Sup20热再生沥青混合料目标配合比设计.doc

1、 xxxx 有限公司 第 1 页 共 13 页 设计 报 告 首 页工程项目 委托单位样品名称 石灰岩集料/矿粉/RAP 材料/SBS 改性沥青 样品编号产地厂家集料：(1#样品、2#样品、3#样品、4#样品)金坛。矿粉：溧阳。沥青：江苏宝利。RAP 材料：原老路沥青上面层抗车辙剂：北京神州陆友科技发展有限公司规格型号集料：1#(9.5mm26.5mm)2#(4.75mm9.5mm)3#(2.36mm4.75mm)4#(2.36mm 以下颗粒)。矿粉：0.3mm 以下颗粒。沥青：SBS 改性沥青（I-C） 。RAP 材料：13.2mm 以下。抗车辙剂：路孚 8000。样品状态 完好，可检。 样

2、品数量集料：200 公斤。RAP 材料：50Kg矿粉：5 公斤。沥青：5 公斤。送样日期 设计日期设计项目 Sup20 热再生沥青混合料目标配合比设计设计依据公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTG E20-2011）公路沥青路面施工技术规范 （JTGF40-2004） （以下简称“规范” ）公路工程集料试验规程 （JTG E42-2005）高性能沥青路面（Superpave）基础参考手册 （ISBN 7-114-05568-4,2005 年第 1 版）施工图设计文件主检设备名称编号SYD-2801E 沥青针入度仪（1-LQ-001） 、SYD-2806E 沥青软化点仪（1-LQ-002）

3、、LYY-10A 沥青延伸度测定仪（1-LQ-003） 、MDJ-II 电动击实仪（1-LH-002） 、101A-4 型恒温干燥箱（1-LH-008） 、WT50001S 电子天平(1-LH-013） 、0-200mm 游标卡尺（1-LJ-011） 、标准方孔筛(1-JL-009)、CF-C 标准恒温水浴（1-LH-011） 、H-1756.5F 最大理论密度仪（1-LH-010） 、HYCX-1 车辙试样成型机（1-LH-006） 、HYCZ-1 自动车辙试验机（1-LH-007） 、WT51001 电子天平（1-LH-015） 、AFG1 旋转压实仪（1-LH-012）等。设计结论 通过

4、混合料级配调试和相关室内验证试验，结果表明所设计的 Sup-20 改性沥青热再生混合料的各项性能满足要求，室内目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。备 注 -编 制: 审 核: 试验检测报告专用章签发: 签发日期:xxxx 年 xx 月 xx 日xxxx 有限公司 第 2 页 共 13 页 1 概述受 xxxx 有限公司及 xxxx 有限公司委托，xxxx 有限公司承担 xxxx 县道大中修工程Sup-20 热再生沥青混合料目标配合比设计。本次 Sup-20 热再生沥青混合料室内配合比设计参考高性能沥青路面（Superpave）基础参考手册 （以下简称“手册” ） 、施工图设计文件并依

5、据我国公路沥青路面施工技术规范 （JTG F40-2004，以下简称“规范” ） 、 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTG E20-2011） 、 公路工程集料试验规程 （JTG E42-2005）的要求进行了沥青混合料目标配合比设计。2 材料依据 Superpave 设计要求，进行了集料性质试验（试验结果见表 2-1） 、各种矿料外观质量照片如图 2-2、RAP 材料试验（试验结果见表 2-3） 、矿粉试验（试验结果见表2-4）SBS 改性沥青试验（试验结果见表 2-5） 。表 2-1 集料性质试验结果汇总表技术指标 单位 1#料 2#料 3#料 4#料 RAP 技术要求 试验规程表观

6、相对密度 2.728 2.722 2.724 2.724 2.904 2.45T0304-2005T0328-2005T0330-2005毛体积相对密度 2.706 2.696 2.688 2.672 2.804 2.45 T0304-2005T0330-2005吸水率 % 0.30 0.36 0.49 0.72 1.23 3.0 T0304-2005T0330-2005针片状含量 % 9.8 10.7 20 T0312-20051#2#3# 1.0水洗法0.075mm颗粒含量 % 0.1 0.3 0.7 13.7 7.4 4# 15.0T0302-2005 T0327-2005压碎值 % 2

