筛孔上的通过量分别为细级配：40.8%、中级配：36.3%、粗级配：32.8%，并绘制出三种配合比的级配曲线（见
7、附页的图1及表4）。 对选用的三种级配分别按预估的最佳油石比4.5%成型马歇尔试件，马歇尔试件击实成型温度为160，每个试件击实次数为双面各75次。沥青混合料理论最大相对密度按照JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范的要求，对3种试验的级配配合比设计时沥青混合料理论最大相对密度采用计算值。用表干法测定马歇尔试件的密度，并进行马歇尔稳定度试验，现将有关试验结果列于下表5： 表5 3种初试级配的马歇尔试验结果试验项目粗级配（32.8%）中级配（36.3%）细级配（40.8%）技术要求试件毛体积相对密度2.4762.4832.490-理论最大相对密度2.6082.6032.596-空隙率（
8、%）5.14.64.146矿料混合料的合成毛体积相对密度2.7742.7662.757-矿料间隙率（%）14.614.113.6VV=4.5%时，VMA13.5沥青饱和度（%）65.167.469.96575稳定度（kN）12.4715.0014.428流值（0.1mm）35.739.538.71540通过上表可以看出：细级配的空隙率较目标值（4.55.0）偏小，不选用；粗级配各项指标均合格，但粗级配较接近级配范围中的下限，在施工过程中矿料级配发生变化时容易超出级配范围，因此综合考虑确定中级配为设计级配。3.2马歇尔试验确定最佳沥青用量 为了确定出最佳油石比 ，需要用设计选用级配再成型油石比为
9、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%的5组马歇尔试件。马歇尔试件击实成型温度为160，每个试件击实次数为双面各75次。确定混合料最佳油石比的马歇尔试验结果见下表6：表6 确定混合料最佳油石比的马歇尔试验结果汇总油石比（%）试件毛体积相对密度理论最大相对密度空隙率（%）矿料间隙率VMA（%）沥青饱和度VFA（%）稳定度（kN）流值（0.1mm）3.52.4502.6427.214.450.013.6433.74.02.4722.6225.714.159.614.0038.74.52.4832.6034.614.167.415.0039.55.02.4922.5843.614.274.
10、613.5638.25.52.4902.5663.014.779.612.9938.5规范要求*- -46VV=4.5时，13.5657581540*公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004） 将上表试验结果以油石比为横坐标，其它物理力学指标为纵坐标绘成马歇尔试验配合比设计图（见附图2）：由图可知：(1) 在曲线上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、空隙率中值、饱和度范围的中值的油石比a1、a2、a3、a4，取平均值作为OAC1 。OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4=(5.2+4.5+4.3+4.7)/4=4.7% (2) OACmin=4.3%，OACmax=4.8%, OA
11、C2=(OACmin+ OACmax)/2=(4.3+4.8)/2=4.55%，计算OAC=（OAC1+ OAC2）/2=(4.7%+4.55%)/2=4.6%。为了提高沥青路面的高温抗车辙能力,最佳油石比在OAC与OACmin之间取值，最终决定最佳油石取4.5%。在最佳油石比4.5%时的马歇尔试验结果全部符合规范要求，见下表7：表7 最佳油石比4.5%时的马歇尔试验结果试验项目试验结果规范要求理论最大相对密度2.603-实测毛体积相对密度2.483-空隙率（%）4.646矿料间隙率（%）14.1VV=4.5%,VMA13.5沥青饱和度（%）67.46575稳定度（kN）15.008流值（0.
