下面层AC-25型沥青混合料目标配比设计报告

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国道主干线广州绕城公路东段

（珠江黄埔大桥）高速公路

下面层AC-25型沥青混合料

目标配合比设计报告

说    明

一、设计依据

1. 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）

2. 《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）

3. 《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）

4. 《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）

5. 广东省交通厅粤交基函[2003]299号《关于加强我省高速公路一级公路沥青路面质量管理的通知》（2003.3）

6. 广东省交通工程质量监督站粤交监督[2002]106号《关于要求进一步加强沥青混凝土路面原材料及配合比质量管理的通知》（2002.5）

7. 国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）两阶段施工图设计及修编

二、设计内容

1. 按《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）对原材料的各项物理力学指标进行试验并判断材料的性能；

2. 按集料的筛分结果，并按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对AC-25型沥青混凝土矿料级配范围的要求，对其进行矿料组成设计，提出三个设计方案；

3. 按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）的规定，分别对AC-25型沥青混凝土三个设计方案进行马歇尔试验，并确定出最佳用油量；

4. 依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-25型沥青混凝土三个设计方案进行60℃和70℃的车辙试验；

5. 依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-25型沥青混凝土三个设计方案进行水稳定性试验；

6. 依据确定的最佳沥青用量，分别对AC-25型沥青混凝土三个设计方案进行渗水试验。

三、下面层拟采用的设计方案介绍

下面层AC-25型沥青混合料目标配合比采用三个设计方案进行比选：

方案Ⅰ：本方案矿料合成级配按照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定的级配范围，并参考Superpave混合料设计方法设置禁区和控制点。

方案Ⅱ：本方案矿料合成级配按照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定的级配范围，并介于方案Ⅰ、Ⅲ之间。 

方案Ⅲ：本方案矿料合成级配按照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定的级配范围，在方案Ⅰ的基础上结合贝雷法对级配进行检验和调整。

四、原材料选用

本项目下面层AC-25型沥青混合料目标配合比设计试验所采用的集料为佛山三水田野石料场生产的石灰岩，集料粒径规格分别为S8（10～25mm）、S9（10～20mm）、S11（5～15mm）和S15（0～5mm）；矿粉由石灰岩磨细制成；沥青为壳牌新粤（佛山）沥青有限公司生产的重交通道路石油沥青AH-70。

一、原材料试验

1. 沥青试验

沥青试验严格按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000的要求和方法进行，沥青性能指标试验结果见表1所列。 

             壳牌新粤（佛山）重交通道路石油沥青AH-70试验结果                表1

项      目	试验结果	设计要求	试验依据
针入度（25℃，100g， 5s，0.1mm）	66	60～80	T0604-2000
针入度指数P.I	-0.5	-1.0～1.0
延度（5cm/min，10℃，cm）	脆断	≥15	T0605-1993
延度（5cm/min，15℃，cm）	＞100	≥100
软化点（℃）	46.5/47.3	47～54	T0606-2000
动力粘度（60℃，Pa.s）	-	180～240	T0620-2000
运动粘度（135℃，Pa.s）	0.449	实测	T0619-1993
闪点（℃）	＞260	≥260	T0611-1993
含蜡量（蒸馏法）（%）	1.7	≯2.2	T0615-2000
溶解度（%）	99.8	≥99.5	T0607-1993
密度（15℃）	1.037	实测	T0603-1993
旋转薄膜加热试验（163℃，5h）			T0610-1993
质量损失（%）	0.17	≯±0.8
残留针入度比（%）	61	≥61	T0604-2000
残留延度（5cm/min，10℃，cm）	10	≥6	T0605-1993
残留延度（5cm/min，15℃，cm）	66.3	≥50

注：试验结果显示，软化点和残留针入度接近低值，将影响沥青的抗高温变形能力和抗老化性能。

2. 沥青与集料的粘附性试验

本试验采用T0616-1993中水煮法，沥青与粗集料粘附性试验结果见表2所列：

                              沥青与集料粘附性试验结果                         表2

沥青与集料粘附性
试验后石料表面上沥青膜剥落情况		粘附性等级
沥青膜有少部分为水所移动，剥离面积百分率少于10%		4
备注	所用石料为石灰岩

3. 集料试验

集料试验严格按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）的要求和方法进行，粗、细集料试验结果分别见表3、表4所列。

