中面层AC-20C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

中面层AC-20C型沥青混合料

目标配合比设计报告

广东华美加工程顾问有限公司

广州珠江黄埔大桥路面工程技术咨询项目部

二〇〇七年十二月

国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）高速公路

中面层AC-20C型沥青混合料

目标配合比设计报告

试验人员：黄 涛 刘煜 报告编写：黄 涛 袁万杰 报告审核：孙长新

广东华美加工程顾问有限公司

广州珠江黄埔大桥路面工程技术咨询项目部

二〇〇七年十二月

目 录

说 明 .............................................................................................................. 1 一、原材料试验 ................................................................................................ 3 1. 沥青试验 ...................................................................................................... 3 2. 沥青与集料的粘附性试验 .......................................................................... 3 3. 集料试验 ...................................................................................................... 4 4. 矿粉试验 ...................................................................................................... 5 二、AC-20C型沥青混凝土目标配合比设计 ................................................... 6 1、中面层方案Ⅰ .............................................................................................. 6 2、中面层方案Ⅱ ............................................................................................ 11 3、中面层方案Ⅲ ............................................................................................ 16 三、AC-20C型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表 ............................ 21 四、AC-20C型沥青混凝土目标配合比推荐方案 ......................................... 22

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 8．国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）路面施工质量控制与管理手册

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，按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对AC-20C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，并以4.75mm通过率为关键性筛孔通过率，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-20C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-20C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-20C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-20C型沥青混凝土三个设计方案进行渗水试验。

三、原材料选用

1

本项目中面层AC-20C型沥青混合料目标配合比设计试验所采用的集料为增城三江三和石场生产的角闪岩，集料粒径规格分别为S9（10～20mm）、S11（5～10mm）、S14（3～5mm）和S16（0～3mm）；矿粉由石灰岩磨细制成；水泥采用“粤花”牌32.5水泥；沥青为壳牌新粤（佛山）沥青有限公司生产的SBS改性沥青。

2

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）SBS改性沥青试验结果 表1 项 目 针入度（25℃，100g， 5s，0.1mm） 针入度指数P.I 延度（5cm/min，5℃，cm） 软化点（℃） 运动粘度（135℃，Pa.s） 闪点（℃） 溶解度（％） 弹性恢复（5cm/min，25℃，％） 贮存稳定性离析，48h软化点差（℃） 密度（15℃，g/cm3） 相对密度（25℃） 试验结果 58 1.7 33.5 87.3 3.4 - 99.5 85 - 1.036 1.031 设计要求 40～60 T0604-2000 ≥0.5 ≥25 ≥70 ≯3 ≥230 ≥99.0 ≥80.0 ≯2.5 实测 T0603-1993 实测 T0610-1993 质量损失（％） 残留针入度比（％） 残留延度（5cm/min，5℃，cm） 0.3 87.4 22.4 ≯±0.8 ≥65 ≥20 T0604-2000 T0605-1993 旋转薄膜加热试验（163℃，5h） T0605-1993 T0606-2000 T0625-1993 T0611-1993 T0607-1993 T0662-2000 T0661-2000 试验依据 2. 沥青与集料的粘附性试验

本试验采用T0616-1993中水煮法，在两种情况下对沥青与粗集料的粘附性进行试验，一种为常规试验，另一种是先用粗集料与水泥进行裹覆后再与沥青进行粘附性试验，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 试验条件 试验后石料表面上沥青膜剥落情况 粘附性等级 备注

所用石料为角闪岩 3

试验前未用水泥裹覆 沥青膜无剥离 5 试验前用水泥裹覆 沥青膜无剥离 5 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 洛杉矶磨耗损失 压碎值 粘附性 10～20mm碎石 表观相对密度 5～10mm碎石 3～5mm碎石 10～20mm碎石 吸水率 5～10mm碎石 坚固性 冲击值 软石含量 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 水洗法＜0.075mm颗粒含量 各种集料的毛体 积相对密度 10～20mm碎石 5～10mm碎石 3～5mm碎石 10～20mm碎石 - 5～10mm碎石 2.837 ％ ％ ％ ％ ％ ％ 0.50 - - - 7.2 5.6 8.1 0.2 0.3 0.2 2.823 - T0304－2005 ≯1 T0310－2005 ≯12 ≯28 ≯5 ≯18 ≯15 ≯20 T0312－2005 T0314－2000 T0322－2000 T0320－2000 - 单位 ％ ％ 级 试验结果 - 9.7 5 2.849 2.878 2.857 0.32 ≯2.0 T0307－2005 ≮2.50 T0304－2005 规范标准 ≯30 ≯25 ≮4 试验依据 T0317－2005 T0316－2005 T0616－1993

