1、江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计二二0一一年七月一一年七月江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE一、目标配合比设计一、目标配合比设计江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE主要内容主要内容一
2、、设计思路一、设计思路二、二、Superpave和和AC配合比设计配合比设计介绍介绍、比较与设计要点分析比较与设计要点分析三、案例分析三、案例分析江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE一、设计思路一、设计思路u考虑工程特点考虑工程特点 u考虑交通量和轴载考虑交通量和轴载u考虑气候条件考虑气候条件u考虑原材料特性考虑原材料特性u考虑当地的应用经验或已成功的工程考虑当地的应用经验或已成功的工程案例案例江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUT
3、E二、二、Superpave与与AC配合比设计介配合比设计介绍、比较与设计要点分析绍、比较与设计要点分析SupSup设计主要特点设计主要特点1、采用旋转压实仪成型，试件直径、采用旋转压实仪成型，试件直径150mm2、空隙率采用、空隙率采用4%控制控制3、没有固定级配范围，更注重级配优选、没有固定级配范围，更注重级配优选4、根据交通量选择设计次数，采用、根据交通量选择设计次数，采用N最大最大进行验证进行验证5、采用、采用T283试验评价混合料水损害性能试验评价混合料水损害性能江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE旋
4、转压实仪示意图旋转压实仪示意图1.16江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE 控制点和限制区控制点和限制区江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTESUP级配控制类型Sievesup13sup20sup25SizeLimitsLimitsLimits50.00-37.50-10025.00-10090-10019.00-10090-100-12.5090-100-9.50-4.75-2.3628-5823-4919-451.18-0.6
5、0-0.30-0.15-0.082-102-81-7江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE设计步骤设计步骤1、材料选择、材料选择2、设计集料结构选择、设计集料结构选择3、设计沥青胶结料含量选择、设计沥青胶结料含量选择4、设计混合料水敏感性评估、设计混合料水敏感性评估江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEACAC设计主要特点设计主要特点1、采用马歇尔击实仪成型，试件直径、采用马歇尔击实仪成型，试件直径100mm2、空隙率根据层位有一定
6、的范围、空隙率根据层位有一定的范围3、级配有固定范围，并在此范围内选择优选级配、级配有固定范围，并在此范围内选择优选级配4、采用浸水马歇尔、冻融劈裂试验评价混合料水、采用浸水马歇尔、冻融劈裂试验评价混合料水损害性能，采用车辙评价混合料高温性能，采用损害性能，采用车辙评价混合料高温性能，采用低温小梁弯曲评价混合料的低温性能。低温小梁弯曲评价混合料的低温性能。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE设计步骤设计步骤1、材料选择、试验、材料选择、试验2、初选粗中细三组级配，进行击实试验、初选粗中细三组级配，进行击实试验3
7、、选择一种或两种级配，采用不同沥青、选择一种或两种级配，采用不同沥青用量马歇尔击实，并根据体积指标确定用量马歇尔击实，并根据体积指标确定最终级配和沥青用量最终级配和沥青用量4、设计级配混合料性能验证、设计级配混合料性能验证江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTESuperAC原材料指标原材料指标部分部分全部全部级配范围级配范围采用控制点和禁区控制采用控制点和禁区控制有固定范围有固定范围成型设备成型设备旋转压实仪旋转压实仪马歇尔击实仪马歇尔击实仪压实次数压实次数根据交通量根据交通量根据公路等级根据公路等级试件直径试件
8、直径150mm100mm初选沥青用量初选沥青用量根据原材料密度、级配等进根据原材料密度、级配等进行计算行计算根据经验初选根据经验初选体积指标体积指标空隙率空隙率4%标准标准根据面层厚度不同，采根据面层厚度不同，采用不同范围用不同范围根据混合料类型不同矿料间根据混合料类型不同矿料间隙率大于一个固定值隙率大于一个固定值根据集料粒径和空隙率根据集料粒径和空隙率采用矿料间隙率标准采用矿料间隙率标准根据交通量根据交通量根据集料粒径根据集料粒径确定沥青用量确定沥青用量采用四个油采用四个油一般采用五个油一般采用五个油压实验证压实验证N最大最大验证验证/性能验证性能验证AASHTOT283补充浸水马歇尔、车辙
9、和小补充浸水马歇尔、车辙和小梁梁冻融劈裂、浸水马歇尔、冻融劈裂、浸水马歇尔、车辙和小梁车辙和小梁江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE1、材料选择、材料选择1.1沥青胶结料选择沥青胶结料选择Sup：PG分级。分级。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE1.2集料选择集料选择Sup：分认同特性和料源特性。：分认同特性和料源特性。认同特性认同特性料源特性料源特性粗集料棱角性粗集料棱角性坚固性（磨耗）坚固性（磨耗）细集料棱角性细集料棱角性