                          粗集料试验结果                             表3

试验项目			单位	试验结果	规范标准	试验依据
洛杉矶磨耗损失			%	-	≯30	T0317－2005
压碎值			%	19.8	≯25	T0316－2005
粘附性			级	4	≮4	T0616－1993
表观相对密度	10～25mm碎石		-	2.749	≮2.50	T0304－2005
	10～20mm碎石			2.745
	5～15mm碎石			2.742
吸水率	10～25mm碎石		%	0.38	≯2.0	T0307－2005
	10～20mm碎石			0.30
	5～15mm碎石			0.37
坚固性			%	-	≯12	T0314－2000
冲击值			%	-	≯28	T0322－2000
软石含量			%	-	≯5	T0320－2000
针片状颗粒含量（混合料） 其中粒径大于9.5mm 其中粒径小于9.5mm			%	10.1 9.3 10.9	≯18 ≯15 ≯20	T0312－2005
水洗法＜0.075mm颗粒含量		10～25mm碎石	%	0.5	≯1	T0310－2005
		10～20mm碎石		0.6
		5～15mm碎石		0.7
各种集料的毛体 积相对密度		10～25mm碎石	-	2.720	-	T0304－2005
		10～20mm碎石		2.722
		5～15mm碎石		2.714

各种集料的松装密度		10～25mm碎石	t/cm3	1.437	-	T0309－2005
		10～20mm碎石		1.478
		5～15mm碎石		1.491
各种集料的干捣密度		10～25mm碎石	t/cm3	1.590	-
		10～20mm碎石		1.604
		5～15mm碎石		1.628

                            

                             细集料试验结果                               表4

试验项目	单位	试验结果	规范标准	试验依据
表观相对密度	-	2.727	≮2.50	T0328－2005
毛体积相对密度	-	2.701	-	T0304－2005
紧装密度	g/cm3	1.696	-	T0331－1994
砂当量	%	61	≮60	T0334－2005
坚固性	%	-	≯12	T0340－2005
亚甲蓝值	g/cm3	-	≯25	T0349－2005
棱角性(流动时间)	s	-	≮30	T0345－2005

注：1)石屑的砂当量值偏低，应加强碎石生产过程中的除尘效果，减少已开采碎石被山体泥土污染，此外，

对矿料的一些指标要求缺乏相应的检测，不利于对面层矿料的质量控制，应按要求频率进行检测；

2)石屑的毛体积相对密度是用筛出的2.36～4.75mm部分的毛体积相对密度代替。

4. 矿粉试验

矿粉试验结果见表5所列。

                                 矿粉技术指标                              表5

试验项目	单位	试验结果	规范标准	试验依据
表观相对密度	t/m3	2.773	≮2.50	T0352-2000
矿粉亲水系数	-	＜1	＜1	T0353-2000
含水量	%	0.09	≯1	T0332-2005
塑性指数	-	2	＜4	T0354-2000
粒度范围＜0.6mm ＜0.15mm ＜0.075mm	%	100 93.5 79.5	100 90~100 75~100	T0351-2000

                       

 二、AC-25型沥青混凝土目标配合比设计

1、下面层方案Ⅰ——“AC-25设禁区、控制点”

1）原材料筛分及合成级配

AC-25型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅰ）          表6

筛孔

尺寸

（mm）	原材料级配通过百分率（%）				合成级配 （%）	规范推荐 范围（%）	控制点	禁区
	10～25mm 碎石	10～20mm 碎石	5～15mm 碎石	0～5mm 石屑
	15.0	20.0	32.0	33.0	\	\	\	\
37.5	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100
31.5	99.2	100.0	100.0	100.0	100.0	100
26.5	88.4	100.0	100.0	100.0	98.3	90～100	90～100
19.0	2.9	94.9	100.0	100.0	84.4	75～90
16.0	0.7	70.8	100.0	100.0	79.3	65～83
13.2	0.6	23.6	99.7	100.0	69.7	57～76
9.5	0.6	1.0	79.0	100.0	58.6	45～65
4.75	0.6	0.7	4.7	100.0	34.7	24～52		39.5
2.36	0.5	0.7	0.8	70.3	23.7	16～42	19～45	26.8～30.8
1.18	0.5	0.7	0.7	45.3	15.4	12～33		18.1～24.1
0.6	0.5	0.7	0.7	31.2	10.7	8～24		13.7～17.6
0.3	0.5	0.7	0.7	24.4	8.5	5～17		11.4
0.15	0.5	0.6	0.7	18.9	6.7	4～13
0.075	0.5	0.6	0.7	14.9	5.3	3～7	1～7