细集料试验结果 表4 试验项目 表观相对密度 砂当量 坚固性 亚甲蓝值 棱角性(流动时间) 单位 - ％ ％ g/kg s 试验结果 2.864 61 - - - 规范标准 ≮2.50 ≮60 ≯12 ≯25 ≮30 试验依据 T0328－2005 T0334－2005 T0340－2005 T0349－2005 T0345－2005 注：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；

4

4. 矿粉试验

矿粉试验结果见表5所列。 矿粉及水泥技术指标 表5 单位 矿粉 表观相对密度 水泥 矿粉亲水系数 含水量 塑性指数 粒度范围＜0.6mm ＜0.15mm ＜0.075mm ％ - ％ - t/m 3.050 0.87 0.09 2 100(100) 93.5(100) 79.5(99.5) \\ ＜1 ≯1 ＜4 100 90～100 75～100 T0351-2000 T0353-2000 T0332-2005 T0354-2000 3试验项目 试验结果 2.773 规范标准 ≮2.50 试验依据 T0352-2000 注：括号内数值为水泥粒度范围。

5

二、AC-20C型沥青混凝土目标配合比设计

1、中面层方案Ⅰ

1）原材料筛分及合成级配

AC-20C型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅰ） 表6 筛孔尺寸(mm) 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 掺配比例(％) 原材料级配通过百分率(％) 10～20mm 碎石 100.0 96.7 61.9 27.9 2.8 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 32.5% 5～10mm 碎石 100.0 100.0 100.0 100.0 98.7 8.2 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 31.0% 3～5mm 碎石 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 14.3 5.2 3.3 2.9 2.7 2.2 12.0% 0～3mm 石屑 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 97.0 78.9 52.3 34.3 25.1 8.9 22.0% 矿粉 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.2 93.5 79.5 1.0% 水泥 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.5 1.5% 合成级配(％) 100.0 98.9 87.6 76.6 68.0 39.1 26.2 21.2 15.1 11.1 9.0 5.2 \\ 规范推荐范围(％) 100～100 90～100 78～92 62～80 50～72 26～56 16～44 12～33 8～24 5～17 4～13 3～7 \\ 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。

1009080706050403020101.180.0750.150.32.364.7513.226.5筛孔尺寸(mm)上限中值AC-20C目标矿料合成级配下限31.537.500.69.51619通过百分率(%) 图1 AC-20C型（方案Ⅰ）矿料合成级配曲线图

6

3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 ①AC-20C（方案Ⅰ）马歇尔试验结果见表7。

AC-20C（方案Ⅰ）马歇尔试验结果 表7

试件 组号 1 2 3 4 5 技术 要求 油石比(％) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 - 试件密度 实际 2.467 2.497 2.522 2.524 2.532 - 理论 2.699 2.678 2.657 2.638 2.618 - 空隙率(％) 8.6 6.7 5.1 4.3 3.3 3～6 矿料间隙率(％) 16.2 15.5 15.1 15.5 15.6 ≥9+设计空隙率 沥青饱和度(％) 46.8 56.6 66.2 72.0 78.8 65～75 稳定度(kN) 17.15 17.92 17.32 17.42 17.05 ≥8.0 流值 (0.1mm) 38.8 46.4 54.4 51.4 46.6 15～40 注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；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计算法算出。

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。

2.5502.540毛体积相对密度19.5019.0018.50稳定度（KN）2.5302.5202.5102.5002.4902.4802.4702.4602.4503.54.04.5油石比（%）5.05.518.0017.5017.0016.5016.0015.503.54.04.5油石比（%）5.05.5