10、安定性（坚固性）安定性（坚固性）扁平、细长颗粒扁平、细长颗粒有害物质有害物质粘土含量粘土含量江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE试验项目试验项目试验值试验值Superpave技术技术标准标准集料集料认同特性认同特性粗集料棱角性粗集料棱角性（%）10085/80细集料棱角性细集料棱角性（%）48.445扁平颗粒含量扁平颗粒含量（）（）5.610砂当量（）砂当量（）6945集料集料料源特性料源特性洛杉矶磨耗洛杉矶磨耗（）（）14.4/坚固性（）坚固性（）5/江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TR
11、ANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE2、设计集料结构选择、设计集料结构选择2.1选择粗中细三种级配，以级配关键筛孔为选择粗中细三种级配，以级配关键筛孔为基准，三种级配应至少有基准，三种级配应至少有3%通过率的差距。通过率的差距。2.2三种级配并不一定是基本平行的级配。三种级配并不一定是基本平行的级配。2.3除了控制除了控制4.75mm、2.36mm、0.075mm关键筛孔通过率外，关键筛孔通过率外，20和和25型级配还需在型级配还需在4.75或或2.36与最大粒径之间增加控制筛孔。与最大粒径之间增加控制筛孔。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRA
12、NSPORTATION RESEARCH INSTITUTE三个级配太近三个级配太近江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE宁淮宁淮Sup25级配级配规范规范AC-25级配中值级配中值AC-25s级配中值级配中值 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 19 26.5 37.5 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE规范规范AC-20级配中值级配中值AC-20S级配级配中值中值宁淮宁淮Su
13、p20级配级配 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 19 26.5 37.5 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE规范规范AC-13级配中级配中值值青海国道青海国道109线线江苏江苏AK-13S级配中值级配中值江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE面层面层关键筛孔（关键筛孔（mm）通过率范围（通过率范围（%）下面层下面层AC-251984-884.7534-402.3623-270
14、.0754-5中面层中面层AC-2013.272-764.7537-432.3623-290.0754-5.5上面层上面层AC-134.7542-472.3628-330.310-120.0755-6.5江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料(AC-C型型)，并取较高的设计空隙率。并取较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时间长的地区，或对冬季温度低、且低温持续时
15、间长的地区，或者重载交通较少的路段（部分二级道路及更次等者重载交通较少的路段（部分二级道路及更次等级道路），宜选用细型密级配沥青混合料级道路），宜选用细型密级配沥青混合料(AC-F型型)，并取较低的设计空隙率。，并取较低的设计空隙率。级配调整原则级配调整原则江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少大粒径附近的粗集料用量，减少0.6mm
16、以下部以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成S型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。率。根据公路等级和施工设备的控制水平，确定根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配范围应比规范级配范围窄，其的工程设计级配范围应比规范级配范围窄，其中中4.75mm和和2.36mm通过率的上下限差值宜小通过率的上下限差值宜小于于12。沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析。严重的离析。
17、江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE情形原因调整方法空隙率大（“打不下”）集料坚硬，棱角性强级配在一定范围内尽可能向偏细调整，减少中间集料，情况允许可调整细型级配加砂加石灰岩（如细集料是玄武岩等硬质集料）加沥青适当提高击实温度适当提高击实次数（需业主同意）改成旋转压实方式（如原是马歇尔击实方式）级配偏粗，中间料多调整集料级配，减少中间料合成级配0.15-1.18料少换细集料或适当提高矿粉含量沥青用量少加沥青空隙率小（“很容易击下去”）集料软弱增加中间集料、减少细集料含量或矿粉含量换细集料为硬质集料换集料减少沥青
18、含量级配整体偏细，中间料少走粗型级配江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEVMA达不到技术要求 集料性质软弱 集料吸水率大 空隙率小 换坚硬集料 增大空隙率 增大沥青含量沥青混合料水稳定性能达不到要求 沥青性质存在问题 集料呈偏酸性集料 空隙率大 沥青用量低 测试沥青指标，特别是粘性指标，不合格需更换 换成碱性集料或增加抗剥落措施 调整级配或沥青用量 增加沥青用量沥青混合料高温性能达不到要求 沥青性质存在问题 集料偏软弱 混合料级配骨架软弱 沥青含量高 测试沥青指标，特别是粘性指标，不合格需更换，采用改性沥青 换