2）矿料合成级配曲线

方案Ⅰ矿料合成级配曲线如图1所示。

           图1   AC-25型（方案Ⅰ）矿料合成级配曲线图         

3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定

①AC-25（方案Ⅰ）马歇尔试验结果见表7。

                        AC-25（方案Ⅰ）马歇尔试验结果                     表7

试件

组号	油石比（%）	试件密度（g/cm3）		空隙率（%）	矿料间隙率（%）	沥青饱和度（%）	稳定度（kN）	流值 （mm）
		实际	理论
1	3.5	2.445	2.577	5.1	12.8	60.2	11.79	28.6
2	4.0	2.463	2.563	3.9	12.6	69.2	11.18	33.4
3	4.5	2.473	2.546	2.9	12.7	77.4	11.67	30.9
4	5.0	2.484	2.532	1.9	12.7	85.1	10.67	34.6
5	5.5	2.470	2.512	1.7	13.6	87.8	10.49	34.0
技术要求	-	-	-	3～6	≥8+设计空隙率	65～75	≥8.0	15～40

注：1)沥青加热温度控制在160℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为170～180℃；混合料拌和温度为150℃，上下浮动±5℃；击实温度为140～145℃；混合料废弃温度195℃；

2)沥青混合料理论最大相对密度是通过T0711-1993方法测出。

②最佳沥青用量确定

由表7得出的油石比与各项测定指标的关系曲线如图2所示。

图2  AC-25目标配合比（方案Ⅰ）确定沥青用量图    

根据曲线图，稳定度没有出现峰值，所以采用目标空隙率4.0%对应的油石比作为OAC1，可以得到：

OAC1=3.97% 

    OAC2＝（3.76%+4.27%）/2＝4.02%

各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为3.76～4.27%，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。

根据OAC1和OAC2，确定AC-25目标配合比（方案Ⅰ）的最佳油石比为：OAC=4.0%。当OAC=4.0%时，空隙率为3.9%，VMA值为12.6%，满足设计要求。

4）最佳油石比马歇尔试验                                         

                   AC-25（方案Ⅰ）最佳油石比马歇尔试验结果                 表8

试件

组号	油石比（%）	试件密度（g/cm3）		空隙率（%）	矿料间隙率（%）	沥青饱和度（%）	稳定度（kN）	流值 （mm）
		实际	理论
1	4.0	2.473	2.568	3.7	12.3	69.9	10.22	35.2
技术 要求	-	-	-	3～6	≥8+设计空隙率	65～75	≥8.0	15～40

注：1)沥青加热温度控制在160℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为170～180℃；混合料拌和温度为150℃，上下浮动±5℃；击实温度为140～145℃；混合料废弃温度195℃；

2)沥青混合料理论最大相对密度是通过T0711-1993方法测出。

5）浸水马歇尔试验

                       AC-25（方案Ⅰ）残留稳定度试验结果                   表9

油石比

(%)	浸水时间	稳定度(kN)		残留稳定度(%)
		试验结果	平均值
4.0	30min	9.84	10.22	78.4
		9.86
		10.73
		9.02
		10.17
		11.69
	48h	8.6	8.01
		8.38
		9.4
		6.
		7.21
		7.84

6）冻融劈裂试验

AC-25（方案Ⅰ）冻融劈裂试验结果                    表10

油石比(%)	试验条件	稳定度(kN)	劈裂抗拉强度(MPa)	冻融劈裂强度比(%)
4.0	未经受冻融循环	7.85	0.786	85.0
		6.6
		8.14
		9.26
		8.1
	经受冻融循环	7.16	0.668
		6.59
		6.44
		7.7
		5.97

