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4.5沥青混合料浸水马歇尔试验9
AC-20C沥青混合料目标配合比设计报告
1概述
1.进行原材料各项物理力学指标试验,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》及“设计文件”中对AC-20C型沥青混合料矿料级配范围的要求,对其进行矿料组成设计;
3.按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定,进行沥青混合料马歇尔试验,确定出最佳沥青用量;
4.依据确定的最佳沥青用量,进行沥青混合料水稳定性检测;
2主要设计依据及试验仪器
2.1主要设计依据
《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)
《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)
《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)
《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)
2.2主要试验仪器
采用的主要试验仪器有:
自动针入度仪(SYD-2801F)、烘箱(101-4)、沥青混合料拌和机(SYD-F02-20)、电子天平(HX100001)、车辙试验机(YLDCZ-8S)、轮碾成型机(YLDCX-6)、脱模器(LST-80)、马歇尔自动击实仪(ZYJ-H)、低温延度仪(SYD-4508G)、全自动软化点仪(SYD-2806H)、标准筛(0.075~90mm)、恒温水槽(HWY-501A)等。
3设计结论
(1)最终确定的矿料级配组成
通过毛体积相对密度、VV、VMA、VFA、马歇尔稳定度和流值等技术指标进行筛选,最终确定级配组成见表1。
表1 级配组成
规格
10~20mm
碎石
5~10mm
3~5mm
0~3mm
石屑
矿粉
比例(%)
36
26
17
19
(2)马歇尔法确定最佳油石比为4.35%(折算最佳沥青用量为4.2%),结果见表2、3。
残留稳定度满足规范要求。
表2AC-20C最佳油石比(5.0%)下的马歇尔试验结果
实验项目
最佳油石比(%)
毛体积相对密度
理论最大相对密度
空隙率(%)
饱和度(%)
矿料间隙率(%)
稳定度(KN)
流值(0.1mm)
实验结果
4.35
2.396
2.499
4.1
71.0
14.7
8.29
24.4
要求范围
—
3~6
65~75
≮14
≮5
2~45
表3AC-20C最佳油石比(5.0%)下的路用性能试验结果
试验项目
残留稳定度(%)
试验结果
89.4
≮80
特别说明:
由于沥青混合料的技术指标受施工工艺、原材料组成的影响很大,因此,本配合比设计仅对来样负责。
委托单位在施工中,如混合料拌和、碾压温度及矿料的级配等发生变化,应随时对矿料合成级配及用油量进行必要调整,以保证工程质量。
4设计过程
4.1岩石鉴定
委托单位提供的集料为石灰岩。
4.2试验用原材料技术性质
(1)沥青
委托单位提供的为中国石化上海石油化工股份有限公司生产的“东海牌”A-70沥青,其技术沥青指标见表5。
表5沥青技术指标
检测项目
技术要求
试验方法
25℃针入度(0.1mm)
60~80
69.5
T0604
延度(5cm/min,15℃,cm)
≮100
>100
T0605
软化点(℃)
≮46
48
T0606
密度(15℃,g/cm3)
实测记录
1.036
T0603
(2)矿粉
委托单位提供的矿粉,其技术指标见表6。
表6 矿粉试验结果
表观密度(g/cm3)
2.702
≮2.50
T0352-2000
粒度范围<
0.6mm
<
0.15mm
<0.075mm
100
96.4
84.4
100
90~100
70~100
T0351-2000
亲水系数
0.84
T0353-2000
(3)石屑
委托单位提供的石屑,其技术指标见表7。
表7石屑试验结果
试验标准
表观相对密度
2.688
≮2.45
T0328-2005
砂当量(%)
77
≮50
T0334-2005
(4)粗集料
委托单位提供粗集料规格为10~20mm碎石、5~10mm碎石、3~5mm碎石,其技术指标见表8。
表8粗集料技术指标
单位
石料压碎值
%
12.5
≯30
T0316-2000
毛体积
相对密度
10~20mm
-
2.632
-
T0304-2000
5~10mm
2.628
3~5mm
2.626
表观
10~20mm
2.695
≮2.45
T0304-2000
5~10mm
2.685
3~5mm
2.697
吸水率
10~20mm
0.8
≯3.0
T0304-2000
5~10mm
0.7
针片状
含量
10~20mm
12.9
≯20
5~10mm
11.7
与沥青的粘附性
级
≮3
T0616-1993
(5)筛分结果
表9 10-20mm集料筛分结果
筛孔尺寸(mm)
第1组
第2组
通过率均值(%)
试样总质量(g)
2213.6
2186.4
筛上重(g)
分计筛余(%)
累计筛余(%)
通过率(%)
分计筛余(%)
累计筛余(%)
26.5
0.0
0.0
100.0
0.0
0.0
0.0
100.0
100.0
163.8
7.4
7.4
92.6
157.4
7.2
7.2
92.8
92.7
16
582.2
26.3
33.7
66.3
575.0
26.3
33.5
66.5
66.4
13.2
861.1
38.9
72.6
27.4
854.9
39.1
72.6
27.3
9.5
440.5
19.9
92.5
7.5
439.5
20.1
7.3
4.75
110.7
5.0
97.5
2.5
109.3
5.0
97.7
2.3
2.4
2.36
4.4
0.2
97.7
2.2
0.1
97.8
2.2
2.3
1.18
97.7
97.8
2.2
0.6
13.3
0.6
98.3
1.7
15.3
98.5
1.5
1.6
0.3
11.1
0.5
98.8
1.2
6.6
0.3
98.8
1.2
1.2
0.15
2.2
0.1
98.9
1.1
0.1
98.9
1.1
1.1
0.075
15.5
0.7
99.6
0.4
99.6
0.4
0.4
合计
2204.7
2177.7
表105-10mm集料筛分结果
筛孔尺寸(mm)
