Sup20热再生目标配合比设计Word格式.docx
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要求
试验规程
表观相对密度
—
2.728
2.722
2.724
2.904
≮2.45
T0304-2005
T0328-2005
T0330-2005
毛体积相对密度
2.706
2.696
2.688
2.672
2.804
吸水率
%
0.30
0.36
0.49
0.72
1.23
≯3.0
针片状含量
9.8
10.7
≯20
T0312-2005
水洗法<
0.075mm
颗粒含量
0.1
0.3
0.7
13.7
7.4
1#\2#\3#
≯1.0
T0302-2005T0327-2005
4#
≯15.0
压碎值
20.3
≯30
T0316-2005
细集料砂当量
68
≮60
T0334-2005
对沥青的粘附性
级
5
≮4级
T0616-1993
RAP1#料
2#料3#料
4#料矿粉
图2-2集料外观质量照
表2-3RAP材料试验结果汇总表
材料
名称
沥青
用量
(%)
集料级配,下列筛孔(mm)的通过率(%)
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.15
0.075
4.93
100
95.2
80.8
53.0
39.1
31.7
23.7
16.4
11.7
表2-4矿粉试验结果汇总表
材料名称
细度
亲水系数(%)
相对密度
外观
通过下列筛孔(方孔mm)的
百分率(%)
石灰石
矿粉
0.73
无团粒
结块
99.5
94.4
技术要求
90-100
75-100
<
1.0
≥2.45
T0351-2000
T0353-2000
T0352-2000
/
表2-5SBS改性沥青试验结果表
检测项目
试验值
针入度(25℃,100g,5S)
0.1mm
67
50-80
T0604-2011
延度(5cm/min,5℃)
cm
37
≥30
T0605-2011
软化点
℃
79.5
≥60
T0606-2011
25℃时的相对密度
1.028
T0603-2011
3设计集料结构的选择
3.1初选级配
依据Superpave设计方法,在选择集料结构时,首先调试选出粗、中、细三个级配,根据集料的性质(密度和吸水率)计算出三个级配的初始沥青用量,然后用初始沥青用量成型试件,根据试验结果计算出这三个级配的沥青混合料在空隙率为4.0%时所需的沥青用量及相应的沥青混合料体积性质,如矿料间隙率(VMA)、沥青饱和度(VFA)、粉胶比(DP)、初始旋转次数压实度(%Gmm@ini)等。
表3-1为Superpave-20设计集料级配限制区界限。
表3-2为各种集料的筛分试验结果、三个试验级配的矿料比例及三个试验级配各筛孔尺寸矿料通过率明细表。
图3-1为三个合成曲线。
表3-3为估算沥青用量汇总表。
表3-1Superpave-20设计集料级配限制区界限
筛孔尺寸(mm)
禁区范围(通过率%)
最小
16.7
22.3
34.6
最大
20.7
28.3
图3-1三种试验级配曲线
表3-2初选级配的矿料比例和合成级配(%)
组合级配
级配1
19
25
31
10
15
级配2
22
28.5
12
18.5
级配3
20
21
筛孔
37.5mm
100.0
26.5mm
19.0mm
64.3
91.1
92.1
92.9
16.0mm
34.5
83.7
85.6
86.9
13.2mm
6.9
96.3
74.7
77.5
79.6
9.5mm
56.5
58.0
62.1
65.6
4.75mm
53
3.3
87.8
34.9
40.0
45.1
2.36mm
0.4
9.2
84.2
21.0
24.2
26.6
1.18mm
4.0
57.3
15.1
17.2
18.7
0.60mm
2.2
37.0
10.4
12.7
0.30mm
1.5
22.1
6.7
7.5
8.0
0.15mm
1.1
17.0
5.0
5.5
6.1
3.7
4.1
4.5
表3-3估算沥青用量汇总表
试验级配
Gsb
Gsa
Gse
Vba(cm3)
Vbe(cm3)
Ws(g)
Pbi
1
2.714
2.757
2.747
