S215二标AC-16目标配合比报告

报告编号:2012S215(面层)002号

AC-16C型沥青混合料

目标配合比设计报告

内蒙古交通设计院有限责任公司试验检测中心

二O一二 年 七 月

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沥青混凝土配合比试验检测报告

工程名称 S215线查干淖至察汗什巴图段 旧路改造工程 工程部位 路面面层 委托单位 吉林省道桥工程建设集团有限公司 委托单号 2012-MC-077 样品编号 碎石9.5～19mm: 2012 S-016 碎石4.75-9.5mm: 2012 S-017 碎石2.36-4.75mm: 2012 S-018 石 屑：2012 S-019 矿粉: 2012 S-020 沥青：2012 S-021 试验日期 2012年7月1日 至2012年7月15日 材料用途 沥青混凝土面层 样品名称 碎石19～31.5mm、 碎石9.5～19mm、 碎石4.75-9.5mm、 碎石2.36-4.75mm 石 屑、 沥青 S215线查干淖至察汗什巴图段旧路改造工程设计说明书》 《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005） 试验/判定依据 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011） 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006） 《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004） 代表数量 ——— 产 地 碎石： 沥青： 生产日期 ——— 样品描述 沥青：桶装 集料：洁净、无杂质 委托日期 2012年7月1日

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AC-16C型沥青混合料目标配合比设计报告

受吉林省道桥工程建设集团有限公司委托，内蒙古交通设计研究院有限责任公司试验检测中心 对其提供的石灰岩碎石和盘锦沥青有限公司AH-90沥青来样进行AC-16C型沥青混合料配合比设计。整个设计分为五部分内容，即：

1．进行原材料各项物理力学指标的试验（附件1）；

2．根据集料的筛分结果，并按《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)和设计文件中对AC-16C型沥青混合料矿料级配范围的要求，对矿料组成进行选择及设计（附件2）；

3．按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的规定，进行沥青混合料马歇尔试验，确定其最佳沥青用量（附件3）；

4．依据确定的最佳沥青用量，对沥青混合料进行路用性能检测，包括高温稳定性、水稳定性和低温弯曲试验。 (附4)；

5．按照确定的最佳沥青用量，采用Superpave法对沥青混合料进行体积指标验证（附5）。

结论：

1）最终确定的矿料级配组成

通过VV、VMA、VFA等体积指标和马歇尔试验结果进行筛选，最终确定级配组成为：9.5～19mm碎石：4.75～9.5mm碎石：2.36～4.75mm碎石：石屑：矿粉=25%：38%：10%：23%：4% 。

2）马歇尔法确定最佳油石比为4.7%（折算用油量为4.5%），试验结果见表1和表2。

表1 AC-16C最佳沥青用量（油石比4.7％）下的沥青混合料试验结果

试验项目 试验结果 要求范围

表2 AC-16C最佳沥青用量（油石比4.7％）下的沥青混合料路用性能试验结果 试验项目 弯曲应变（με） 冻融劈裂残留强度比 (%) 动稳定度 (次/mm) 渗水系数（ml/min） 最佳油石比(%) 4.7 — 毛体积相对密度 2.396 — 理论最大相对密度 2.507 — 空隙率(%) 4.4 3～5 饱和度(%) 67.6 65～75 矿料间隙率(%) 13.7 ≮13.5 稳定度(KN) 12.10 ≮8.0 流值(0.1mm) 28.5 20～40

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试验结果 要求范围 2610.77 ≮2300 86.6 ≮75 970 ≮800 11.6 ≯120

3）Superpave法采用最佳油石比为4.7%进行验证；最终的混合料试验结果见下表3。

表3 Superpaver最佳油石比下的AC-16C沥青混合料体积指标

试验项目 试验结果 要求范围 最佳油石比(%) 4.7 — 毛体积相对密度 2.415 — 理论最大相对密度 2.507 — 空隙率(%) 3.7 3～5 饱和度(%) 71.8 65～75 矿料间隙率(%) 13.0 ≮13.0

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。

负责 辛强 复核 高二利 主检 彭俊

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附件1

试验用原材料技术性质

1. 沥青

委托单位提供的盘锦沥青有限公司生产的AH-90沥青，其技术指标见表4。

表4 沥青技术指标

试验项目 25℃针入度 (0.1mm) 延度 (5cm/min,15℃,cm) 软化点 (℃) 密度(25℃) g/㎝3 蜡含量（蒸馏法） % 闪点（COC）（℃） 溶解度 实测结果 88 >100 47.0 1.011 1.5 288 99.9 标准 80-100 ≮100 ≮44 实测 ≯2.2 ≮245 ≮99.5 试验标准 T0604-2011 T0605-2011 T0606-2011 T0603-2011 T0615-2011 T0611-2011 T0607-2011 T0610-2011 ≯±0.8 ≮57 ≮8 T0610-2011 T0604-2011 T0605-2011 旋转薄膜加热试验(163℃,85min)后 质量损失 (%) 残留针入度比 (%) 延度（10 ℃）5cm/min （cm） 0.063 64.5 15.2

