京台ATB-25目标配合比报告(华岩)

 

南平京台高速公路

 

ATB-25沥青稳定碎石目标配合比标准试验

（B-LQPB-001）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 中交一公局厦门检测技术有限公司

   南平京台高速公路B合同段工地试验室

 

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工程项目	南平京台高速公路B合同段	试验单位	中交一公局厦门检测技术有限公司南平京台高速公路B合同段工地试验室
样品名称	集料/矿粉/沥青	样品编号	/
产地厂家	集料：义安料场； 矿粉：永安市源晟发工贸有限公司； 沥青：厦门华特沥青实业有限公司； 抗剥落剂：重庆海木交通技术有A限公司。	规格型号	集料：1#样品：19~26.5mm； 2#样品：9.5~19mm； 3#样品：4.75~9.5mm； 4#样品：0~4.75mm； 沥青：70号道路石油沥青。
取样日期	2014年11月9日	设计日期	2014年11月10日-2013年12月8日
设计项目	ATB-25密级配沥青稳定碎石上基层目标配合比设计
设计依据	《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011） 《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004） 《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005） 《南平京台高速公路路面B合同段施工图设计文件》
主检设备名称编号	沥青砼集料筛，电子天平，马歇尔电动击实仪，马歇尔稳定度仪，沥青混合料拌合机等。
设计结论	通过混合料级配调试和相关室内验证试验，结果表明所设计的ATB-25沥青混合料的各项性能满足要求，室内目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。
备   注

一、概述

根据南平京台高速公路路面B合同段的设计文件的相关要求、结合福建省高速公路标准化管理指南的相关规定，中交一公局厦门检测技术有限公司南平京台高速公路B合同段工地试验室对我项目部施工的ATB-25密级配沥青稳定碎石进行目标配合比设计。

二、使用部位

   南平京台高速公路B合同段密级配沥青稳定碎石上基层ATB-25

三、原材料检测指标及技术要求

      1号(19-26.5mm)                         2号(9.5-19mm)

      3号(4.75-9.5mm)                         4号(0-4.75mm)

           5号(矿粉) 

1、集料：采用南平建瓯义安料场的碎石，其生产规格有19-26.5mm、9.5-19mm、4.75-9.5mm、0-4.75mm四档规格集料。对各档集料进行水洗法筛分、密度、压碎值、针片状含量、含泥量、磨耗值、对沥青的粘附性、软弱颗粒等各项试验。详细试验结果见下表1。

表1                      集料检测技术指标

试验项目			单位	检测结果	技术要求
石料压碎值			%	18.6	≤20
洛杉矶磨耗损失			%	/	≤28
表观相对密度		19-26.5mm	-	2.838	≥2.60
		9.5-19mm	-	2.880	≥2.60
		4.75-9.5mm	-	2.886	≥2.60
		0-4.75mm	-	2.931	≥2.50
毛体积相对密度		19-26.5mm	-	2.824	-
		9.5-19mm	-	2.822	-
		4.75-9.5mm	-	2.821	-
		0-4.75mm	-	2.0	-
吸水率		19-26.5mm	%	0.18	≤2.0
		9.5-19mm	%	0.71	≤2.0
		4.75-9.5mm	%	0.80	≤2.0
		0-4.75mm	%	1.05	-
砂当量		0-4.75mm	%	68	≥60
亚甲蓝		0-2.36mm	g/kg	1.4	≯3.0
针片状含量		9.5-26.5mm	%	9.5	≤12
		4.75-9.5mm	%	12.4	≤15
粘附性	掺0.2%抗剥落剂		-	5级	≥4级
	未掺抗剥落剂		-	3级

2、矿粉：采用永安市源晟发工贸有限公司的矿粉，为提高沥青混合料的水稳定性内掺20%一级石灰，对矿粉进行水洗筛分、密度、液塑限、含水量等试验，试验结果详见下表2：

表2                     矿粉检测技术指标

试验项目		单位	规定值	实测结果
表观相对密度		-	≥2.50	2.727
含水率		%	≤1	0.4
粒度范围	<0.6mm	%	100	100
	<0.15mm	%	90-100	98.3
	<0.075mm	%	75-100	94.0
亲水系数		-	＜1	0.62
塑性指数		%	＜4	2.0

3、沥青：采用厦门华特沥青实业有限公司的A级-70道路石油沥青。对沥青进行针入度、延度、软化点、密度试验，试验结果见下表3：

表3                    沥青检测技术指标

试验项目	单位	技术要求	实测结果
针入度	0.1mm	60-70	65
软化点	℃	≥47	48.0
延度	cm	≥100	＞100
相对密度	-	-	1.035

