目标配比设计培训讲义-.pptx
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1、江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE1设计的主要步骤与内容设计的主要步骤与内容一、一般一、一般规定定二、确定工程二、确定工程设计级配范配范围三、材料三、材料选择与准与准备四、四、矿料配合比料配合比设计五、五、马歇歇尔试验六、确定最佳六、确定最佳沥青用量(油石比)青用量(油石比)七、配合比七、配合比设计检验八、配合比八、配合比设计报告告江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE2一、一般规定一、一般规定1.1 本方法适用于密本方法适用于
2、密级配配沥青混凝土及青混凝土及沥青青稳定碎石定碎石混合料。混合料。1.2 热拌拌沥青混合料的配合比青混合料的配合比设计应通通过目目标配合比配合比设计、生、生产配合比配合比设计及生及生产配合比配合比验证三个三个阶段,段,确定确定沥青混合料的材料品种及配比、青混合料的材料品种及配比、矿料料级配、最佳配、最佳沥青用量。本青用量。本规范采用范采用马歇歇尔试验配合比配合比设计方法。方法。如采用其他方法如采用其他方法设计沥青混合料青混合料时,应按本按本规范范规定定进行行马歇歇尔试验及各及各项配合比配合比设计检验,并,并报告不同告不同设计方法的方法的试验结果。果。1.3 热拌拌沥青混合料的目青混合料的目标配
3、合比配合比设计宜按宜按图1.3的框的框图的步的步骤进行。行。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE3图1.3 密密级配配沥青混合料目青混合料目标配合比配合比设计流程流程图材料选择、取样材料试验其他材料,外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青或改性沥青结合料确定试验温度在工程设计级配范围内设计供优选用的13组不同的矿料级配对选择的设计级配,初选5组沥青用量,拌和混合料,分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度计算VV、VMA、VFA等体积指标技术经济分析确定1组设计级配及最佳沥青用量进行马歇尔试验,与马歇尔设计标准比较完
4、成配合比设计,提交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量等按规定进行各种配合比设计检验,确认配合比设计是否合理合格不合格不合格合格确定工程设计级配范围确定理论最大相对密度沥青混合料的类型规范规定的矿料级配范围普通沥青用真空法改性沥青用计算法 或江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE41.4 配合比配合比设计的的试验方法必方法必须遵照遵照现行行试验规程程的方法的方法执行。混合料拌和必行。混合料拌和必须采用小型采用小型沥青混合青混合料拌和机料拌和机进行。混合料的拌和温度和行。混合料的拌和温度和试件制作温件制作温
5、度度应符合本符合本规范的要求。范的要求。1.5 生生产配合比配合比设计可参照本方法可参照本方法规定的步定的步骤进行。行。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE5二、确定工程设计级配范围二、确定工程设计级配范围2.1 沥青路面工程的混合料青路面工程的混合料设计级配范配范围由工程由工程设计文件文件或招或招标文件文件规定,密定,密级配配沥青混合料的青混合料的设计级配宜在本配宜在本规范范5.3.2规定的定的级配范配范围内,根据公路等内,根据公路等级、工程性、工程性质、气、气候条件、交通条件、材料品种,通候条件、交通条件、
6、材料品种,通过对条件大体相当的工条件大体相当的工程的使用情况程的使用情况进行行调查研究后研究后调整确定,必要整确定,必要时允允许超出超出规范范级配范配范围。2.2 调整工程整工程设计级配范配范围宜遵循下列原宜遵循下列原则。2.2.1 首先按首先按规范确定采用粗型范确定采用粗型(C型型)或或细型型(F型型)的混合料。的混合料。对夏季温度高、高温持夏季温度高、高温持续时间长,重,重载交通多的路段,宜交通多的路段,宜选用粗型密用粗型密级配配沥青混合料青混合料(AC-C型型),并取,并取较高的高的设计空空隙率。隙率。对冬季温度低、且低温持冬季温度低、且低温持续时间长的地区,或者重的地区,或者重载交通交