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2．矿粉

委托单位提供的矿粉其技术指标见表5。

表5 矿粉试验结果 试验项目 表观密度 含水量 粒度范围<0.6mm <0.15mm <0.075mm 亲水系数 塑性指料 外观 — % — % 单位 g/cm3 % 试验结果 2.905 0.86 100 99.2 93.2 0.65 1.2 无团粒结块 试验标准 ≮2.50 ≯1 100 90～100 75～100 <1 <4 无团粒结块 T0353-2000 T0354-2000 T0351-2000 试验方法 T0352-2000 T0332-2005 3．石屑

委托单位提供的石屑规格为0-2.36mm，其技术指标见表6。

表6 石屑试验结果

试验项目 表观相对密度 砂当量 坚固性 棱角性（流动时间） 小于0.075的颗粒含量 单位 - % % s % 试验结果 2.629 66.7 7.4 69 6.6 试验标准 ≮2.50 ≮60 ≯12 ≮30 ≯15 试验依据 T0328-2005 T0334-2005 T0340-2005 T0345-2000 T0327-2005

4．粗集料

施工单位提供的粗集料，规格为9.5～19mm碎石，4.75～9.5mm碎石，2.36～4.75mm碎石，其技术指标见表7。

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表7 集料技术指标

试验项目 石料压碎值 洛杉矶磨耗损失 坚固性 磨光值 2.36～4.75mm 毛体积 相对密度 4.75～9.5mm 9.5～19mm 2.36～4.75mm 表观相对 密度 4.75～9.5mm 9.5～19mm 2.36～4.75mm 吸水率 9.5～19mm 针片状颗粒含量 9.5～19mm % 4.75～9.5mm % 级 12.1 2.0 5 ≯15.0 — ≮4 T0302－2005 JTG E20－2011 T0616－1993 0.47 8.5 ≯2.0 ≯15.0 T0312－2005 4.75～9.5mm % 0.58 ≯2.0 T0304－2005 — — 单位 % % % — 试验结果 23.1 21.4 5.9 63 2.672 2.690 2.688 2.729 2.733 2.723 0.78 试验标准 ≯26 ≯28 ≯12 ≮42 — — — ≮2.60 ≮2.60 ≮2.60 ≯2.0 T0304－2005 T0304－2005 试验方法 T0316－2005 T0317－2005 T0314－2000 T0321-2005 水洗法<0.075mm颗粒含量 与沥青的粘附性（水浸法）

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附件2 矿质混合料组成设计

根据几种规格集料的筛分结果，及设计文件中对AC-16C型沥青混合料矿料级配范围的要求，按电算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8），级配曲线图见图1。

表8 AC-16C矿质混合料组成计算表

筛孔 尺寸mm 级配 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 9.5～ 4.75～19 25 100.0 80.6 49.8 14.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 9.5 38 100.0 100.0 99.5 98.2 19.3 6.2 5.5 4.9 4.2 3.6 2.9 2.36～4.75 10 100.0 100.0 100.0 100.0 92.8 17.8 9.2 6.3 4.8 4.2 3.6 石屑 23 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 87.1 55.9 35.3 24.1 19.4 6.6 矿粉 4 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 99.2 93.2 合成 级配 100.0 100.0 95.2 87.3 77.9 43.7 28.2 19.9 14.7 11.7 10.3 6.7 上限 —— 下限 —— 中值 —— 100 100 92 80 62 48 36 26 18 14 8 100 90 76 60 34 20 13 9 7 5 4 100 95 84 70 48 34 24.5 17.5 12.5 9.5 6

图1 AC－16C型矿料级配合成曲线

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附件3

沥青混合料马歇尔试验结果

根据附件2的矿料级配组成，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℃，击实次数（双面）75次。试验结果见表9，图2。

表9 AC-16C马歇尔试验结果

油石比（%） 最大理论相对密度 毛体积相对密度 空隙率(%) 矿料间隙率(%) 饱和度(%) 稳定度（KN） 流值（0.1mm） 3.8 2.539 2.383 6.1 13.4 54.1 12.09 23.5 4.3 2.521 2.397 4.9 13.3 63.0 12.30 26.9 4.8 2.503 2.399 4.2 13.7 69.6 12.00 30.3 5.3 2.486 2.406 3.2 13.8 76.7 11.87 33.6 5.8 2.469 2.410 2.4 14.1 83.0 10.60 35.0 合 成 级 配 2.4152.4102.4052.4002.3952.3902.3852.3803.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.0油石比（%）孔隙率（%）毛体积密度6.56.05.55.04.54.03.53.02.52.03.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.0油石比（%）