 4、抗剥落剂：采用重庆海木交通技术有限公司生产的沥青抗剥落剂。掺量为0.2%时粘附性达5级。

  5、沥青稳定碎石矿料级配的初步选定：

依据规范（JTG F40-2004）的设计要求，在确定混合料级配时，根据集料的筛分结果首先初选出粗、中、细三个级配（级配1、级配2、级配3），然后根据当地的工程实际应用情况选择油石比，分别制作马歇尔试件，得出试件的体积指标，根据体积指标初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。表4为三个级配集料和矿粉的筛分试验结果及级配合成表，表5为三个级配集料的合成掺配比例，三种级配相应的曲线详见下图。

表4               各种集料和矿粉的筛分试验结果及级配合成表

尺寸

矿料	通  过  方  孔  筛  的  百  分  率 （%）
	31.5	26.5	19.0	16.0	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
1#料	100	79	4.4	0.7	0.3	0.2	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
2#料	100	100	93	65.6	32.2	4.4	0.2	0.2	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
3#料	100	100	100	100	100	99.6	5.9	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3	0.2
4#料	100	100	100	100	100	100	95.1	.2	46.3	30.9	19.4	13.1	6.7
矿 粉	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	99.8	98.3	94
级配1 （%）	100	92.4	63.6	54.6	45.1	37.3	28.1	19.1	14.1	9.8	6.5	5.3	2.9
级配2 （%）	100	93.8	70.7	59.8	47.7	37.6	28.2	19.4	14.5	10.3	7.2	5.5	3.7
级配3 （%）	100	95	74.7	.8	53.7	44.5	33.2	23.4	18	13.4	9.9	8.6	5.8
级配中值 （%）	100	95	70	58	52	42	30	23.5	17.5	13.0	9.5	6.5	4
级配上限 （%）	100	100	80	68	62	52	40	32	25	18	14	10	6
级配下限 （%）	100	90	60	48	42	32	20	15	10	8	5	3	2

 

 表5               各种集料和矿粉的筛分合成掺配比例表

材料规格	19-26.5mm	9.5-19mm	4.75-9.5mm	0-4.75mm	矿粉
级配1比例％	36	28	7	28	1
级配2比例％	28	36	7	27	2
级配3比例％	24	33	9	30	4

                   

                   ATB-25密级配沥青稳定碎石上基层级配曲线图

6、试验级配评价

参照以往 ATB-25密级配沥青稳定碎石目标配合比的工程应用情况，选择沥青含量3.57%作为三种试级配用沥青含量、双面各击实75次成型马歇尔试件。马歇尔试验结果汇总如表6所示。

表6              粗中细不同级配马歇尔试验结果汇总表

体积指标

级配	沥青含量 （%）	试件毛体积相对密度	实测理论最大相对密度	空隙率 VV （%）	矿料间隙率 VMA （%）	饱和度 VFA （%）
级配1（粗型）	3.57	2.527	2.671	5.4	14.2	62.1
级配2（中型）	3.57	2.551	2.688	5.1	13.4	61.8
级配3（细型）	3.57	2.593	2.690	3.6	11.9	69.6
技术要求	/	/	/	3.0~6.0	*	55~70

由表6可以看出三种级配体积指标均满足要求，但级配1的空隙率偏大，级配3的空隙率偏小及相应的饱和度偏上限，结合当地情况及实践经验，本次设计选择级配2为设计级配。

四、预估沥青稳定碎石最佳油石比

1、计算矿料合成毛体积相对密度γsb＝2.840。根据Pa=Pa1*γsb1/γsb（Pa为预估的最佳油石比，Pa1为已建类似工程沥青混合料的标准油石比为4.0%，γsb1为已建类似工程集料的合成毛体积相对密度2.840），得出预估沥青混合料最佳油石比Pa为4.0%。

五、马歇尔试验

1、根据已确定的级配，按2.9%、3.4%、3.8%、4.3%、4.8%五组不同的沥青含量进行试样拌制。对每个沥青含量进行马氏击实制件6个（每个试件备料1150g,最大理论密度2个），把合成矿料进行加热拌和（矿料的加热温度为170℃，沥青加热温度为160℃，击实温度为150℃。）

2、将拌和好的混合料进行马歇尔击实试验（双面各击75次），击实完的试件冷却至室温后脱模，测定试件高度（试件高度应符合63.5±1.3mm），用表干法测定试件的毛体积相对密度。将试件按规范要求养生后进行马歇尔稳定度试验。