7）车辙试验

                    AC-25（方案Ⅰ）车辙试验结果                         表11

  车辙板尺寸：300×300×50mm    拌和温度：150℃    碾压温度：140℃

行走距离：23±1cm             轮压：0.7MPa

试验编号	试验温度 (℃)	动稳定度 (次/mm)	平均值 (次/mm)
①	60	1260	1330
②		1370
		1330
①	70	512	438
②		341
		462

8）渗水试验

                     AC-25（方案Ⅰ）渗水试验结果                  表12

试验编号	初始读数时间(s)	初始读数(ml)	终读数时间(s)	终读数(ml)	渗水系数(ml/min)
①	0	100	180	150	17
②	0	100	180	180	27
	0	100	180	200	33

2、下面层方案Ⅱ

1）原材料筛分及合成级配

AC-25型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅱ）          表13

筛孔

尺寸(mm)	原材料级配通过百分率(%)				合成级配(%)	规范推荐范围(%)
	10～25mm 碎石	10～20mm 碎石	5～15mm 碎石	0～5mm 石屑
	16.0	22.0	30.7	31.3	\	\
37.5	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100
31.5	99.2	100.0	100.0	100.0	99.9	100
26.5	88.4	100.0	100.0	100.0	98.1	90~100
19.0	2.9	94.9	100.0	100.0	83.3	75~90
16.0	0.7	70.8	100.0	100.0	77.7	65~83
13.2	0.6	23.6	99.7	100.0	67.2	57~76
9.5	0.6	1.0	79.0	100.0	55.9	45~65
4.75	0.6	0.7	4.7	100.0	33.0	24~52
2.36	0.5	0.7	0.8	70.3	22.5	16~42
1.18	0.5	0.7	0.7	45.3	14.6	12~33
0.6	0.5	0.7	0.7	31.2	10.2	8~24
0.3	0.5	0.7	0.7	24.4	8.1	5~17
0.15	0.5	0.6	0.7	18.9	6.3	4~13
0.075	0.5	0.6	0.7	14.9	5.1	3~7

2）方案Ⅱ矿料合成级配曲线如图3所示。

             图3  AC-25型（方案Ⅱ）矿料合成级配曲线图         

3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定

①AC-25（方案Ⅱ）马歇尔试验结果见表14。

                           AC-25（方案Ⅱ）马歇尔试验结果                     表14

试件

组号	油石比(%)	试件密度(g/cm3)		空隙率(%)	矿料间隙率(%)	沥青饱和度(%)	稳定度(kN)	流值 (mm)
		实际	理论
1	3.5	2.459	2.583	4.8	12.3	61.2	8.35	32.8
2	4.0	2.476	2.563	3.4	12.2	72.2	8.98	32.5
3	4.5	2.488	2.539	2.0	12.2	83.4	8.91	34.1
4	5.0	2.492	2.525	1.3	12.4	.6	9.79	34.1
5	5.5	2.488	2.519	1.2	13.0	90.5	9.05	38.0
技术要求	-	-	-	3～6	≥8+设计空隙率	65～75	≥8.0	15～40

注：1)沥青加热温度控制在160℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为170～180℃；混合料拌和温度为150℃，上下浮动±5℃；击实温度为140～145℃；混合料废弃温度195℃；

2)沥青混合料理论最大相对密度是通过T0711-1993方法测出。

②最佳沥青用量确定

由表14得出的油石比与各项测定指标的关系曲线如图4所示。

 

 

 

图4  AC-25目标配合比（方案Ⅱ）确定沥青用量图    

根据曲线图，由于稳定度没有严格出现峰值，所以采用目标空隙率4.0%对应的油石比作为OAC1，可以得到：

OAC1=3.80% 

OAC2＝（3.70%+4.12%）/2＝3.91%

各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为3.70～4.12%，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。

根据OAC1和OAC2，确定AC-25目标配合比（方案Ⅱ）的最佳油石比为：OAC=3.9%。当OAC=3.9%时，空隙率为3.7%，VMA值为12.2%，满足设计要求。

4）最佳油石比马歇尔试验                                         

                   AC-25（方案Ⅱ）最佳油石比马歇尔试验结果                 表15

试件

组号	油石比(%)	试件密度(g/cm3)		空隙率(%)	矿料间隙率(%)	沥青饱和度(%)	稳定度(kN)	流值 (mm)
		实际	理论
1	3.9	2.476	2.570	3.7	12.1	69.8	9.28	36.8
技术要求	-	-	-	3～6	≥8+设计空隙率	65～75	≥8.0	15～40