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14.214.114.0矿料间隙率（%）90.085.080.0饱和度（%）13.913.813.713.613.513.413.313.23.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.0油石比（%）75.070.065.060.055.050.045.040.03.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.0油石比（%）12.4012.2012.0011.6011.4011.2011.0010.8010.6010.403.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.0油石比（%）流值（0.1mm）40.035.030.025.020.015.03.63.84.04.24.44.64.85.05.25.45.65.86.0油石比（%）稳定度（KN）11.80

图2 AC-16C马歇尔试验结果

最佳油石比的确定：OAC1=4.6%

OAC2=4.8%

OAC=(OAC1+OAC2)/2=4.7%

最终确定最佳油石比为4.7%，换算沥青用量为4.5% 。

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附件4

沥青混合料冻融劈裂试验结果

根据设计文件要求AC-16C型沥青混合料冻融劈裂不小于75%，其冻融劈裂实验如下：

击实次数：正反两面各击实50次

拌和温度：165℃ 击实温度：150℃

表10 冻融劈裂试验结果

试验高度平均值（mm） 63.15 63.64 63.05 63.40 62.79 63.62 63.10 62.92 63.21 63.79 63.23 63.40 62.92 63.50 62.92 63.02 TSR 劈裂抗试验荷劈裂抗拉强度载最大拉强度取值值(kN) （MPa） （MPa） 7.42 7.08 6.90 7.06 7.86 8.11 8.25 8.60 0.74 0.70 0.69 0.70 0.79 0.80 0.82 0.86 0.82 0.71 86.6 试验条件 编号 试件高度（mm） (%) 经过冻融循环 未经冻融循环

1 2 3 4 5 6 7 8 63.23 63.20 62.98 63.22 62.90 63.30 62.90 63.26 63.35 64.13 63.51 63.46 62.88 63.62 62.70 63.00 63.10 64.20 63.39 63.50 63.12 63.48 62.96 62.92 沥青混合料车辙试验

根据设计文件要求AC-16C型沥青混合料动稳定度不小于800次/mm，其车辙试验如下：

车辙板尺寸：300mm×300mm×50mm

试验温度：60℃ 轮压：0.7MPa

表11 车辙试验

试验 温度 下列时刻(min)的车辙深度（mm） 45 2.720 60℃ 2.062 2.526 60 3.425 2.640 3.206 动稳定度 （次/mm） 894 1090 926 970 试件编号 ① ② ③ 平均值（次/mm） 沥青混合料低温弯曲试验

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根据设计文件要求AC-16C型沥青混合料弯曲应变不小于2300με，其低温弯曲实验如下：

小梁尺寸：250mm×30mm×35mm

试验温度：-10℃ 加载速率：50mm/min

表12 低温弯曲试验

试件编号 1 35.4 试件高度（mm） 34.8 35.3 试件高度平均值（mm） 35.2 30.0 试件宽度（mm） 29.9 30.1 试件宽度平均值（mm） 荷载（N） 挠度（mm） 弯曲应变（με） 弯曲应变平均值（με） 30.0 876 0.456 2407.68 2 34.9 35.2 35.2 35.1 30.2 30.2 30.3 30.2 782 0.504 2653.56 3 34.9 35.0 34.8 34.9 29.8 29.7 30.2 29.9 755 0.494 2586.09 2610.77 4 35.3 35.4 35.1 35.3 30.1 30.1 30.3 30.2 803 0.528 2795.76

沥青混合料渗水试验

根据设计文件要求AC-16C型沥青混合料渗水系数不大于120ml/min，其渗水试验如下：

车辙板尺寸：300mm×300mm×50mm

表13 渗水试验

试件编号 ① ② ③ 水位下降开始记时时3min时的水的水量（mL） 量(mL) 100 100 100 150 124 130 渗水系数（ml/min） 16.7 8.0 10.0 11.6 平均值（ml/min） 附件5

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Superpave法配合比验证

一、原材料性能检测 1．沥青

采用沥青与马歇尔法配合比设计采用沥青相同，指标见附件1。

2．其他原材料

其他原材料试验结果同马歇尔法配合比设计，见附件1。

二、矿质混合料组成设计

矿质混合料组成设计结果同马歇尔法配合比设计，见附件2。

三、沥青混合料旋转压实试验结果

根据确定的矿料级配组成，采用马歇尔设计的最佳油石比，制备旋转压实试件，拌和温度为165℃，混合料拌好以后放与150℃烘箱中老化两小时，成型温度为145℃。

表14 旋转压实试验参数

试件直径（mm） 试件高度（mm） 试件压力（KPa） 旋转角度（°） 旋转速度（r/min） 150 115±5 600 表15 混合料压实次数

初始压实次数（次） 8 设计压实次数（次） 100 表16 AC-16C旋转压实试验结果

油石比（%） 4.7 毛体积相对密度 2.415 空隙率（%） 3.7 矿料间隙率（%） 13.0 饱和度（%） 71.8 最大压实次数（次） 160 1.25 30 用Superpave法以最佳油石比4.7%对马歇尔法设计的配合比进行验证，其体积指标见表16。

负责 辛强 复核 高二利

主检 彭俊

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