7、通较少的路段,宜少的路段,宜选用用细型密型密级配配沥青混合料青混合料(AC-F型型),并取,并取较低的低的设计空隙率。空隙率。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE62.2.2 为确保高温抗确保高温抗车辙能力,同能力,同时兼兼顾低温抗裂性低温抗裂性能的需要。配合比能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量,减少附近的粗集料用量,减少0.6mm以下部分以下部分细粉的用粉的用量,使中等粒径集料量,使中等粒径集料较多,形成多,形成S型型级配曲配曲线,并,并取中等或偏高水平的取中等
8、或偏高水平的设计空隙率。空隙率。2.2.3 确定各确定各层的工程的工程设计级配范配范围时应考考虑不同不同层位的功能需要,位的功能需要,经组合合设计的的沥青路面青路面应能能满足耐足耐久、久、稳定、密水、抗滑等要求。定、密水、抗滑等要求。2.2.4 根据公路等根据公路等级和施工和施工设备的控制水平,确定的的控制水平,确定的工程工程设计级配范配范围应比比规范范级配范配范围窄,其中窄,其中4.75mm和和2.36mm通通过率的上下限差率的上下限差值宜小于宜小于12。2.2.5 沥青混合料的配合比青混合料的配合比设计应充分考充分考虑施工性能,施工性能,使使沥青混合料容易青混合料容易摊铺和和压实,避免造成
9、,避免造成严重的离重的离析。析。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE7三、材料选择与准备三、材料选择与准备3.1 配合比配合比设计的各种的各种矿料必料必须按按现行行公路工程集公路工程集料料试验规程程规定的方法,从工程定的方法,从工程实际使用的材料中使用的材料中取代表性取代表性样品。品。3.2 配合比配合比设计所用的各种材料必所用的各种材料必须符合气候和交通符合气候和交通条件的需要。当条件的需要。当单一一规格的集料某格的集料某项指指标不合格,但不合格,但不同粒径不同粒径规格的材料按格的材料按级配配组成的集料混合料
10、指成的集料混合料指标能能符合符合规范要求范要求时,允,允许使用。使用。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE8四、矿料配合比设计四、矿料配合比设计4.1 高速公路和一高速公路和一级公路公路沥青路面青路面矿料配合比料配合比设计宜宜借助借助电子子计算机的算机的电子表格用子表格用试配法配法进行。其他等行。其他等级公路公路沥青路面也可参照青路面也可参照进行行。4.2 矿料料级配曲配曲线按按公路工程公路工程沥青及青及沥青混合料青混合料试验规程程T 0725的方法的方法绘制制(图4.2)。以原点与通。以原点与通过集集料最大粒
11、径料最大粒径100的点的的点的连线作作为沥青混合料的最大青混合料的最大密度密度线。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE9图4.2 矿料料级配曲配曲线示例示例江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE10表表4.2-1 泰勒曲泰勒曲线的横坐的横坐标 di0.0750.150.30.61.182.364.759.50.3120.4260.5820.7951.0771.4722.0162.754dI13.2161926.531.537.55
12、3633.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE11江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE124.3 对高速公路和一高速公路和一级公路,宜在工程公路,宜在工程设计级配范配范围内内计算算13组粗粗细不同的配比,不同的配比,绘制制设计级配配曲曲线,分,分别位于工程位于工程设计级配范配范围的上方、中的上方、中值及下方。及下方。设计合成合成级配不得有太多的配不得有太