0.0104
0.089
2.361
4.15
2
2.713
0.0108
4.17
3
2.712
0.0111
4.18
表中:
Gsb––––总集料的毛体积相对密度(总集料由粗集料、细集料及填料组成);
Gsa––––总集料表观相对密度;
Gse––––集料有效相对密度;
Vba––––吸收进集料的沥青胶结料体积,cm3;
Vbe––––有效沥青胶结料的体积,cm3;
Ws––––每立方厘米混合料中集料质量,g;
Pbi––––估算沥青用量,%。
3.2试验级配的评价
根据各个级配的估算沥青用量结果及当地气候条件,拟用4.2%的沥青用量采用旋转压实仪成型试件,旋转压实仪设定的单位压力为0.6MPa,成型试件温度160℃。
室内拌和过程中,RAP(再生沥青混合料)掺加量为沥青混合料总质量的20%。
按设计SBS改性沥青用量4.2%进行试验。
根据该工程交通量估计数据本次设计选择压实次数N最初=8次,N设计=100次,估算沥青用量三种试验级配旋转压实试验结果汇总于表3-4。
表3-4三种试验级配旋转压实试验结果汇总表
级配
理论最大相对密度
试件编号
高度
(mm)
空气
中重
(g)
水中重
表干重(g)
毛体积
初始压实度
设计
次数
压实度
8次
100次
2.567
128.9
114.1
4801.6
2847.2
4817.8
2.437
83.9
94.8
129.1
114.2
4802.5
2842.7
2.432
129.2
114.3
4808.5
2847.3
4823.6
2.433
127.4
113.5
4809.3
2875.1
4820.2
2.473
85.5
96.0
127.3
113.4
4796.5
2855.7
4809.7
2.455
113.3
4805.0
2866.8
4817.9
2.463
126.4
112.9
4797.7
2881.5
4807.6
2.491
86.6
96.9
126.7
4805.1
2883.1
4814.8
2.487
126.6
113.1
4807.5
2878.5
4815.8
2.482
表3-5三种级配估算沥青用量试验结果评价表
4%空隙率
沥青用量(%)
VMA(%)
(设计次数)
VFA(%)
DP
估算初始次数
压实度(%)
4.63
13.8
70.9
1.00
85.1
13.0
69.2
1.10
3.82
12.3
67.4
1.21
85.7
Superpave标准
≥13.0
65~75
0.6~1.2*
≤89
注:
*当级配通过禁区下方时,粉胶比(DP)可增加到0.8~1.6。
表3-5为三种级配估算沥青用量试验结果评价表,依据表3-5的评价指标分析,可以得出级配2满足Superpave设计要求,级配1和级配3不满足设计要求,根据实际应用经验,本次配合比设计选择级配2为设计级配。
3.3选择设计级配的沥青用量
设计级配确定后,由表3-5并根据设计经验,取Pb为4.2%,四个沥青用量分别为:
3.7%、4.2%、4.7%、5.2%。
本次N设计=100次。
表3-6设计级配四种沥青用量试验结果汇总表
沥青用量
计算理论最大相对密度
试件
编号
高度(mm)
毛体积相对
密度
初始次数压实度(%)
设计次数压实度(%)
2.587
114.0
4798.8
2859.1
4812.8
2.456
95.1
129.0
113.9
4799.9
2864.5
4813.6
218.9
113.8
2867.5
4821.3
2.461
4
128.8
4793.7
2858.3
4806.7
2.460
4.2
127.2
4805.9
4815.9
2.467
127.1
4803.5
2865.5
4809.1
4820.0
4795.0
2857.3
4806.2
4.7
2.547
126.8
2859.3
4811.7
86.4
113.0
4796.6
2863.9
4795.4
2862.2
4802.6
2.471
4799.2
2859.4
4807.1
2.464
5.2
2.527
125.2
112.3
4801.4
2865.3
4806.8
87.7
97.8
125.3
4803.4
2.472
125.4
112.5
4802.1