注：1)沥青加热温度控制在160℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为170～180℃；混合料拌和温度为150℃，上下浮动±5℃；击实温度为140～145℃；混合料废弃温度195℃；

2)沥青混合料理论最大相对密度是通过T0711-1993方法测出。

5）浸水马歇尔试验

                       AC-25（方案Ⅱ）残留稳定度试验结果                   表16

油石比

(%)	浸水时间	稳定度(kN)		残留稳定度(%)
		试验结果	平均值
3.9	30min	8.69	9.28	81.8
		9.42
		8.91
		9.37
		10.30
		8.97
	48h	8.16	7.59
		6.45
		7.44
		7.61
		8.55
		7.33

6）冻融劈裂试验

AC-25（方案Ⅱ）冻融劈裂试验结果                    表17

油石比(%)	试验条件	稳定度(kN)	劈裂抗拉强度(MPa)	冻融劈裂强度比(%)
3.9	未经受冻融循环	9.18	0.079	.9
		7.31
		8.03
		7.49
		7.8
		8.82
	经受冻融循环	5.37	0.052
		5.26
		4.09
		5.98
		5.51
		4.86

7）车辙试验

                AC-25（方案Ⅱ）车辙试验结果                       表18

  车辙板尺寸：300×300×50mm    拌和温度：150℃    碾压温度：140℃

行走距离：23±1cm             轮压：0.7MPa

试验编号	试验温度 (℃)	动稳定度 (次/mm)	平均值 (次/mm)
①	60	1340	1533
②		1750
		1510
①	70	612	536
②		460
		535

8）渗水试验

                        AC-25（方案Ⅱ）渗水试验结果                      表19

试验编号	初始读数时间(s)	初始读数(ml)	终读数时间(s)	终读数(ml)	渗水系数(ml/min)
①	0	100	180	420	107
②	0	100	180	400	100
	0	100	180	450	117

3、下面层方案Ⅲ

1）设计方法

贝雷法是由美国伊利诺伊州运输部（IDOT）的罗伯特·贝雷(Robert Bailey)首先提出，旨在使设计级配形成稳定的骨架结构并具有合适的矿料空隙率，提高沥青路面的抗车辙能力和耐久性。这一方法在80年代早期开始应用于IDOT的第5区，90年代在美国得到普及应用。并且贝雷法对细集料的级配组成也提出了设计方法和检验手段。因此，以贝雷法来设计和检验集料级配，为形成稳定的嵌挤骨架结构提供了理论依据。

贝雷法对集料级配的设计与评价是分为粗、细两部分进行的，混合料中粗、细集料的分界点称为第一控制筛孔（PCS=the Primary Control Sieve），PCS的确定依赖于混合料的公称最大粒径（NMPS）。贝雷法的研究结果认为采用0.22倍的划分标准，并不一定适用于每一种沥青混合料，只要在0.18～0.28这一范围内，不会影响对集料级配的分析。所求的PCS的计算公式如式（1）：

                    PCS=NMPS×0.22                             （1）

对细集料级配的评价也同样分为两部分，对细集料的进一步划分仍以PCS的0.22倍作为分界点，称为第二控制筛孔（SCS=the Secondary Control Sieve）；对细级配的较细部分再进一步划分，以SCS的0.22倍作为分界点，称为第三控制筛孔(TCS=the Tertiary Control Sieve)。在此基础上，贝雷法提出了粗集料比（CA比）、细集料粗比（FAC比）和细集料细比（FAf比）三个判断指标。 

①粗集料的CA值检验                               

对＞PCS的粗集料级配以CA值指标予以评价：

CA=                          （2）

即NMPS/2-PCS的含量与＞NMPS/2总量的比值，此值太大不能形成嵌挤骨架结构，太小则容易离析，且难以压实。

②细集料的FA值检验

细集料中较粗部分与较细部分级配以FA指标进行评价：

      FAc=,   FAf =                    （3）

2）设计过程

根据下面层设计方案Ⅰ确定的配合比，通过贝雷法对其进行验证和调整。

①初步计算粗细集料组成比例

国内外经验表明，当设计密度为松装密度95%～105%之间时，设计出的沥青混合料粗集料骨架结构稳定，现场变异较小，且施工压实容易。因此，本设计密度取为松装密度的105%，根据下面层设计方案Ⅰ确定的各集料的比例和表3、表4中的各集料的密度，得出每cm3体积内各粗集料量为： 