7、0.3 30 T0316-2005细集料砂当量 % 68 60 T0334-2005对沥青的粘附性 级 5 4 级 T0616-1993xxxx 有限公司 第 3 页 共 13 页 RAP 1#料2#料 3#料4#料 矿粉图 2-2 集料外观质量照表 2-3RAP 材料试验结果汇总表集料级配，下列筛孔（mm）的通过率（%）材料名称沥青用量（%） 26.5190 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075RAP 4.93 100 100 100 95.2 80.8 53.0 39.1 31.7 23.7 16.4 11.7 7.4xxxx 有限

8、公司 第 4 页 共 13 页 表 2-4 矿粉试验结果汇总表细度材料名称 通过下列筛孔（方孔 mm）的百分率（%）亲水系数（%） 相对密度 外观0.6 0.15 0.075石灰石矿粉 100 99.5 94.4 0.73 2.724无团粒结块技术要求 100 90-100 75-100 1.0 2.45 无团粒 结块试验规程 T0351-2000 T0353-2000 T0352-2000 /表 2-5SBS 改性沥青试验结果表检测项目 单位 试验值 技术要求 试验规程针入度（25，100g，5S） 0.1mm 67 50-80 T0604-2011延度（5cm/min，5） cm 37 3

9、0 T0605-2011软化点 79.5 60 T0606-201125时的相对密度 1.028 T0603-20113 设计集料结构的选择3.1 初选级配依据 Superpave 设计方法，在选择集料结构时，首先调试选出粗、中、细三个级配，根据集料的性质（密度和吸水率）计算出三个级配的初始沥青用量，然后用初始沥青用量成型试件，根据试验结果计算出这三个级配的沥青混合料在空隙率为 4.0%时所需的沥青用量及相应的沥青混合料体积性质，如矿料间隙率（VMA） 、沥青饱和度（VFA） 、粉胶比（DP） 、初始旋转次数压实度（%Gmm ini）等。表 3-1 为 Superpave-20 设计集料级配限

10、制区界限。表 3-2 为各种集料的筛分试验xxxx 有限公司 第 5 页 共 13 页 结果、三个试验级配的矿料比例及三个试验级配各筛孔尺寸矿料通过率明细表。图 3-1 为三个合成曲线。表 3-3 为估算沥青用量汇总表。表 3-1Superpave-20 设计集料级配限制区界限筛孔尺寸（mm）禁区范围（通过率%） 0.3 0.6 1.18 2.36最小 13.7 16.7 22.3 34.6最大 13.7 20.7 28.3 34.6图 3-1 三种试验级配曲线表 3-2 初选级配的矿料比例和合成级配(%)/ RAP 1#料 2#料 3#料 4#料 矿粉级配 1 19 25 31 10 15

11、0级配 2 19 22 28.5 12 18.5 0级配 3 19 20 25 15 21 0组合级配筛孔 / 级配 1 级配 2 级配 337.5mm 100.0 100.0 100 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.026.5mm 100.0 100.0 100 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0xxxx 有限公司 第 6 页 共 13 页 19.0mm 100.0 64.3 100 100.0 100.0 100.0 91.1 92.1 92.916.0mm 100.0 34.5 100 100.0 100.0 100

12、.0 83.7 85.6 86.913.2mm 95.2 6.9 96.3 100.0 100.0 100.0 74.7 77.5 79.69.5mm 80.8 0.3 56.5 100.0 100.0 100.0 58.0 62.1 65.64.75mm 53 0.1 3.3 87.8 100 100.0 34.9 40.0 45.12.36mm 39.1 0.1 0.4 9.2 84.2 100.0 21.0 24.2 26.61.18mm 31.7 0.1 0.3 4.0 57.3 100.0 15.1 17.2 18.70.60mm 23.7 0.1 0.3 2.2 37.0 100.