2861.1
4806.6
2.468
112.4
4795.7
2863.2
4801.7
2.474
表3-7四种沥青用量沥青混合料体积性质
(%)
在设计压实次数(100次)时
初始次数压实度
VMA
VFA
VV
(%)
95.1
12.7
61.4
4.9
96.0
13.0
69.2
4.0
1.03
96.9
13.3
76.7
3.1
0.92
97.8
13.6
83.8
2.2
0.82
0.6~1.2*
*表示当级配通过禁区下方时,粉胶比(DP)可增加到0.8~1.6。
根据表3-7中3.7%、4.2%、4.7%、5.2%四个沥青用量的体积性质,得到空隙率4.0%时对应的沥青用量为4.2%,根据经验取设计沥青用量为4.2%。
VV、VMA、VFA、DP与沥青用量的关系图见图3-2。
图3-2 体积指标与沥青用量关系曲线图
3.4最大次数验证
依据第3节设计结果取沥青用量为4.2%,采用沥青用量4.2%成型旋转试件,验证4.2%沥青用量在压实次数设定在N最大时对应的体积性质指标(本次N最大=160次),试验结果汇总于表3-8。
表3-8设计沥青用量验证试验结果表
最大次数
(160次)
VFA(%)
初始次数
97.2
技术标准
65~75
≤98
3.5最佳沥青用量4.2%时马歇尔试验体积性能指标的测试
表3-9最佳沥青用量下混合料的马氏试验各项指标
空隙率(%)
粒料间隙率(%)
饱和度(%)
实测毛体积
理论相对密度
马歇尔稳定度(KN)
流值(0.1mm)
5.1
14.0
63.4
2.436
13.45
27.3
4-6
≥13
60-70
表干法实测
计算法
≥8
20-50
3.6设计结果
通过以上试验结果分析得出:
级配2为设计级配,配合比为RAP:
1#料:
2#料:
3#料:
4#料:
矿粉=19:
22:
28.5:
12:
18.5:
0。
其对应的沥青混合料特性如下表。
表3-10混合料旋转体积性质表
沥青混合料特性
设计结果
空隙率VV(%)
矿料间隙率VMA(%)
饱和度VFA(%)
粉胶比DP
最大次数压实度(%)
4验证试验
4.1水稳定性检验
为检验Sup-20热再生沥青混合料的抗水损害能力,按照设计要求进行了浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,试验结果分别见表4-1和表4-2。
表4-1浸水马歇尔稳定度试验结果
混合料
类型
非条件(0.5h)
条件(48h)
残留稳定度S0(%)
要求(%)
稳定度(kN)
流值(0.1mm)
Sup-20
12.77
28.4
5.3
11.85
39.9
92.6
≥85
13.42
26.3
12.48
37.9
4.9
13.88
12.76
38.4
12.71
29.1
11.94
40.3
4.8
13.66
26.7
13.24
36.7
14.25
26.2
5.4
12.41
39.2
平均值
12.45
38.7
表4-2冻融劈裂试验结果
混合料类型
非条件
条件
TSR*(%)
空隙率
劈裂强度(MPa)
6.3
2.78
2.42
91.8
≥80
2.74
6.6
2.54
6.4
6.2
2.56
2.64
2.48
2.73
6.5
2.50
*指条件冻融劈裂强度与非条件劈裂强度的百分比。
4.2高温稳定性检验
试验条件:
在60±
1℃,0.7±
0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性,车辙试件空隙率及动稳定度试验结果分别见表4-3和表4-4车辙试件如图4-1。
表4-3车辙试验结果汇总表
动稳定度(次/mm)
变异系数(%)
平均
8.93
≤20
7875
8514
9403
8597
≥5500
表4-4车辙试件空隙率汇总表
试件组数
试件毛体积
2.425
2.438
2.431
2.427
2.441
2.445
2.428
2.435
图4-1车辙试件照片
5室内目标配合比设计结论
根据所用的集料、矿粉、沥青、RAP等原材料,按照设计标准进行室内配合比设计,得到的设计沥青用量为4.2%(油石比为4.3
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