10.09.08.07.06.05.04.03.02.01.03.54.04.5油石比（%）5.05.5流值（0.1mm）空隙率（%）7065605550454035302520153.54.04.5油石比（%）5.05.5

7

85.080.0矿料间隙率（%）饱和度（%）75.070.065.060.055.050.045.040.03.54.04.5油石比（%）5.05.516.616.416.216.015.815.615.415.215.014.814.63.54.04.5油石比（%）5.05.5

稳定度(KN)空隙率(%)饱和度(%)流值(0.1mm)公共范围3.54.04.5油石比(%)5.05.5

图2 AC-20C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＝5.1％ OAC2＝4.83％

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4.46～5.2％，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。

根据OAC1和OAC2，并结合广东省高速公路建设的实际情况，确定AC-20C目标配合比（方案Ⅰ）的最佳油石比为：OAC=5.0％。当OAC=5.0％时，空隙率为4.3％，VMA值为15.5％，满足设计要求。

4）最佳油石比马歇尔试验

8

AC-20C（方案Ⅰ）最佳油石比马歇尔试验结果 表8

试件 组号 1 技术 要求 油石比(％) 5.0 - 试件密度 实际 2.527 - 理论 2.638 - 空隙率(％) 4.22 3～6 矿料间隙率(％) 15.34 ≥9+设计空隙率 沥青饱和度(％) 72.5 65～75 稳定度(kN) 15.21 ≥8.0 流值 (0.1mm) 58.6 15～40 注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～220℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；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计算法算出。

5）浸水马歇尔试验

AC-20C（方案Ⅰ）残留稳定度试验结果 表9 油石比 (％) 稳定度(kN) 浸水时间 试验结果 16.63 16.51 30min 13.02 14.68 5.0 12.55 13.94 48h 13.63 14.96 13.77 90.5 15.21 平均值 残留稳定度(％)

6）冻融劈裂试验

AC-20C（方案Ⅰ）冻融劈裂试验结果 表10 油石比(％) 试验条件 稳定度(kN) 11.89 未经受冻融循环 13.15 11.49 12.69 11.07 经受冻融循环 11.23 11.12 12.10 1.127 1.220 劈裂抗拉强度(MPa) 冻融劈裂强度比(％) 5.0 92.4

9

7）车辙试验

AC-20C（方案Ⅰ）车辙试验结果 表11

车辙板尺寸：300×300×50mm 拌和温度：175℃ 碾压温度：160℃

行走距离：23±1cm

轮压 (MPa) 试验温度 (℃) 动稳定度 (次/mm) 9403 60 0.7 70 9265 9130 4172 4737 4091 4333 9266 平均值 (次/mm) 试验编号 ① ② ③ ① ② ③

8）渗水试验

AC-20C（方案Ⅰ）渗水试验结果 表12 试验编号 ① ② ③ 初始读数时间(s) 0 0 0 初始读数(ml) 终读数时间(s) 180 180 180 终读数(ml) 渗水系数(ml/min) 46.7 48.3 51.7 48.9 平均值(ml/min) 100 100 100 240 245 255 10

2、中面层方案Ⅱ

1）原材料筛分及合成级配

AC-20C型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅱ） 表13

筛孔 尺寸(mm) 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 掺配比例(％) 10～20mm 碎石 100.0 96.7 61.9 27.9 2.8 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 32.0% 5～10mm 碎石 100.0 100.0 100.0 100.0 98.7 8.2 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 35.0% 原材料级配通过百分率(％) 3～5mm 碎石 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 14.3 5.2 3.3 2.9 2.7 2.2 8.0% 0～3mm 石屑 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 97.0 78.9 52.3 34.3 25.1 8.9 22.0% 矿粉 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.2 93.5 79.5 1.0% 水泥 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.5 2.0% 合成级配(％) 100.0 98.9 87.8 76.9 68.5 36.0 26.2 21.5 15.5 11.5 9.4 5.7 \\ 规范推荐范围(％) 100～100 90～100 78～92 62～80 50～72 26～56 16～44 12～33 8～24 5～17 4～13 3～7 \\ 2）方案Ⅱ矿料合成级配曲线如图3所示。