13、0 10.4 11.7 12.70.30mm 16.4 0.1 0.3 1.5 22.1 100.0 6.7 7.5 8.00.15mm 11.7 0.1 0.3 1.1 17.0 99.5 5.0 5.5 6.10.075mm 7.4 0.1 0.3 0.7 13.7 94.4 3.7 4.1 4.5表 3-3 估算沥青用量汇总表试验级配 Gsb Gsa Gse Vba（cm 3） Vbe（cm 3） Ws（g） Pbi（%）1 2.714 2.757 2.747 0.0104 0.089 2.361 4.152 2.713 2.757 2.747 0.0108 0.089 2.361 4.

14、173 2.712 2.757 2.747 0.0111 0.089 2.361 4.18表中：G sb总集料的毛体积相对密度（总集料由粗集料、细集料及填料组成） ；Gsa总集料表观相对密度；Gse集料有效相对密度；Vba吸收进集料的沥青胶结料体积，cm 3；Vbe有效沥青胶结料的体积，cm 3；Ws每立方厘米混合料中集料质量，g；Pbi估算沥青用量，。3.2 试验级配的评价根据各个级配的估算沥青用量结果及当地气候条件，拟用 4.2的沥青用量采用旋转压实仪成型试件，旋转压实仪设定的单位压力为 0.6MPa，成型试件温度 160。室内拌和过程中，RAP(再生沥青混合料)掺加量为沥青混合料总质量的

15、 20%。按设计 SBS改性沥青用量 4.2%进行试验。根据该工程交通量估计数据本次设计选择压实次数 N 最初=8 次，N 设计 =100 次,估算沥青用量三种试验级配旋转压实试验结果汇总于表 3-4。表 3-4 三种试验级配旋转压实试验结果汇总表xxxx 有限公司 第 7 页 共 13 页 高度(mm)级配理论最大相对密度试件编号8 次 100 次空气中重（g）水中重(g)表干重(g)毛体积相对密度初始压实度（%）设计次数压实度（%）1 128.9 114.1 4801.6 2847.2 4817.8 2.4372 129.1 114.2 4802.5 2842.7 4817.8 2.432

16、级配12.5673 129.2 114.3 4808.5 2847.3 4823.6 2.43383.9 94.81 127.4 113.5 4809.3 2875.1 4820.2 2.4732 127.3 113.4 4796.5 2855.7 4809.7 2.455级配22.5673 127.3 113.3 4805.0 2866.8 4817.9 2.46385.5 96.01 126.4 112.9 4797.7 2881.5 4807.6 2.4912 126.7 113.3 4805.1 2883.1 4814.8 2.487级配32.5673 126.6 113.1 4807

17、.5 2878.5 4815.8 2.48286.6 96.9表 3-5 三种级配估算沥青用量试验结果评价表级配 4%空隙率沥青用量（%） VMA（%）（设计次数） VFA（%）（设计次数） DP 估算初始次数 压实度（%）1 4.63 13.8 70.9 1.00 85.12 4.17 13.0 69.2 1.10 85.53 3.82 12.3 67.4 1.21 85.7Superpave 标准 13.0 6575 0.61.2* 89注：*当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到 0.81.6。表 3-5 为三种级配估算沥青用量试验结果评价表，依据表 3-5 的评价指标分析，可以得

18、出级配 2 满足 Superpave 设计要求，级配 1 和级配 3 不满足设计要求，根据实际应用经验，本次配合比设计选择级配 2 为设计级配。3.3 选择设计级配的沥青用量设计级配确定后，由表 3-5 并根据设计经验，取 Pb为 4.2%，四个沥青用量分别为：3.7%、4.2%、4.7%、5.2%。本次 N 设计 =100 次。表 3-6 设计级配四种沥青用量试验结果汇总表xxxx 有限公司 第 8 页 共 13 页 高度(mm)沥青用量（%）计算理论最大相对密度试件编号8 次 100 次空气中重（g）水中重(g)表干重(g)毛体积相对密度初始次数压实度（%）设计次数压实度（%）1 129.

