Superpave12.5沥青混合料目标配合比设计 [复制链接]

验结果汇总表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
压实次数    级配1    级配2    级配3 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    1    2    3    1    2    3    1    2    3 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
N（8次）高度（mm）    127.7    127.5    127.1    125.8    126.3    126.1    125.2    124.8    125.0 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
N（100次）高度（mm）    112.2    112.0    112.1    111.2    110.8    111.3    110.2    109.9    110.3 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
空气中重（g）    4803.5    4788.6    4801.4    4820.3    4803.3    4783.5    4835.6    4844.2    4834.5 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
水中重（g）    2848.6    2830.4    2846.5    2864.3    2855.9    2835.7    2880.5    2890.2    2879.3 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
饱和面干重（g）    4813.2    4799.4    4812.5    4829.4    4812.5    4791.7    4842.1    4852.3    4844.1 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
毛体积相对密度    2.445    2.432    2.442    2.453    2.455    2.446    2.465    2.469    2.461 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
初始压实度（%）    84.00    84.55     85.00   ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
设计次数压实度（%）    95.49    95.94    96.47 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
实测理论相对密度    2.552    2.554    2.553 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
计算理论相对密度    2.555    2.555    2.555 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表3-6  三种级配估算沥青用量试验结果评价表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
级配    4%空隙率 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
沥青用量（％）    VMA（％） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
（设计次数）    VFA（％） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
（设计次数）    粉/有效沥青比例    初始次数 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
压实度（％） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
1    4.42    13.37    70.07    1.1    84.00 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
2    4.31    13.08    69.43    1.2    84.55 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
3    4.11    12.65    68.37    1.4    85.00 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
Superpave标准    ≥13.0    65～75    0.6～1.2*    ≤89.0 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表3-6为三种级配估算沥青用量试验结果评价表。依据表3-6的评价指标，可以得出级配1、2均能满足Superpave 设计要求，根据经验选择级配2为设计级配。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
3. 选择设计级配的沥青用量 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
设计级配确定后，就要确定设计沥青用量Pb，所谓设计沥青用量就是指在设计旋转压实次数下得到空隙率为4%的沥青用量。根据Superpave 设计方法，一般选择四种沥青用量，它们分别为Pb、Pb±0.5%、Pb+1%。由表3-6结果，根据经验取Pb为4.2%，四个沥青用量分别为：3.7%、4.2%、4.7%、5.2%。在进行确定选择级配沥青用量的试验时，压实次数应设定在N设计，本次N设计=100次。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表3-7  设计级配四种沥青用量试验结果汇总表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
沥青用量(%)    3.7    4.2    4.7    5.2 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
实测理论相对密度    2.570    2.554    2.535    2.514 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
计算理论相对密度    2.575    2.555    2.536    2.517 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
试件编号    1    2    3    1    2    3    1    2    3    1    2    3 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
高度(mm)    8次    127.8    128.0    128.2    126.5    126.3    126.8    124.8    125.0    124.8    124.1    123.8    124.2 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    100次    113.0    112.8    113.3    111.4    112.0    111.8    110.2    109.6    110.4    109.2    109.5    110.3 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
空气中重（g）    4877.4    4803.5    4812.4    4793.2    4805.1    4803.4    4788.2    4801.3    4793.5    4805.1    4811.7    4796.2 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
水中重（g）    2888.1    2835.3    2840.6    2843.2    2852.3    2850.5    2848.2    2855.1    2849.7    2859.9    2862.5    2854.1 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
饱和面干重（g）    4888.2    4814.2    4822.9    4802.1    4813.6    4811.7    4794.3    4808.7    4800.3    4810.4    4815.2    4801.6 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
毛体积相对密度    2.439    2.427    2.428    2.447    2.450    2.449    2.460    2.458    2.457    2.464    2.464    2.463 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
初始压实度（%）    83.38    84.63    85.45    86.54 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
设计压实度（%）    94.42    95.84    96.94    97.87 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表3-8  四种沥青用量沥青混合料体积性质 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
沥青用量（%）    在压实次数时    矿粉/有效沥青比例    初始压实度（%） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    压实度（%） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
（设计次数）    VMA（%）    VFA（%）         ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
3.7    94.42    13.28    57.93    1.4    83.38 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
4.2    95.84    13.11    68.25    1.2    84.63 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
4.7    96.94    13.21    76.87    1.1    85.45 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
5.2    97.87    13.49    84.24    1.0    86.54 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
4.25(计算)    96.00    13.12    69.11    1.2    84.71 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
Superpave标准    ≥13.0    65～75    0.8～1.2*    ≤89 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