13、多的锯齿形交形交错,且在且在0.3mm0.6mm范范围内不出内不出现“驼峰峰”。当反。当反复复调整不能整不能满意意时,宜更,宜更换材料材料设计。4.4 根据当地的根据当地的实践践经验选择适宜的适宜的沥青用量,分青用量,分别制作几制作几组级配的配的马歇歇尔试件,件,测定定VMA,初,初选一一组满足或接近足或接近设计要求的要求的级配作配作为设计级配。配。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE13五、马歇尔试验五、马歇尔试验5.1 配合比配合比设计马歇歇尔试验技技术标准按本准按本规范的范的规定定执行。行。5.2 沥青混
14、合料青混合料试件的制作温度按本件的制作温度按本规范范规定的方法确定,定的方法确定,并与施工并与施工实际温度相一致,普通温度相一致,普通沥青混合料如缺乏粘温曲青混合料如缺乏粘温曲线时可参照表可参照表5.2执行,改性行,改性沥青混合料的成型温度在此基青混合料的成型温度在此基础上再提高上再提高1020。表表5.2 热拌普通拌普通沥青混合料青混合料试件的制作温度件的制作温度()江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE145.3 5.3 按式(按式(5.3 5.3)计算算矿料混合料的合成毛料混合料的合成毛体体积相相对密度密度
15、sbsb。式中:式中:P1P1、P2P2、PnPn为各种各种矿料成分的配比,料成分的配比,其和其和为100100;11、22、nn为各种各种矿料相料相应的毛体的毛体积相相对密度,粗集料按密度,粗集料按T 0304T 0304方法方法测定,定,机制砂及石屑可按机制砂及石屑可按T 0330T 0330方法方法测定,定,矿粉粉(含消含消石灰、水泥石灰、水泥)以表以表观相相对密度代替。密度代替。注:注:沥青混合料配合比青混合料配合比设计时,均采用毛体,均采用毛体积相相对密度密度(无量无量纲),不采用毛体,不采用毛体积密度,故无需密度,故无需进行密度的水温修正。行密度的水温修正。江 苏 省 交 通 科
16、学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE155.4 5.4 按式按式5.45.4计算算矿料混合料的合成表料混合料的合成表观相相对密密度度sasa。式中:式中:P1P1、P2P2、PnPn为各种各种矿料成分的配比,其和料成分的配比,其和为100100;为各种各种矿料按料按试验规程方法程方法测定的定的表表观相相对密度。密度。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE165.5 按式按式5.5-1或按式或按式5.5-2预估估沥青混合料的适宜的油石比青混合料的适宜的油石
17、比Pa或或沥青用量青用量为Pb。(5.5-1)(5.5-2)式中:式中:Pa预估的最佳油石比估的最佳油石比(与与矿料料总量的百分比量的百分比),();Pb预估的最佳估的最佳沥青用量青用量(占混合料占混合料总量的百分数量的百分数),();Pa1 已建已建类似工程似工程沥青混合料的青混合料的标准油石比,准油石比,();sb集料的合成毛体集料的合成毛体积相相对密度;密度;sb1已建已建类似工程集料的合成毛体似工程集料的合成毛体积相相对密度。密度。注:作注:作为预估最佳油石比的集料密度,原工程和新工程也可均采用估最佳油石比的集料密度,原工程和新工程也可均采用有效相有效相对密度。密度。江 苏 省 交 通
18、 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE175.6 确定确定矿料的有效相料的有效相对密度密度 5.6.1 对非改性非改性沥青混合料,宜以青混合料,宜以预估的最佳油估的最佳油石比拌和石比拌和2组的混合料,采用真空法的混合料,采用真空法实测最大相最大相对密度,取平均密度,取平均值。然后由式。然后由式5.6.1反算合成反算合成矿料料的有效相的有效相对密度密度se。式中式中:se合成合成矿料的有效相料的有效相对密度;密度;Pb试验采用的采用的沥青用量青用量(占混合料占混合料总量的百分数量的百分数),();t试验沥青用量条件下青用量条件下实测
19、得到的最大相得到的最大相对密度,无密度,无量量纲;b沥青的相青的相对密度密度(25/25),无量,无量纲。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE185.6.2 对改性改性沥青及青及SMA等等难以分散的混合料,有效相以分散的混合料,有效相对密度宜直接由密度宜直接由矿料的合成毛体料的合成毛体积相相对密度与合成表密度与合成表观相相对密度按式密度按式(5.6.2)计算确定,其中算确定,其中沥青吸收系数青吸收系数C值根据材料的吸水率由式根据材料的吸水率由式(5.6.3)求得,材料的合成吸水率求得,材料的合成吸水率按式按式(