19、坚硬集料 调整级配 降低沥青含量江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE试拌合成级配评价试拌合成级配评价Sup与马歇尔比较主要是增加初始与马歇尔比较主要是增加初始压实度的指标。压实度的指标。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE试验试验级配级配Gsb(g/cm3)Gsa(g/cm3)Gse(g/cm3)VbaVbeWsPbi（%）12.6712.7462.7310.01940.08972.3584.5022.6722.7462.731
20、0.01930.08972.3584.4932.6692.7462.7300.01980.08972.3584.51估算沥青用量估算沥青用量江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE设计设计ESALs（百万）（百万）压实参数压实参数初始初始设计设计最大最大0.3650750.3-37751153-108100160309125205江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE级配级配4%空隙率空隙率沥青用量沥青用量（）（）VMA（）（）（设计
21、次（设计次数）数）VFA（）（）（设计（设计次数）次数）粉粉/有效沥有效沥青比例青比例（DP）估算初始次估算初始次数数压实度（压实度（）14.5413.4970.301.4487.324.8113.8071.021.2787.434.7113.6770.731.4687.2Superpave标准标准13.065750.61.2*89.0江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE3、沥青用量选择、沥青用量选择2.1Sup一般是采用四种沥青用量一般是采用四种沥青用量2.2AC一般是采用五种沥青用量一般是采用五种沥青用量江
22、 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE参考的沥青用量范围面层结构沥青用量（%）13，上面层4.6-5.120，中面层4.1-4.425，下面层3.6-4.0江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTESup的的VV、VMA、VFA、DP图图江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE沥青用量调整原则沥青用量调整原则根据气候条件调整沥青用量，高温地区在设计沥青根据气候
23、条件调整沥青用量，高温地区在设计沥青用量基础上和考虑工程的实际情况下浮用量基础上和考虑工程的实际情况下浮0.1%-0.3%，但，但需验证沥青混合料体积指标和各项性能是否符合要求。需验证沥青混合料体积指标和各项性能是否符合要求。低温地区可在设计沥青用量基础上和考虑工程实际情况低温地区可在设计沥青用量基础上和考虑工程实际情况下增加下增加0.1%-0.3%沥青用量，但需验证沥青混合料体积沥青用量，但需验证沥青混合料体积指标和各项性能是否符合要求。指标和各项性能是否符合要求。部分设计的沥青用量所制成的混合料表面会很油，部分设计的沥青用量所制成的混合料表面会很油，这种情况下需分析原因，如是集料本身不吸油
24、的原因，这种情况下需分析原因，如是集料本身不吸油的原因，在保证性能情况下可适当降低设计沥青用量。在保证性能情况下可适当降低设计沥青用量。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE3、配合比设计性能验证、配合比设计性能验证Sup：以水损害（：以水损害（T283)为主。为主。AC：高温稳定性、水稳定性、低温：高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、渗水系数。抗裂性、渗水系数。江 苏 省 交 通 科 学 研 究
25、 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE车辙试验 轮碾成型轮碾成型成型完试件成型完试件车辙试验车辙试验江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTET283试验 成型成型95高度试件高度试件真空饱水真空饱水低温冰冻低温冰冻60保温保温常温水浴保温常温水浴保温劈裂试验劈裂试验江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE低温性能试验（小梁低温弯曲）低温小梁试验江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIAN
26、GSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE目标配合比设计流程 不合格 不合格 合格 合格 合格 选择试验级配 选择粗中细三组级配 选择初试沥青用量，成型试件 选择设计级配 固定级配，变化四个沥青用量，成型试件 分析试验数据，确定最佳沥青用量 水损害、车辙、低温性能试验验证 选择材料 材料试验 添加剂 集料、矿粉 沥青 确定配合比 不合格 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE二、案例分析二、案例分析1）AC-13目标配合比目标配合比A、集料密度：、集料密度：2.9左右（镇江茅迪）左
27、右（镇江茅迪）B、沥青密度：、沥青密度：1.036C、洛杉矶磨耗：、洛杉矶磨耗：12.9 压碎值：压碎值：13.4D、沥青：、沥青：SBS改性改性江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE三种试级配马歇尔试验结果汇总表体积指标级配油石比（%）试件毛体积相对密度计算理论最大相对密度空隙率VV（%）矿料间隙率VMA（%）饱和度VFA（%）级配15.12.4702.594 4.814.867.8级配25.