12、1mm）39.515403.3水稳定性检验（1）按公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）的规定，采用设计中级配成型最佳油石比为4.5%的马歇尔试件，用浸水马歇尔试验检验沥青混合料的水稳定性, 经试验马歇尔残留稳定度为94.7%，符合大于85%的规定。表8 浸水马歇尔试验结果如下：组类试验条件稳定度试验结果(kN)残留稳定度(%)标准马歇尔试验浸水时间0.5h15.0094.7浸水马歇尔试验浸水时间48h14.21（2）按公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）的规定，采用设计中级配成型最佳油石比为4.5%的马歇尔试件，用冻融劈裂试验残留强度比来检验混合料的水稳定性,
13、经试验,马歇尔试件劈裂抗拉强度比为82.8%，符合大于80%的规定,见下表9。 表9 冻融劈裂马歇尔试验结果组 类劈裂抗拉强度 (MPa)劈裂抗拉强度比 (%)未进行冻融循环组0.92682.8进行冻融循环组0.7673.4.高温稳定性检验 按公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）的规定，在最佳油石比4.5%时成型车辙试件对所配制的沥青混合料的抗车辙能力进行检验。按马歇尔击实试验得到的密度2.483g/cm3成型尺寸为30cm30cm5cm的车辙试件，并在60、0.7MPa条件下进行车辙试验，检验沥青混合料的高温稳定性，车辙试验动稳定度为7124次/mm，符合不小于2800次/m
14、m的要求。表10 车辙动稳定度试验结果如下：试验项目试验结果规范要求（JTG F40-2004）动稳定度（次/mm）712428003.5渗水检验对车辙试件进行室内渗水试验，渗水系数仅为10ml/min,满足渗水系数不大于120ml/min的要求。3.6检验最佳油石比时的粉胶比和有效沥青膜厚度经计算，混合料在最佳油石比4.5%时，粉胶比FB=1.24，符合0.61.6的要求，沥青膜有效厚度DA=8.49m。3.7低温弯曲检验按公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 052-2000）中T0715-1993沥青混合料弯曲试验方法，测定250mm30mm35mm棱柱体小梁试件在-10、加载速率为
15、50mm/min条件下的破坏时的抗弯拉强度，实测破坏时的梁底最大弯拉应变值为2702，符合大于2500的规范要求。实验结果见表11表11 低温弯曲应变试验结果破坏时的抗弯拉强度（MPa）破坏时的最大弯拉应变（）破坏时的弯曲劲度模量(MPa)9.28270234354.配合比设计结论从以上试验结果可以看出，通过马歇尔试验、水稳定性检验、高温稳定性检验、低温弯曲检验、渗水检验、粉胶比检验，所配制的沥青混合料的各项技术指标均满足公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）的要求，显示出选用的配合比具有良好的路用性能。配合比设计得出的矿料级配及最佳油石比可供委托单位在生产上使用。目标配和比的设
16、计结果为： 10mm20mm碎石：5mm10mm碎石：3mm5mm碎石：机制砂：矿粉=33%：31%： 5%：29%：2%，最佳油石比为4.5%。5.注意事项1、因本次配合比设计采用的机制砂较多，机制砂的含泥量将直接影响沥青混合料的使用性能，为保证沥青混合料的质量，建议生产上使用的机制砂砂当量应大于70%，并保证沥青混合料的残留稳定度大于80%。2、沥青混合料在生产过程中应严格控制拌和工艺，在拌和站生产沥青混合料时，务必将粗细集料与沥青首先进行拌和，保证粗集料开口孔隙吸足沥青后再单独加入矿粉进行拌和。3、高速公路的热拌沥青混合料配合比设计应遵循三阶段设计的原则，目前本报告只完成了第一阶段目标配
17、合比的设计，施工单位还要进行第二阶段生产配合比的设计，在此阶段施工单位根据目标配合比设计提供的各种冷料比例调整各个冷料仓的供料数量，并从二次筛分后进入各热料仓的材料取样进行筛分，以确定各热料仓的材料比例，并按此比例采用五组油石比进行生产配比的马歇尔试验，确定生产配合比的最佳油石比。第三阶段为生产配合比验证阶段，按确定的拌和比例、拌和温度、拌和时间生产沥青混合料，经过运输、摊铺、碾压后做成试验段，检查试验段有无离析、渗水等现象，钻心取样检测厚度、压实度、马歇尔稳定度等指标，并抽样检查沥青混合料的矿料级配及油石比，在各项技术指标均取得满意效果后，确定供生产使用的标准配合比。4、拌制沥青混合料时产生
18、的回收粉原则上不再使用，只有当回收粉中含泥量较少、塑性指数小于4%时，经批准后方可考虑采用，并且回收粉的使用量不得大于矿粉，并需保证掺有回收粉的沥青混合料马歇尔残留稳定度大于80%。表4 高速公路11标中面层AC-20C矿料筛分结果及配合比筛孔尺寸(mm)矿料规格（mm）种类细级配通过量中级配通过量（选用级配）粗级配通过量AC-20C矿料级配范围（%）1030（mm）1020（mm）510(mm)35(mm)机制砂矿粉各规格种类矿料通过百分率（%）31.5100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 10010010010026.599.4 100.0 100.0 1
19、00.0 100.0 100.0 99.999.999.9901001935.0 89.8 100.0 100.0 100.0 100.0 86.586.386.170901610.3 56.1 100.0 100.0 100.0 100.0 74.273.372.5608213.22.5 25.2 99.9 100.0 100.0 100.0 65.564.062.551739.50.6 3.2 90.3 100.0 100.0 100.0 58.255.953.640654.750.3 0.3 4.3 81.6 99.2 100.0 39.934.729.424482.360.3 0.3
20、0.6 6.4 89.1 100.0 25.622.719.914321.180.3 0.3 0.6 1.9 70.4 100.0 20.418.316.110240.60.3 0.3 0.6 0.9 39.6 100.0 12.911.710.57180.30.3 0.3 0.6 0.9 21.9 98.3 8.67.97.36140.150.3 0.3 0.6 0.9 14.9 93.3 6.76.35.94100.0750.3 0.3 0.6 0.9 10.2 80.7 5.24.94.637细级配用量（%）17241715243最佳油石比：4.0%中级配用量（%）17262112213粗级配用量（%）1728259183