10～25mm碎石为0.338g；

10～20mm碎石为0.463g；

5～15mm碎石为0.748g；

粗集料间隙率VCR为0.423。

因此，每cm3体积内所需细集料：

0～5mm碎石量为0.748g；

粗细集料总量为2.267g。

粗细集料初步组成为：10～25mm碎石：10～20mm碎石：5～15mm碎石：0～5mm碎石=14.9：20.4：33.0：31.7。

②考虑粗集料中含细料和细料中含粗料对组成比例进行调整

本配合比设计中，公称最大粒径为26.5mm，则粗细集料划分界限（PCS）为4.75mm，根据各集料筛分结果，可以得出：

10～25mm碎石所含细料为0.1%；

10～20mm碎石所含细料为0.1%；

5～15mm碎石所含细料为1.6%；

粗集料所含细集料总量为1.8%。

对粗料调整为：

10～25mm碎石为15%；

10～20mm碎石为20.6%；

5～15mm碎石为34.5%；

对细料调整为0～5mm碎石为29.9%。

③考虑0.075mm通过率对集料比例进行调整

合成集料中含0.075mm以下料为：

10～25mm碎石为0.1%；

10～20mm碎石为0.1%；

5～15mm碎石为0.2%；

0～5mm碎石为4.5%；

所需填料矿粉为0.5%。

因矿粉中不含2.36mm以上部分，所以对粗料不进行调整，对0～5mm碎石调整为29.4%。

最后各档集料比例为：10～25mm碎石：10～20mm碎石：5～15mm碎石：0～5mm碎石：矿粉=15：20.6：34.5：29.4：0.5。合成级配见表20所列。

3）原材料筛分及合成级配

AC-25型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅲ）          表20

筛孔

尺寸(mm)	原材料级配通过百分率(%)					合成级配(%)	规范推荐范围(%)
	10~25mm 碎石	10~20mm 碎石	5~15mm 碎石	0~5mm 石屑	矿粉
	15.0	19.0	37.0	28.5	0.5	\	\
37.5	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100
31.5	99.2	100.0	100.0	100.0	100.0	99.9	100
26.5	88.4	100.0	100.0	100.0	100.0	98.3	90~100
19	2.9	94.9	100.0	100.0	100.0	84.5	75~90
16	0.7	70.8	100.0	100.0	100.0	79.6	65~83
13.2	0.6	23.6	99.7	100.0	100.0	70.5	57~76
9.5	0.6	1.0	79.0	100.0	100.0	58.5	45~65
4.75	0.6	0.7	4.7	100.0	100.0	31.0	24~52
2.36	0.5	0.7	0.8	70.3	100.0	21.1	16~42
1.18	0.5	0.7	0.7	45.3	100.0	13.9	12~33
0.6	0.5	0.7	0.7	31.2	100.0	9.9	8~24
0.3	0.5	0.7	0.7	24.4	99.2	7.9	5~17
0.15	0.5	0.6	0.7	18.9	93.5	6.3	4~13
0.075	0.5	0.6	0.7	14.9	79.5	5.1	3~7

4）方案Ⅲ矿料合成级配曲线如图5所示。

图5  AC-25型（方案Ⅲ）矿料合成级配曲线图

5）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定

①AC-25（方案Ⅲ）马歇尔试验结果见表21。

                           AC-25（方案Ⅲ）马歇尔试验结果                     表21

试件

组号	油石比(%)	试件密度(g/cm3)		空隙率(%)	矿料间隙率(%)	沥青饱和度(%)	稳定度(kN)	流值 (mm)
		实际	理论
1	3.5	2.412	2.585	6.7	14.0	52.3	10.39	31.0
2	4.0	2.437	2.571	5.2	13.6	61.6	8.98	22.4
3	4.5	2.468	2.551	3.3	12.9	74.6	9.18	29.0
4	5.0	2.480	2.539	2.3	12.9	81.8	9.20	35.0
5	5.5	2.475	2.520	1.8	13.5	86.8	7.79	37.4
技术要求	-	-	-	3～6	≥8+设计空隙率	65～75	≥8.0	15～40