28、12.4732.588 4.414.669.5级配35.12.4972.5813.313.575.9技术要求/45.5*6575注：*要求空隙率4、5、6所对应的VMA最小值分别为14、15、16，当空隙率不是整数时，由内插确定要求的VMA最小值。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE2）内蒙赤通高速）内蒙赤通高速SUP目标配合比设计目标配合比设计1、集料：玄武岩、集料：玄武岩2、沥青：盘锦道路石油、沥青：盘锦道路石油90沥青沥青3、磨耗：、磨耗：18.9 细集料棱角性：细集料棱角性：47.9江 苏 省 交 通
29、科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE车辙2176mm/min浸水马歇尔93.8%T28388.3%江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE 2）宁淮高速）宁淮高速SUP20目标配合比目标配合比 A、集料密度：、集料密度：2.7左右（镇江船山）左右（镇江船山）B、沥青密度：、沥青密度：1.036 C、洛杉矶磨耗：、洛杉矶磨耗：26.3
30、细集料棱角性：细集料棱角性：45.1 D、沥青：江阴宝利、沥青：江阴宝利SBS改性改性江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE车辙4631浸水马歇尔93.6%T28389.3%小梁弯曲2818江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE 3）2.36mm以下部分偏粗的料以下部分偏粗的料江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院
31、JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE二、生产配合比设计二、生产配合比设计江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE间歇式沥青拌和楼江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE热料筛分江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARC
32、H INSTITUTE生产配合比设计步骤 准备工作 现场调试 室内设计 试拌验证江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE准备工作 目标配合比设计 室内设计 性能验证 现场验证与检验 集料 沥青 拌和楼运转 计量标定 料斗设置 筛网设置 流量标定江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE筛网设置的原则 控制关键筛孔 2.36mm、4.75mm、13.2mm、19mm和最大粒径筛孔。协调匹配 规格标准江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JI
33、ANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE拌和楼筛网设置振动筛的等效筛孔，方孔筛mm标准筛孔2.364.759.513.2161926.531.537.5振动筛孔2.5611151922303541层位推荐各仓筛网规格（mm）下面层（五个仓）44（3.54、3.53.5）66（77）1111（11.511.5）1818（2222）3030（3232）中面层（五个仓）44（3.54、3.53.5）66（77）1111（11.511.5）18182828（3030）上面层（四个仓）44（3.54、3.53.5）66（77）1111（11.511.5）1616（1
34、818）/江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE流量试验江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE热料仓取料 拌和楼上料速度与正常生产时上料速度相一致；各个热料仓单独放料，各热料仓前面料放掉，待稳定后从热料仓放料取样；按四分法对热料仓料进行筛分和密度试验。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE室内试验 级配调试 油石比选择 水损害性能验证江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE试拌 首要目的，验证生产配合比的可行性；检查拌和楼运转情况；成功与否决定是否进行试验段的铺筑；试拌确定：集料、沥青加热温度 拌和楼其他参数设置 各仓计量是否稳定，是否等溢料 总结分析、优化调整，确定最终生产级配。江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE谢谢！
