崇启崇启 OGFC-13 目 标 配 合 比 设 计 结 果同济大学道路与机场工程系2008 年 8 月 26 日目目 录录一设计及试验依据 1二原材料基本性能 11沥青 12集料 13矿粉 2三OGFC-13 设计组配沥青混合料试验 21. OGFC-13 配合比设比方法 22马歇尔试验结果及油石比的确定 43混合料性能检测 8四结论与建议 8崇启高速公路OCFC-13 沥青混合料配合比设计结果1根据崇启项目的路面结构设计的要求，对 OGFC-13 级配类型，根据路面标段所用原材料实际筛分结果进行组配设计，再进行组配的验证工作。1 设计及试验依据设计及试验依据（1）公路沥青路面设计规范（2）公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）（3）公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）（4）公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）2 原材料基本性能原材料基本性能2.1 沥青沥青对基质沥青高粘粒子（内掺 12）的改性沥青样品进行全部性能指标的检测，检测结 果如表 2-1： 沥青性能指标检测结果（基质沥青高粘粒子） 表 2-1检 测 项 目单 位检 测 结 果I-D 技术要求针入度（5s,100g,25）0.1mm58.54060 软化点( R&B )92.36015延度（5cm/min）cm 99135运动粘度Pa.s1.41325弹性恢复%7875质量损失%针入度比%76.465旋转薄膜加热试验1635延度 （5cm/min）cm60.1152.2. 集料集料集料中 2.360 档为石灰岩， 4.7513.2 三档为辉绿岩，对其各项性能指标的测试结果 列于表 2-2表 2-3。集料基本性能测试值 表 2-2 检测结果指 标单 位169.59.54.754.752.362.360技术 要求石料压碎值%9.316.726 洛杉矶磨耗损失%9.120.228 对沥青的粘附性级554 细长扁平颗粒含量%2.12.75.615 水洗0.075mm 颗粒含量%0.10.10.6(11.8)1(10)崇启高速公路OCFC-13 沥青混合料配合比设计结果2砂当量%(62)(60) 磨光值453940 注：括号中数据为细集料数据。集料密度测定值 表 2-3 名称 规格(mm)表观相对密度毛体积相对密度吸水率13.22.7702.749-0.289.52.7702.7300.534.752.7802.7230.752.362.765-1.182.707-0.62.710-0.32.723-0.152.739-0.0752.702-2.3. 矿粉矿粉矿粉性能指标测试值 表 2-4指 标检 测 结 果技 术 要 求表观相对密度 不小于 2.702(2.500)含水量 (%) 不大于 /1.0 0.6 (%)100100 0.15 (%)10090100粒度范围 0.075 (%)9875100外 观无团粒结块无团粒结块亲 水 系 数0.613 OGFC-13 设计组配沥青混合料试验设计组配沥青混合料试验3.1. 配合比设计方法配合比设计方法我国通过研究美国、日本等对 OGFC 研究应用都较先进国家的设计方法，结合本国特点，制定了相应的规范。OGFC 混合料的配合比设计采用马歇尔试件的体积设计方法进行，并以空隙率作为配合比设计主要指标。OGFC 混合料配合比设计步骤为：崇启高速公路OCFC-13 沥青混合料配合比设计结果3确定目标空隙率；初试级配的确定；初试沥青用量计算；满足目标空隙率级配的确定及初试沥青用量的确定；确定最佳沥青用量；混合料性能检验。1）目标空隙率的确定为保证路面的排水性能和降低噪音效果，现今排水路面的目标空隙率普遍设定为18%25%。这次的目标空隙率设为 20。2）初试级配的确定配出四组不同的级配。选择的初试级配必须符合表 3-1 的要求。OGFC 混合料矿料级配范围 表 3-1OGFC13 筛孔尺寸（mm） 通过率（）1610013.2901009.560804.7512302.3610221.186180.64150.33120.15380.07526选择初试级配的目的是在初试沥青用量下，确定满足目标空隙率的合理级配。3）初试沥青用量的计算初试沥青用量是根据矿料表面吸附沥青膜厚度确定的。影响级配矿料表面积的主要因素是级配中细料含量，所有粒径大于 4.75mm 筛孔的粗料对集料的表面积没有大的影响。因此，初试沥青用量（对集料而言）的计算如下：=hA （式3-1）bPA=（2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+0.6f+1.6g）/48.74式中：初试沥青用量；bPh沥青膜厚度，一般取为14m；A集料总的表面积。崇启高速公路OCFC-13 沥青混合料配合比设计结果4其中 a、b、c、d、e、f、g 分别为 4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15 和 0.075mm 筛孔通过百分率（）。