注：1)沥青加热温度控制在160℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为170～180℃；混合料拌和温度为150℃，上下浮动±5℃；击实温度为140～145℃；混合料废弃温度195℃；

2)沥青混合料理论最大相对密度是通过T0711-1993方法测出。

 

②最佳沥青用量确定

由表21得出的油石比与各项测定指标的关系曲线图如图6所示。

AC-25目标配合比（方案Ⅲ）确定沥青用量图    图6

根据曲线图，由于稳定度没有出现峰值，所以采用目标空隙率4.0%对应的油石比作为OAC1，可以得到：

OAC1=4.29% 

    OAC2＝（4.12%+4.52%）/2＝4.32%

各项指标均符合沥青混合料技术要求的沥青油石比范围为4.12～4.52%，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。

根据OAC1和OAC2，确定AC-25目标配合比（方案Ⅲ）的最佳油石比为：OAC=4.3%。当OAC=4.3%时，空隙率为3.9%，VMA值为13.2%，满足设计要求。

6）最佳油石比马歇尔试验                                         

                   AC-25（方案Ⅲ）最佳油石比马歇尔试验结果                 表22

试件

组号	油石比(%)	试件密度(g/cm3)		空隙率(%)	矿料间隙率(%)	沥青饱和度(%)	稳定度(kN)	流值 (mm)
		实际	理论
1	4.3	2.451	2.557	4.1	13.3	68.9	8.55	32.5
技术要求	-	-	-	3～6	≥8+设计空隙率	65～75	≥8.0	15～40

注：1)沥青加热温度控制在160℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为170～180℃；混合料拌和温度为150℃，上下浮动±5℃；击实温度为140～145℃；混合料废弃温度195℃；

2)沥青混合料理论最大相对密度是通过T0711-1993方法测出。

7）浸水马歇尔试验

                       AC-25（方案Ⅲ）残留稳定度试验结果                   表23

油石比

(%)	浸水时间	稳定度(kN)		残留稳定度(%)
		试验结果	平均值
4.3	30min	9.85	8.55	83.7
		10.56
		7.65
		9.92
		5.9
		7.43
	48h	6.61	7.16
		6.25
		7.60
		8.43
		6.29
		7.76

8）冻融劈裂试验

AC-25（方案Ⅲ）冻融劈裂试验结果                    表24

油石比(%)	试验条件	稳定度(kN)	劈裂抗拉强度(MPa)	冻融劈裂强度比(%)
4.3	未经受冻融循环	6.38	0.069	68.9
		7.43
		7.19
		7.28
		7.4
		6.68
	经受冻融循环	5.42	0.048
		5.65
		4.17
		4.39
		4.55
		5.03

9）车辙试验

                AC-25（方案Ⅲ）车辙试验结果                       表25

  车辙板尺寸：300×300×50mm    拌和温度：150℃    碾压温度：140℃

行走距离：23±1cm             轮压：0.7MPa

试验编号	试验温度 (℃)	动稳定度 (次/mm)	平均值 (次/mm)
①	60	1994	1863
②		1755
		1848
①	70	508	583
②		624
		615

10）渗水试验

                     AC-25（方案Ⅲ）渗水试验结果                  表26

试验编号	初始读数时间(s)	初始读数(ml)	终读数时间(s)	终读数(ml)	渗水系数(ml/min)
①	0	100	90	500	267
②	0	100	100	500	240
	0	100	90	500	267

三、AC-25型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表

                                                  AC-25型沥青混凝目标配合比试验结果                                  表27

结构类型AC-25	油石比(%)	试件密度(g/cm3)		空隙率 (%)	间隙率 (%)	饱和度(%)	稳定度(KN)	流值 (0.1mm)	动稳定度 (次/mm)		残留稳定度MS0(%)	冻融劈裂比TSR(%)	渗水系数(ml/min)
		实际	理论						60℃	70℃
方案Ⅰ	4.0	2.473	2.568	3.7	12.3	69.9	10.22	35.2	1330	438	78.4	85.0	26
方案Ⅱ	3.9	2.476	2.570	3.7	12.1	69.8	9.28	36.8	1533	536	81.8	.9	108
方案Ⅲ	4.3	2.451	2.557	4.1	13.3	68.9	8.55	32.5	1863	583	83.7	68.9	258
AC-25型 规范推荐值	-	-	-	3～6	≥8+设计空隙率	65～75	≥8.0	15～40	≥1200	≥800	≥80	≥75	≯120