试样总质量(g)
1126.5
1135.6
筛上重(g)
26.5
100.0
0.0
100.0
100.0
19
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
9.5
77.7
6.9
6.9
93.1
77.2
6.8
6.8
93.2
93.2
953.0
84.6
91.5
8.5
959.6
84.5
91.3
8.7
8.6
45.1
4.0
95.5
4.5
45.4
4.0
95.3
4.7
4.6
1.18
11.3
1.0
96.5
3.5
15.9
1.4
96.7
3.3
3.4
0.6
12.4
97.6
2.4
12.5
97.8
2.2
0.3
4.5
98.0
2.0
0.2
98.0
0.15
5.6
98.5
1.2
7.9
0.7
98.7
1.3
10.1
0.9
99.4
99.4
0.6
0.6
1119.7
1128.8
表11 3-5mm集料筛分结果
通过率均值(%)
1105.6
1120.6
通过率(%)
100.0
100.0
19
100.0
0.0
0.0
100.0
0.0
0.0
100.0
100.0
13.2
100.0
9.5
100.0
4.75
71.9
6.5
6.5
93.5
70.6
6.3
6.3
93.7
93.6
2.36
927.6
83.9
90.4
9.6
940.2
83.9
90.2
9.8
9.7
1.18
44.2
4.0
94.4
5.6
49.3
4.4
94.6
5.4
5.5
24.3
96.6
24.7
96.8
3.2
3.3
19.9
1.8
98.4
1.6
20.2
1.8
98.6
0.15
4.4
98.8
98.6
1.3
0.075
99.2
0.8
6.7
0.6
99.2
0.8
0.8
1096.8
1111.6
表120-3mm石屑筛分结果
563.2
557.6
4.75
0
100.0
65.3
11.6
11.6
88.4
63.6
11.4
88.6
88.5
1.18
135.7
24.1
35.7
64.3
134.4
24.1
35.5
64.5
64.4
156.6
27.8
63.5
36.5
157.2
28.2
63.7
36.3
36.4
0.3
13.7
22.8
76.4
13.7
77.4
22.6
22.7
0.15
23.7
4.2
81.4
18.6
23.4
4.2
81.6
18.4
18.5
0.075
30.4
86.8
13.2
30.1
5.4
87.0
13.0
13.1
488.9
485.1
表13矿粉筛分结果
筛孔尺寸(mm)
100.9
106.3
100.0
100.0
3.5
96.5
3.9
3.7
96.3
96.4
12.0
12.0
84.5
12.8
12.0
15.7
84.3
84.4
15.5
16.7
4.3矿质混合料组成设计
根据几种矿质材料的筛分结果及现行规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)及“设计文件”中对AC-20C型沥青混合料矿料级配范围的要求,按图解法对其进行了矿料组成设计。
通过调整,最后确定矿料的合成级配组成(见表14),级配曲线图见图1。
表14 AC-20C沥青混合料组成配合计算表
矿料规格
10-15
mm
5-10
3-5mm
0-3mm
矿粉
合成
级配
规范要求
矿料比例(%)
26
19
2
100
下限
上限
通过
以下
筛孔
(mm)
的通过率
(%)
100
100
19.0
92.7
100.0
97.4
90
16.0
66.4
100.0
87.9
92
78
27.4
73.9
80
62
9.5
7.4
100
64.9
72
50
2.4
93.6
40.0
56
2.36
4.6
9.7
22.5
44
16
1.18
2.3
64.4
16.9
33
12
1.6
2.3
36.4
10.7
24
2.0
1.5
100
7.5
17
0.15
1.1
1.3
18.5
96.4
6.5
13
4
0.075
13.1
图1AC-20C混合料矿料级配曲线
4.4沥青混合料马歇尔试验结果
根据矿料级配组成,采用五种不同的油石比,制备马歇尔试件,拌和温度为160℃,击实温度为150℃,双面各击实次数75次。
试验结果见表15和图2。
表15 AC-20C马歇尔试验结果
油石比(%)
3.8
4.3
4.8
5.3
2.361
2.380
2.393
2.404
2.394
最大理论相对密度
2.521
2.512
2.501
2.495
2.480
空隙率(%)
6.4
4.3
3.6
3.5
15.1
14.8
14.8
14.8
15.6
有效沥青饱和度(%)
57.9
64.5
70.8
75.4
77.6
稳定度(KN)
5.80
6.75
8.40
8.28
7.29
流值(0.1mm)
13.0
22.5
28.7
32.3
37.1
图2马歇尔试验结果
最佳油石比的确定:
(1)在图2的关系图中根据试验结果确定OAC1:
a1=4.77a2=4.46a3=4.24a4=4.22AC1(%)=(a1+a2+a3+a4+)/4 =4.42,即OAC1=4.42%
(2)根据规范技术指标要求,找出满足各项技术指标的共同沥青用量范围的平
均值,作为OAC2:
OACmin=3.83 OACmax=4.74
OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(3.83+4.74)/2=4.28
(3)OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.42%+4.28%)/2=4.35%
根据试验结果,经综合分析,OAC=4.35%时,各项技术指标均符合马歇尔试验技术标准的要求,换算沥青用量为4.2%
4.5残留稳定度试验
拌合温度160℃、试件成型温度150℃、双面击实75次,按4.35%的油石比成型试件,进行残留稳定度试验,结果如表16。
表16 残留稳定度试验结果
油石比
(%)
浸水时间
稳定度(kN)
稳定度均值
(kN)
残留稳定度
4.35
30min
8.25
89.4
≮80
8.31
8.26
8.35
48h
7.45
7.41
7.36
7.38
7.46
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