  注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
根据表3-8中，3.7%、4.2%、4.7%、5.2%四个沥青用量的体积性质，通过图表插值法(图2)得到设计沥青用量为4.25%及其对应的体积性质（见表3-8中沥青用量4.25%）。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
                             ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
图2  沥青混合料Superpave体积指标与沥青用量关系曲线 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
4. 验证 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
依据第3节中得到的设计沥青用量4.25%，根据经验采用沥青用量4.2%成型试件，验证4.2%的沥青用量在最大压实次数时，本次N最大=160次, 对应的体积性质指标，试验结果汇总于表3-9。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表3-9  设计沥青用量验证试验结果表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
沥青用量（％）    设计次数时    F/A    初始压实度（%）    最大压实度（％） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    压实度（％）    VMA（％）    VFA（％）             ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
4.2    95.93    13.05    68.81    1.2    85.11    97.50 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
Superpave标准    ≥13.0    65～75    0.6～1.2*    ≤89    ≤98 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
5. 设计结果 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
通过以上试验和分析，级配2为设计级配，配合比为1#:2#:3#:4#:5#:矿粉=26.0%:20.0%:16.0%:12%:23.5%:2.5%。其对应的混合料体积指标列于表3-10。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表3-10  混合料体积性质表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
混合料特性    设计结果    Superpave标准 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
VMA（%）    13.05    ≥13.0 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
VFA（%）    68.81    65～75 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
DP    1.2    0.6～1.2* ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
%Gmm（最初）    85.11    ≤89 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
%Gmm（最大）    97.50    ≤98 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    注：*表示当级配通过限制区下方，粉胶比可增加到0.8～1.6。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
四、马歇尔试验结果汇总表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
依据Superpave设计方法得到的Sup20沥青混合料，采用马歇尔试验方法成型试件，得到对应的马歇尔指标，试验结果汇总于表4-1。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表4-1  Sup20 马歇尔试验技术指标表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
试验项    试验结果    要求 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
击实次数（次）    正反75次    正反75次 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
稳定度（KN）    13.56    ≮8 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
流值（0.1mm）    30.4    20~50 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
空隙率（%）    4.93    4.0～6.0 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
沥青饱和度（%）    64.35    60～70 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
VMA（％）    13.83    ≥13 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
残留稳定度（％）    87.2    ≥85 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
五、性能验证试验 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
为了检验Sup20改性沥青混合料的各项路用性能，按照有关规范进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、 车辙试验、小梁弯曲试验，试验结果汇总于表5-1~表5-4。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表5-1  浸水马歇尔试验结果 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
混合料类型    马歇尔稳定度（KN）    浸水马歇尔稳定度（KN）    残留稳定度S0（%）    要求（%） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
Sup20    13.56    11.83    87.2    ≥85 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表5-2  冻融劈裂试验结果 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
混合料类型    无条件劈裂强度（MPa）    条件劈裂强度 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
（MPa）    TSR（%）    要求（%） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
Sup20    0.8132    0.6873    84.5    ≥80 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表5-3  车辙试验结果汇总表 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
混合料类型    沥青用量（%）    动稳定度（次/mm） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
        1    2    3    平均    要求 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
Sup20    4.2    5830    6120    5500    5817    ≥3000 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
表5-4  -10℃小梁弯曲试验结果 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
混合料 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
类型    最大荷载 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
(KN)    跨中挠度 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
（mm）    抗弯拉强度（MPa）    劲度模量（MPa）    破坏应变（με）    要求 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
（με） ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
Sup20    0.87    0.4944    7.10    2596    2736    ≥2000 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    0.89    0.5150    7.27    2704    2687     ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    0.94    0.4841    7.67    2542    3019     ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    0.95    0.5254    7.76    2758    2812     ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    0.80    0.5665    6.53    2974    2196     ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
    1.04    0.5459    8.49    2866    2962     ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
平均值    0.92    0.5219    7.47    2740    2735     ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
六、目标配合比设计结论 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
采用现场取样的集料、矿粉和改性沥青等原材料，按照美国Sup20设计标准进行室内配合比设计，得到最佳沥青用量为4.2%（油石比为4.4%），通过马歇尔和旋转压实试验验证，其空隙率、VMA、VFA（饱和度）等均能满足相关要求，由浸水马歇尔、冻融劈裂试验知，该级配抗水害性能良好；通过车辙试验得到其动稳定度满足要求；通过小梁弯曲试验得到其低温性能满足要求；因此本次目标配合比设计结果可作为生产配合比设计依据。 ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7
编制：               审核：                签发： ðU¨Æ³Œèbbs.3c3t.comRŠDάÚö—7