19、1 114.0 4798.8 2859.1 4812.8 2.4562 129.0 113.9 4799.9 2864.5 4813.6 2.4633 218.9 113.8 4808.5 2867.5 4821.3 2.4613.7 2.5874 128.8 113.8 4793.7 2858.3 4806.7 2.46083.9 95.11 127.2 113.3 4805.9 2867.5 4815.9 2.4672 127.1 113.3 4803.5 2865.5 4812.8 2.4673 127.3 113.4 4809.1 2865.5 4820.0 2.4614.2 2.56

20、74 127.3 113.4 4795.0 2857.3 4806.2 2.46085.5 96.01 126.8 113.1 4803.5 2859.3 4811.7 2.4602 126.7 113.0 4796.6 2863.9 4803.5 2.4733 126.6 112.9 4795.4 2862.2 4802.6 2.4714.7 2.5474 126.7 113.1 4799.2 2859.4 4807.1 2.46486.4 96.91 125.2 112.3 4801.4 2865.3 4806.8 2.4732 125.3 112.3 4797.7 2862.2 4803

21、.4 2.4723 125.4 112.5 4802.1 2861.1 4806.6 2.4685.2 2.5274 125.2 112.4 4795.7 2863.2 4801.7 2.47487.7 97.8表 3-7 四种沥青用量沥青混合料体积性质在设计压实次数（100 次）时沥青用量（） 压实度（%）VMA（%）VFA（%）VV(%)DP 初始次数压实度（%）3.7 95.1 12.7 61.4 4.9 1.18 83.94.2 96.0 13.0 69.2 4.0 1.03 85.54.7 96.9 13.3 76.7 3.1 0.92 86.45.2 97.8 13.6 83.8

22、2.2 0.82 87.7xxxx 有限公司 第 9 页 共 13 页 Superpave 标准 96.0 13.0 6575 4.0 0.61.2 * 89注：*表示当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到 0.81.6。根据表 3-7 中 3.7%、4.2%、4.7%、5.2%四个沥青用量的体积性质，得到空隙率4.0%时对应的沥青用量为 4.2%，根据经验取设计沥青用量为 4.2%。VV、VMA、VFA、DP与沥青用量的关系图见图 3-2。VMA与 沥 青 用 量 关 系 图12.012.513.013.514.014.53.7 4.2 4.7 5.2沥 青 用 量 （ %）VMA（%

23、）VFA与 沥 青 用 量 关 系 图55.060.065.070.075.080.085.090.03.7 4.2 4.7 5.2沥 青 用 量 （ %）VFA（%）VV与 沥 青 用 量 关 系 图1.02.03.04.05.06.03.7 4.2 4.7 5.2沥 青 用 量 （ %）VV（%）DP与 沥 青 用 量 关 系 图0.700.901.101.301.503.7 4.2 4.7 5.2沥 青 用 量 （ %）DP图 3-2 体积指标与沥青用量关系曲线图3.4 最大次数验证依据第 3 节设计结果取沥青用量为 4.2%，采用沥青用量 4.2%成型旋转试件，验证4.2% 沥青用量在

24、压实次数设定在 N 最大 时对应的体积性质指标（本次 N 最大 =160 次） ，试验结果汇总于表 3-8。表 3-8 设计沥青用量验证试验结果表沥青用量（%）在设计压实次数（100 次）时 最大次数（160 次）xxxx 有限公司 第 10 页 共 13 页 压实度（%） VMA（%） VFA （%） DP初始次数压实度（%） 压实度（%）4.2 96.0 13.0 69.2 1.03 85.5 97.2技术标准 / 13.0 6575 0.61.2* 89 98注：*表示当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到 0.81.6。3.5 最佳沥青用量 4.2%时马歇尔试验体积性能指标的测试

25、表 3-9 最佳沥青用量下混合料的马氏试验各项指标沥青用量（%） 空隙率(%)粒料间隙率（%）饱和度（%）实测毛体积相对密度理论相对密度马歇尔稳定度(KN)流值 （0.1mm）4.2 5.1 14.0 63.4 2.436 2.567 13.45 27.3要求 4-6 13 60-70 表干法实测 计算法 8 20-503.6 设计结果通过以上试验结果分析得出：级配 2 为设计级配，配合比为 RAP:1#料:2#料:3#料:4#料:矿粉=19:22:28.5:12:18.5:0。其对应的沥青混合料特性如下表。表 3-10 混合料旋转体积性质表沥青混合料特性 设计结果 Superpave 标准空