1009080706050403020101.180.0750.150.32.364.7513.226.5筛孔尺寸(mm)上限中值AC-20C型目标矿料合成级配下限31.537.500.69.51619通过百分率(%) 图3 AC-20C型（方案Ⅱ）矿料合成级配曲线图

11

3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 ①AC-20C（方案Ⅱ）马歇尔试验结果见表14。

AC-20C（方案Ⅱ）马歇尔试验结果 表14

试件 组号 1 2 3 4 5 技术 要求 油石比(％) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 - 试件密度 实际 2.482 2.509 2.537 2.539 2.542 - 理论 2.700 2.679 2.659 2.639 2.620 - 空隙率(％) 8.1 6.3 4.6 3.8 3.0 3～6 矿料间隙率(％) 15.6 15.1 14.6 14.9 15.2 ≥9+设计空隙率 沥青饱和度(％) 48.4 58.1 68.6 74.7 80.6 65～75 稳定度(kN) 16.86 14.99 15.26 16.78 17.02 ≥8.0 流值 (0.1mm) 41.3 37.7 39.4 46.8 51.9 15～40 注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；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计算法算出。

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。

2.5502.540毛体积相对密度18.0017.5017.00稳定度（KN）2.5302.5202.5102.5002.4902.4802.4702.4602.4503.54.04.5油石比（%）5.05.516.5016.0015.5015.0014.5014.003.54.04.5油石比（%）5.05.5

10.09.08.07.06.05.04.03.02.01.03.54.04.5油石比（%）5.05.5流值（0.1mm）空隙率（%）7065605550454035302520153.54.04.5油石比（%）5.05.5

12

85.080.0矿料间隙率（%）饱和度（%）75.070.065.060.055.050.045.040.03.54.04.5油石比（%）5.05.516.015.815.615.415.215.014.814.614.414.214.03.54.04.5油石比（%）5.05.5

稳定度(KN)空隙率(%)饱和度(%)流值(0.1mm)公共范围3.54.04.5油石比(%)5.05.5

图4 AC-20C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＝4.81％ OAC2＝4.67％

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4.35～5.0％，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。

根据OAC1和OAC2，并结合广东省高速公路建设的实际情况，确定AC-20C目标配合比（方案Ⅱ）的最佳油石比为：OAC=4.8％。当OAC=4.8％时，空隙率为4.1％，VMA值为14.8％，满足设计要求。

4）最佳油石比马歇尔试验

13

AC-20C（方案Ⅱ）最佳油石比马歇尔试验结果 表15

试件 组号 1 技术要求 油石比(％) 4.8 - 试件密度 实际 2.534 - 理论 2.647 - 空隙率(％) 4.27 3～6 矿料间隙率(％) 14.95 ≥9+设计空隙率 沥青饱和度(％) 71.5 65～75 稳定度(kN) 15.59 ≥8.0 流值 (0.1mm) 52.6 15～40 注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～220℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；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计算法算出。

5）浸水马歇尔试验

AC-20C（方案Ⅱ）残留稳定度试验结果 表16 油石比 (％) 稳定度(kN) 浸水时间 试验结果 16.32 15.01 30min 13.84 17.20 4.8 15.38 15.14 48h 15.05 15.67 15.31 98.2 15.59 平均值 残留稳定度(％)

6）冻融劈裂试验

AC-20C（方案Ⅱ）冻融劈裂试验结果 表17

油石比(％) 试验条件 稳定度(kN) 13.83 未经受冻融循环 13.15 13.96 12.74 12.32 经受冻融循环 11.92 13.68 11.98 1.252 1.347 劈裂抗拉强度(MPa) 冻融劈裂强度比(％) 4.8 93.0

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7）车辙试验

AC-20C（方案Ⅱ）车辙试验结果 表18 车辙板尺寸：300×300×50mm 拌和温度：175℃ 碾压温度：160℃

行走距离：23±1cm

轮压 (MPa) 试验温度 (℃) 动稳定度 (次/mm) 9545 60 0.7 70 9844 9692 5780 5943 5888 5870 9694 平均值 (次/mm) 试验编号 ① ② ③ ① ② ③ 8）渗水试验