注：1)沥青加热温度控制在160℃，上下浮动±5℃；矿料加热温度为170～180℃；混合料拌和温度为150℃，上下浮动±5℃；击实温度为140～145℃；混合料废弃温度195℃；

2)沥青混合料理论最大相对密度是通过T0711-1993方法测出。

四、AC-25型沥青混凝土目标配合比推荐方案

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的规定与国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）两阶段施工图设计及修编中对AC-25型沥青混合料性能指标的技术要求，分别对以上三个设计方案的沥青混合料进行了高温稳定性检验（车辙试验）、水稳定性检验（浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验）、渗水系数检验，各试验数据见表27所列。

根据表27可知，方案Ⅰ残留稳定度为78.4%，不满足规范要求；方案Ⅲ渗水系数偏大，雨水容易渗透进路面结构层中，如果排水不畅，受动水压力和高温影响，容易造成沥青路面水损害。同时根据贝雷法检验三个设计方案的CA比，FAc比和FAf比，结果见表28所列。

                        三个方案集料比指标要求范围                   表28

公称最大粒径（mm）		CA比	FAc比	FAf比
26.5	AC-25（方案Ⅰ）	1.15	0.44	0.55
	AC-25（方案Ⅱ）	1.04	0.44	0.55
	AC-25（方案Ⅲ）	1.22	0.45	0.57

因为本项目设计级配均为“S”型曲线，而贝雷法认为Superpave中的“S”型级配曲线应具有更大的CA比和FA比。CA比增大，中间粒径（如9.5mm～4.75mm）颗粒含量增多，粗集料颗粒相互之间产生干涉而形成骨架结构。但CA比过大，也会使该结构由于粗集料的相互干涉，易产生推移，施工过程中压实相对比较困难。而本项目由于细集料只用一档0～5mm碎石，FA比无法进行调整。鉴于此，针对本项目设计的“S”型曲线，及综合各级配试验结果，最终推荐方案Ⅱ为下面层目标配合比设计方案。其矿料级配组成见表29所列：

                     AC-25型沥青混凝土目标配合比级配组成               表29

集料规格	10～25mm	10～20mm	5～15mm	0～5mm	矿粉	最佳油石比
配比(%)	16.0	22.0	30.7	31.3	0	3.9

五、问题及建议

在下面层目标配合比设计过程中，我部发现以下问题：

（1）三个设计方案的残留稳定度MS0和冻融劈裂强度比TSR都偏低，其主要原因是细集料粉尘含量偏大，砂当量偏小，影响沥青与矿料的粘附性；沥青软化点偏低和抗老化性能差也会对沥青混合料的抗水损害能力产生不利影响，因此，仍有待用质量满足相关技术文件要求的沥青对沥青混合料的抗水损害能力做进一步验证。

（2）三个设计方案的60℃动稳定度均能满足设计要求，但70℃动稳定度均未能达到设计要求，其原因可能是受沥青软化点偏低的影响，造成沥青混合料抗高温变形能力的不足。以下为60℃和70℃时动稳定度试验后的车辙轮迹。

 

方案Ⅰ60℃时车辙轮迹                   方案Ⅲ60℃时车辙轮迹

      

方案Ⅰ70℃时车辙轮迹                  方案Ⅲ70℃时车辙轮迹

针对上述问题，我部建议按相关技术文件严格控制沥青质量；在生产配合比设计时，对热料仓中的细集料进行砂当量试验，检测拌和楼的除尘效果；同时，本项目所用石灰岩晶体含量较高，建议对其石质进行检测，以了解该岩石的碱值情况。从试验结果看，建议加入一定量的水泥或消石灰，以提高沥青与集料的粘附性能，其水泥或消石灰掺量可由试验确定；并在生产配合比设计时重新进行车辙试验和水稳定性试验。