26、隙率 VV（%） 4.0 4.0矿料间隙率 VMA（%） 13.0 13.0饱和度 VFA（%） 69.2 6575粉胶比 DP 1.03 0.61.2 *初始次数压实度（%） 85.5 89最大次数压实度（%） 97.2 98注：*表示当级配通过禁区下方时，粉胶比（DP）可增加到 0.81.6。4 验证试验4.1 水稳定性检验为检验 Sup-20 热再生沥青混合料的抗水损害能力，按照设计要求进行了浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，试验结果分别见表 4-1 和表 4-2。表 4-1 浸水马歇尔稳定度试验结果xxxx 有限公司 第 11 页 共 13 页 非条件（0.5h） 条件(48h)混合料类型

27、 空隙率（%）稳定度（kN）流值（0.1mm ）空隙率（%）稳定度（kN）流值（0.1mm）残留稳定度S0（%）要求（%）5.2 12.77 28.4 5.3 11.85 39.95.3 13.42 26.3 4.7 12.48 37.94.9 13.88 27.3 5.0 12.76 38.45.5 12.71 29.1 5.1 11.94 40.34.8 13.66 26.7 4.9 13.24 36.7Sup-205.1 14.25 26.2 5.4 12.41 39.2平均值 5.1 13.45 27.3 5.1 12.45 38.792.6 85表 4-2 冻融劈裂试验结果非条件 条

28、件混合料类型 空隙率（%） 劈裂强度（MPa）空隙率（%） 劈裂强度(MPa)TSR*（%）要求（%）6.3 2.78 6.7 2.426.7 2.74 6.6 2.546.4 2.74 6.2 2.56Sup-206.1 2.64 6.6 2.48平均值 6.4 2.73 6.5 2.5091.8 80注： *指条件冻融劈裂强度与非条件劈裂强度的百分比。4.2 高温稳定性检验试验条件：在 601，0.70.05MPa 条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，车辙试件空隙率及动稳定度试验结果分别见表 4-3 和表 4-4 车辙试件如图 4-1。表 4-3 车辙试验结果汇总表动稳定度（次

29、/mm） 变异系数 （%） 要求（%）混合料类型沥青用量（%） 1 2 3 平均 要求Sup-20 4.2 7875 8514 9403 8597 55008.93 20表 4-4 车辙试件空隙率汇总表xxxx 有限公司 第 12 页 共 13 页 试件组数 试件编号 试件毛体积相对密度计算法理论最大相对密度密度空隙率（%）1 2.425 5.52 2.438 5.03 2.432 5.31平均值 2.432 5.31 2.431 5.32 2.427 5.53 2.441 4.92平均值 2.433 5.21 2.445 4.82 2.428 5.43 2.431 5.33平均值 2.435

30、2.5675.2图 4-1 车辙试件照片5 室内目标配合比设计结论根据所用的集料、矿粉、沥青、RAP 等原材料，按照设计标准进行室内配合比设计，得到的设计沥青用量为 4.2%（油石比为 4.38%） ，抗车辙剂的掺量为沥青混合料质量的0.4%。通过沥青混合料的各项性能试验可知，混合料水稳定性能、高温稳定性能均满足设计要求，因此本次目标配合比设计可作为工地生产配合比设计依据。表 5-1 设计沥青用量及矿料比例矿料名称及比例（%）沥青用量（%）RAP 1# 2# 3# 4# 矿粉4.2 19 22 28.5 12 18.5 0表 5-2 目标配合比设计级配xxxx 有限公司 第 13 页 共 13 页 集料级配，下列筛孔（mm）的通过率（%）混合料类型 26.5 19016.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075Sup-20 100 92.1 85.6 77.5 62.1 40.0 24.2 17.2 11.7 7.5 5.5 4.1以下空白