AC-20C（方案Ⅱ）渗水试验结果 表19 试验编号 ① ② ③ 初始读数时间(s) 0 0 0 初始读数(ml) 100 100 100 终读数时间(s) 180 180 180 终读数(ml) 285 255 250 渗水系数(ml/min) 61.7 51.7 50.0 54.4 平均值(ml/min) 15

3、中面层方案Ⅲ

1）原材料筛分及合成级配

AC-20C型沥青混凝土合成矿料级配组成（方案Ⅲ） 表20

筛孔 尺寸(mm) 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 掺配比例(％) 10～20mm 碎石 100.0 96.7 61.9 27.9 2.8 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 32.0％ 5～10mm 碎石 100.0 100.0 100.0 100.0 98.7 8.2 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 38.0％ 原材料级配通过百分率(％) 3～5mm 碎石 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 14.3 5.2 3.3 2.9 2.7 2.2 4.5％ 0～3mm 石屑 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 97.0 78.9 52.3 34.3 25.1 8.9 22.5％ 矿粉 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.2 93.5 79.5 1.0％ 水泥 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.5 2.0％ 合成级配(％) 100.0 98.9 87.8 76.9 68.4 33.2 26.3 21.8 15.7 11.6 9.5 5.7 \\ 规范推荐范围(％) 100～100 90～100 78～92 62～80 50～72 26～56 16～44 12～33 8～24 5～17 4～13 3～7 \\ 2）方案Ⅲ矿料合成级配曲线如图5所示。

1009080706050403020101.180.0750.150.32.364.7513.226.5筛孔尺寸(mm)上限中值AC-20C型目标矿料合成级配下限31.537.500.69.51619通过百分率(%) 图5 AC-20C型（方案Ⅲ）矿料合成级配曲线图

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3）马歇尔试验结果及最佳沥青用量确定 ①AC-20C（方案Ⅲ）马歇尔试验结果见表22。

AC-20C（方案Ⅲ）马歇尔试验结果 表22

试件 组号 1 2 3 4 5 技术 要求 油石比(％) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 - 试件密度 实际 2.482 2.513 2.529 2.541 2.457 - 理论 2.701 2.680 2.660 2.640 2.515 - 空隙率(％) 8.1 6.2 4.9 3.7 2.3 3～6 矿料间隙率(％) 15.7 15.0 14.9 14.9 13.9 ≥9+设计空隙率 沥青饱和度(％) 48.2 58.4 67.0 74.9 83.3 65～75 稳定度(kN) 16.13 15.43 15.33 16.68 17.20 ≥8.0 流值 (0.1mm) 39.0 38.3 44.5 51.6 59.9 15～40 注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；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计算法算出。

②最佳沥青用量确定

由表22得出的油石比与各项测定指标的关系曲线图如图6所示。

2.5502.540毛体积相对密度18.0017.5017.00稳定度（KN）2.5302.5202.5102.5002.4902.4802.4702.4602.4503.54.04.5油石比（%）5.05.516.5016.0015.5015.0014.5014.003.54.04.5油石比（%）5.05.5

7065605550454035302520153.54.0

10.09.08.07.06.05.04.03.02.01.03.54.04.5油石比（%）5.05.5流值（0.1mm）空隙率（%）4.5油石比（%）5.05.5

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85.080.0矿料间隙率（%）饱和度（%）75.070.065.060.055.050.045.040.03.54.04.5油石比（%）5.05.516.015.815.615.415.215.014.814.614.414.214.03.54.04.5油石比（%）5.05.5

稳定度(KN)空隙率(%)饱和度(%)流值(0.1mm)公共范围

3.54.0

图6 AC-20C目标配合比（方案Ⅲ）确定沥青用量图

4.55.0油石比(%)5.5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＝4.89％ OAC2＝4.7％

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4.38～5.0％，最佳油石比的初始值OAC1在此范围内。