20、5.6.4)计算:算:(5.6.2)C=0.033wx2-0.2936wx+0.9339 (5.6.3)(5.6.4)江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE19式中:式中:se合成合成矿料的有效相料的有效相对密度;密度;C合成合成矿料的料的沥青吸收系数,可按青吸收系数,可按矿料料的合成吸水率从式的合成吸水率从式(5.6.3)求取;求取;wx合成合成矿料的吸水率,按式料的吸水率,按式(5.6.4)求取,求取,;sb材料的合成毛体材料的合成毛体积相相对密度,按式密度,按式(5.3)求取,无量求取,无量纲;sa 材料的
21、合成表材料的合成表观相相对密度,按式密度,按式(5.4)求取,无量求取,无量纲。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE205.7 以以预估的油石比估的油石比为中中值,按一定,按一定间隔隔(对密密级配配沥青混合料通常青混合料通常为0.5%,对沥青碎石混合料可青碎石混合料可适当适当缩小小间隔隔为0.3%0.4),取,取5个或个或5个以上个以上不同的油石比分不同的油石比分别成型成型马歇歇尔试件。每一件。每一组试件件的的试样数按数按现行行试验规程的要求确定,程的要求确定,对粒径粒径较大的大的沥青混合料,宜增加青混合料,宜
22、增加试件数量。件数量。注:注:5个不同油石比不一定个不同油石比不一定选整数,例如整数,例如预估油石比估油石比4.8,可,可 选3.8、4.3、4.8、5.3、5.8等。等。.5.6.1中中规定的定的 实测最大相最大相对密度通常与此同密度通常与此同时进行。行。5.8 测定定压实沥青混合料青混合料试件的毛体件的毛体积相相对密度密度f和吸水率,取平均和吸水率,取平均值。测试方法方法应遵照以下遵照以下规定定执行:行:5.8.1 通常采用表干法通常采用表干法测定毛体定毛体积相相对密度;密度;5.8.2 对吸水率大于吸水率大于2的的试件,宜改用蜡封法件,宜改用蜡封法测定的毛体定的毛体积相相对密度。密度。江
23、 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE215.9 确定确定沥青混合料的最大理青混合料的最大理论相相对密度密度5.9.1 对非改性的普通非改性的普通沥青混合料,在成型青混合料,在成型马歇歇尔试件的同件的同时,按,按5.6.1的要求用真空法的要求用真空法实测各各组沥青青混合料的最大理混合料的最大理论相相对密度密度ti。当只。当只对其中一其中一组油油石比石比测定最大理定最大理论相相对密度密度时,也可按式,也可按式(5.9.-1)或或(5.9-2)计算其他不同油石比算其他不同油石比时的最大理的最大理论相相对密度密度ti。5
24、.9.2 对改性改性沥青或青或SMA混合料宜按式混合料宜按式(5.9.-1)或或(5.9-2)计算各个不同算各个不同沥青用量混合料的最大理青用量混合料的最大理论相相对密度。密度。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE22式中:式中:ti相相对于于计算算沥青用量青用量Pbi时沥青混合青混合料的最大理料的最大理论相相对密度,无量密度,无量纲;Pai所所计算的算的沥青混合料中的油石比,青混合料中的油石比,;Pbi所所计算的算的沥青混合料的青混合料的沥青用量,青用量,PbiPai/(1+Pai),;,;Psi 所所计算的
25、算的沥青混合料的青混合料的矿料含量,料含量,Psi100Pbi,;,;se矿料的有效相料的有效相对密度,按式密度,按式(5.6.1)或或(5.6.2)计算,无量算,无量纲;b沥青的相青的相对密度密度(25/25),无量,无量纲。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE235.10 按式按式(5.10-1)、(5.10-2)、(5.10-3)计算算沥青混合料青混合料试件的空隙率、件的空隙率、矿料料间隙率隙率VMA、有效、有效沥青的青的饱和度和度VFA等体等体积指指标,取,取1位小数,位小数,进行体行体积组成分析。成分
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