4）确定满足目标空隙率的矿料级配及初试沥青用量2.36mm 通过百分率是控制排水性混合料空隙率的重要因素。通过对三组不同级配击实马歇尔试件，用体积法计算出各种级配下混合料的空隙率。在确定矿料级配时，绘出2.36mm 通过率与空隙率的关系曲线，调整级配到目标空隙率对应的 2.36mm 通过百分率，从而确定最终设计级配。再用式 3-1 计算出初试沥青用量。5）混合料性能检验最佳设计级配和最佳沥青用量确定以后，再进行马歇尔试验、谢伦堡析漏试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验。OGFC 混合料的技术要求如表 3-2 所示。3. 2. 目标配合比设计目标配合比设计1）初试级配及沥青用量的确定OGFC 混合料技术要求 表 3-2试验项目单位技术要求试验方法马歇尔试件尺寸mm101.6mm63.5mmT0702马歇尔试件击实次数两面击实50次T0702空隙率1825T0708马歇尔稳定度，不小于kN3.5T0709析漏损失0.3T0732肯塔堡飞散损失20T0733一般交通1500动稳定度重交通次/mm3000T0719配出三种初试级配如表 3-3 示。初试 OGFC-13 矿料级配组成 表 3-3筛孔尺寸（mm）通过百分率（）级配类型16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075110096.7470.3521.8515.5310.929.036.815.744.78210091.3161.4315.3610.447.185.844.283.532.87310093.4364.5519.1013.299.237.555.594.663.83崇启高速公路OCFC-13 沥青混合料配合比设计结果5其中级配 1 为中值的一组级配，级配 2 接近下限，级配 3 接近上限的两组级配。根据式 3-1 可得出三种级配的初试沥青用量分别为：4.97、4.99、5.37。2）满足目标空隙率的矿料级配及初试沥青用量按照上面配出的级配和沥青用量配料击实马歇尔试件，试件制作及测试方法均按JTJ052-2000 规定，其中试件制作成 101.6mm63.5mm 的圆柱体，混合料拌和温度为 1805，成型温度为 1505，采用双面击实 50 次成型。用体积法测定试件的空隙率，空隙率 VV 的计算方法如下：（式3-2）VV(1) 100ft（式3-3）1212100a t nanaP PPPP 式中：沥青混合料的毛体积相对密度；f沥青混合料的理论最大相对密度；t 油石比，；bP沥青的相对密度（25/25）；a各种矿料占矿料总质量的百分率，；1PnP 各种矿料对水的相对密度。1n由式 3-2 计算出四种级配下混合料的空隙率分别为：19.2、15.3、22.3。目标空隙率取为 20，通过绘制 2.36mm 筛孔通过率与空隙率的关系曲线（见图 3-1）可确定出最佳级配的 2.36mm 筛孔通过率约为 16。经过调整级配后确定此 OGFC 混合料级配组成如表 3-14所示。y = -0.0611x2 + 0.8722x + 20.789 R2 = 1051015202505101520图 3-1 2.36mm 筛孔通过率与空隙率关系曲线崇启高速公路OCFC-13 沥青混合料配合比设计结果6OGFC-13 混合料级配组成 表 3-4集料组配组成（）筛孔（mm） 组配OGFC-13 级配下限 OGFC-13 级配中值 OGFC-13 级配范围1610010010010013.2959095901009.570607060804.7521122112302.3616101610221.18126126180.69.549.54150.37.537.53120.155.535.5380.07542426020406080100120024681012141618上限下限级配3）确定最佳沥青用量由式 3-1 可计算得出最佳级配 2.36mm 筛孔通过率为 16的此种级配下初试沥青用量为5.23。根据同类工程经验，OGFC 混合料的沥青用量范围一般在 45之间，击实沥青用量为 5.23的马歇尔试件，通过式 3-2 用体积法计算出空隙率，并测得稳定度、流值列于表 3-崇启高速公路OCFC-13 沥青混合料配合比设计结果75 中，可见当沥青用量为 5.23时空隙率接近 20，稳定度也符和要求，故选取最佳的沥青用量为 5.23。4）混合料性能检测通过确定的级配（表 3-4）和沥青用量 5.23进行马歇尔试验、谢伦堡析漏试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验，得出各项数据如表 3-5 所示。由此可见此级配和沥青用量下 OGFC 混合料的各项性能均满足规范要求，至此 OGFC 混合料的配合比设计全部完成，可据此进行各项基本路用性能的检测。OGFC-13 沥青混合料设计组配马歇尔试验结果 表 3-5试验项目单位技术要求试验结果试验方法毛体积密度g/cm3/2.034T0708最大理论密度g/cm3/2.521/空隙率/19.3T07