根据OAC1和OAC2，结合广东省高速公路建设的实际情况，确定AC-20C目标配合比（方案Ⅲ）的最佳油石比为：OAC=4.8％。当OAC=4.8％时，空隙率为4.2％，VMA值为14.85％，满足设计要求。

6）最佳油石比马歇尔试验

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AC-20C（方案Ⅲ）最佳油石比马歇尔试验结果 表23

试件 组号 1 技术 要求 油石比(％) 4.8 - 试件密度 实际 2.536 - 理论 2.648 - 空隙率(％) 4.21 3～6 矿料间隙率(％) 14.86 ≥9+设计空隙率 沥青饱和度(％) 71.7 65～75 稳定度(kN) 15.83 ≥8.0 流值 (0.1mm) 46.0 15～40 注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；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计算法算出。

7）浸水马歇尔试验

AC-20C（方案Ⅲ）残留稳定度试验结果 表24 油石比 (％) 浸水时间 稳定度(kN) 试验结果 17.90 30min 16.55 16.25 14.28 15.17 14.84 48h 15.86 17.14 15.75 16.25 平均值 残留稳定度(％) 4.8 97.0 8）冻融劈裂试验

AC-20C（方案Ⅲ）冻融劈裂试验结果 表25 油石比(％) 试验条件 稳定度(kN) 11.63 12.56 未经受冻融循环 11.91 12.36 10.99 10.92 经受冻融循环 9.07 12.72 1.097 1.191 劈裂抗拉强度(MPa) 冻融劈裂强度比(％) 4.8 92.1

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9）车辙试验

AC-20C（方案Ⅲ）车辙试验结果 表26 车辙板尺寸：300×300×50mm 拌和温度：175℃ 碾压温度：160℃

行走距离：23±1cm

轮压 (MPa) 试验温度 (℃) 动稳定度 (次/mm) 10862 60 0.7 70 9265 10161 6117 6238 5943 6099 10096 平均值 (次/mm) 试验编号 ① ② ③ ① ② ③

10）渗水试验

AC-20C（方案Ⅲ）渗水试验结果 表27 试验编号 ① ② ③ 初始读数时间(s) 0 0 0 初始读数(ml) 终读数时间(s) 100 100 100 180 180 180 终读数(ml) 320 275 230 渗水系数(ml/min) 73.3 58.3 61.7 64.4 平均值(ml/min) 20

三、AC-20C型沥青混凝土目标配合比试验结果汇总表

AC-20C型沥青混凝目标配合比设计试验结果 表28

结构类型 油石比(％) 试件相对密度 实际 理论 方案Ⅰ 5.0 2.527 2.638 4.22 15.34 72.5 15.21 58.6 9266 4333 90.5 92.4 48.9 方案Ⅱ 4.8 2.534 2.647 4.27 14.95 71.5 15.59 52.6 9694 5870 98.2 93.0 54.4 方案Ⅲ 4.8 2.536 2.648 4.21 14.86 71.7 15.83 46.0 10096 6099 97.0 92.1 64.4 AC-20C型 规范推荐值 - - - 3～6 ≥9+设计空隙率 65～75 ≥8.0 15～40 ≥3000 - ≥85 ≥80 ≯120 空隙率(％) 间隙率(％) 饱和度(％) 稳定度(KN) 流值(0.1mm) 动稳定度 (次/mm) 60℃ 70℃ 残留稳定度MS0(％) 冻融劈裂比TSR(％) 渗水系数(ml/min) 注：1)沥青加热温度控制在160～165℃；矿料加热温度为190～200℃；混合料拌和温度为175℃，上下浮动±5℃；击实温度为160～165℃；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计算法算出。

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四、AC-20C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-20C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，各项试验结果见表28所列。结合各级配方案试验结果，综合考虑各方案沥青混合料各项性能指标，最终推荐方案Ⅲ为中面层目标配合比设计方案。其矿料级配组成见表29所列：

AC-20C型沥青混凝土目标配合比级配组成 表29 集料规格 10～20mm 配比(％) 32 5～10mm 38 3～5mm 4.5 0～3mm 22.5 矿粉 1 水泥 2 最佳油石比 4.8

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