3、将拌和好的一组沥青混合料用真空法测定其最大理论相对密度。

六、确定最佳油石比

1、测定试件毛体积相对密度γf、计算空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA、马歇尔模数。其结果见表7

表7                         各项技术指标汇总表

沥青含量 %	实测最大理论相对密度	毛体积相对  密度	空隙率％	矿料间隙率％	沥青饱和度％	稳定度KN	流值     mm	马歇尔模数KN/mm
2.9	2.690	2.511	6.7	14.1	52.9	11.5	2.9	4.0
3.4	2.6	2.541	5.5	13.5	59.3	10.0	3.2	3.1
3.8	2.674	2.569	3.9	13.0	69.8	10.9	3.5	3.2
4.3	2.655	2.578	2.9	13.1	77.9	9.7	3.3	3.0
4.8	2.630	2.562	2.6	14.1	81.6	10.6	4.2	2.7
技术要求			3-6	≥12	55-70	≥7.5	1.5-4

2、绘制试件毛体积相对密度γf、马歇尔稳定度、空隙率VV、流值、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA与沥青用量关系图结果见附表，根据其关系图分析马歇尔试验结果，得出a1＝4.28％，a2＝3.85％，a3=3.71％，a4=3.53％；因稳定度没有出现峰值（最大值在曲线端部），以目标空隙率所对应的沥青用量α3作OAC1，即OAC1＝3.71％；OACmin＝3.20％，OACmax＝3.85％，OAC2=（3.20+3.85）/2=3.53%，OAC=（ OAC1+ OAC2）/2=3.62%（最佳油石比为3.75%），根据规范《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）附录B.6.7第2条：对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，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少0.1％-0.5％作为设计沥青用量。根据中国沥青路面气候分区图查得：福建南平地区属1-4夏炎热冬温区，在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量3.62%减小0.05%，最后确定最佳沥青用量为3.57%（即油石比为3.7%）。其结果见附表

     3、按选定的最佳沥青用量进行马歇尔试验和残留稳定度试验，测定的毛体积相对密度、最大理论相对密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度、流值、残留稳定度结果见表8

表8                         最佳各项技术指标汇总表

沥青含量 %	实测计算理论相对密度	毛体相对密度	空隙率％	矿料间隙率％	饱和度％	稳定度KN	流值mm	残留稳定度%	备 注
3.57	2.688	2.551	5.1	13.3	61.9	11.5	3.3	-	标准马歇尔
3.57	2.688	2.554	5.0	13.2	62.4	10.7	3.0	93.1	浸水马歇尔

   4、根据上述试验分析，选择最终的矿料级配配合比为1#：2#：3#：4#：矿粉 =28:36: 7 :27: 2 ，沥青含量为3.57%，相对应的沥青混合料性质见表9所示。

  表9                        沥青混合料体积性质表

混合料特性	设计结果	技术要求
试件毛体积相对密度	2.551	/
实测理论最大相对密度	2.688	/
空隙率VV（%）	5.1	3.0~6.0
矿料间隙率VMA（%）	13.3	≥13
饱和度VFA（%）	61.9	55~ 70
有效沥青用量Pbe（%）	3.42	/
有效沥青体积Vbe（%）	8.5	/
矿料体积Vg（%）	86.7	/
粉胶比DP	1.08	/
沥青膜厚度DA（μm）	9.4	/
稳定度MS（kN）	11.5	≥7.5
流值FL（mm）	3.3	1.5 ~ 4
浸水马歇尔残留稳定度（%）	93.1	>75

七、室内配合比设计结论

采用现场所取石料对南平京台高速公路B合同段ATB-25沥青稳定碎石目标配合比设计，得出如下结论：详见下表10及表11。

表10                        矿料配合比及沥青含量

混合料类型	下列各种矿料所占比例（%）					沥青含量  %
	1#	2#	3#	4#	矿粉
ATB-25	28	36	7	27	2	3.57

 表11                    最佳油石比及密度、空隙率

混合料类型	沥青含量  %	试件毛体积 相对密度	实测理论最大相对密度	空隙率 VV （%）	矿料间隙率 VMA （%）
ATB-25	3.57	2.551	2.688	5.1	13.3

通过混合料级配调试和相关验证试验，表明所设计的ATB-25沥青稳定碎石混合料的抗水损害性能、高温稳定性能都满足要求，室内目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。