水稳基层配合比设计.doc

1、江宁区宁铜公路（禄口-铜山段）改造工程水泥稳定碎石基层配合比设计报告江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司2009 年 11 月 8 日江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司1宁铜公路（禄口-铜山段）改造工程水稳配合比设计一、概述江宁区宁铜公路拓宽改造工程依据交通部公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000） 、交通部公路工程无机结合料稳定材料试验规程 （JTJ057-94） 、交通部公路土工试验规程 （JTJ051-93） 、 公路工程集料试验规程（JTG E42-2005） 、 公路工程质量检验评定标准 （JTG F80-2004） 、 数值修约规则

2、 （GB8170-87） 、江苏省交通厅质量监督站 质量技术标准汇编GB（2003-11） ，监理组进行了水稳基层配合比设计工作。二、设计依据1、交通部公路工程质量检验评定标准 （JTG F80-2004）2、交通部公路工程集料试验规程 （JTG E42-2005）3、交通部公路工程无机结合料稳定材料试验规程 （JTJ057-94 ）4、交通部公路路面基层施工技术规范 （JTJ034-2000 ）5、交通部公路土工试验规程 （JTJ051-93）6、 数值修约规则 （GB8170-87）7、江苏省交通厅质量监督站质量技术标准汇编GB（2003-11 ）三、配合比设计本次上面层所用集料为淳化镇采

3、石灰岩集料，矿料为上峰孟墓厂产品，沥青为金陵实业 AH-70 沥青。依据要求进行了沥青和集料的各项指标试验（详见下表） 。1、水泥：该项目选用的水泥南京三龙水泥厂天宝山牌（缓凝）P.O32.5 级水泥，终凝时间大于 6 个小时，经检测其各项技术指标均满足有关规范的要求，可以采用。其主要技术指标试验结果见表：水泥原材试验结果表检验项目 检验结果 规定值细度 3.6 10安定性（沸煮法） 合格 合格初凝时间 335min 180min终凝时间 380min 360min3d 19.8 18.0抗压强度（MPa）28d 32.5抗折强度（MPa） 3d 4.2 3.5江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改

4、造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司228d 5.52、集料根据设计要求本项目室内配合比设计中所用集料为石灰岩，由淳化镇采石场所供，矿粉为上峰孟墓厂产品，各种集料及矿粉的筛分结果见表 1。各种粗集料的试验结果如表 2，细集料的试验结果如表 3，矿粉的试验结果如表 4该项目选用石料的产地为青龙山采石场，质地为石灰岩。三种规格分别为 1#料（9.5-31.5mm） 、2 #料（4.75-9.5mm） 、3 #料（0-4.75mm） ，混合料级配为该三种石料组合而成。碎石集料压碎值为 18.0%，针片状分别为 6.7%、5.9%，石屑中小于 0.6mm 料其塑性指数为 3.6，液限为 19.8

5、，均符合相关规范。三种集料比例为：30 ：30：40 ，混合料级配满足部颁公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）表 3.2.2 的 3 号级配，水泥稳定碎石的集料级配范围见表：筛 孔 31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075上 限 100 100 89 67 49 35 22 7下 限 100 90 72 47 29 17 8 0中 值 100 95 80.5 57 39 26 15 3.5合 成 级 配 100 99.4 84.2 52.5 40.7 28.2 13.1 4.7水 泥 稳 定 碎 石 的 集 料 级 配水 泥 稳 定 碎 石 配 合

6、 比 曲 线 图0102030405060708090100筛 孔 尺 寸 mm通 过 率 %混 合 料 级 配级 配 上 限级 配 下 限级 配 中 值0.075 0.6 2.36 4.75 9.5 19.026.531.5三、确定水泥剂量的掺配范围水泥稳定碎石混合料的设计强度要求 7d 无侧限抗压强度不小于 3.5Mpa，根据以往项目经验，水泥剂量按 4.0、4.5、5.0、5.5 四种比例配制混合料，即水泥:碎石为 4.0:100、4.5:100、5.0:100、5.5:100。四、确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度监理组在能估计合适剂量情况下，将剂量选用缩减至四个。对四种不同水泥剂

7、量的混合料做标准击实试验，确定出最大干密度和最佳含水量如表：标准击实试验结果表江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司3配 合 比 dmax/g/cm3 o/% 备 注4.0:100 2.290 4.74.5:100 2.310 4.85.0:100 2.350 4.9水泥:碎石5.5:100 2.360 5.2五、测定混合料标准曲线及强度试验标准 EDTA 滴定试验结果表配 合 比 EDTA 消耗量/mL 备 注3.5:100 9.44.0:100 10.54.5:100 11.55.0:100 12.55.5:100 13.4水泥:碎石6.0:100 14

8、.37 天无侧限抗压强度结果表 配合比 水泥:碎石4.0:100 4.5:100 5.0:100 5.5:100 /B1 3.9 3.8 4.8 4.8 /B2 4.2 4.2 5.1 5.0 /B3 4.1 4.5 4.6 5.4 /B4 3.9 4.4 5.2 5.6 /B5 3.4 4.0 4.7 5.3 /B6 3.6 4.1 4.8 4.7 /B7 4.1 4.3 5.2 4.9 /B8 3.8 4.2 5.5 5.0 /抗 压 强 度试件编号B9 3.8 4.3 4.6 5.1 /江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司4配合比 水泥:碎石 4.0

9、:100 4.5:100 5.0:100 5.5:100 /RC/Mpa 3.9 4.2 4.9 5.1 /RC0.95/Mpa 3.6 3.9 4.5 4.7 /S/Mpa 0.255 0.212 0.320 0.293 /Cv/% 6.5 5.1 6.5 5.8 /六、配合比组成设计成果监理组通过以下方法确定水泥最佳剂量：1、比较强度平均值和设计要求值，根据试验结果水泥剂量为4.0%、 4.5%、 5.0%、5.5% 时试件强度平均值均满足不低于 3.5Mpa 设计值的要求。2、考虑到试验数据的偏差和施工中的保证率，对水泥剂量为4.0%、 4.5%、 5.0%、5.5% 时的强度数据通过公

10、式 RRd(1-ZaCv)验算，其强度均能满足本项目设计强度指标要求。3、为防止干缩性裂缝及确保强度等方面综合考虑，采用 5.0%的水泥剂量。故监理组工地试验室配合比组成设计成果为：水泥:：集料=5.0:100 ，混合料的最佳含水量为 4.9%，最大干密度为2.350gcm 3，施工时压实度按 98%控制。根据施工现场情况，对试验室确定的配合比进行调整，因该项目采取集中厂拌法施工，故水泥剂量增加 0.5%，集料的含水量不能忽略不计，应及时调整出最终的施工配合比。江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司5表 1 各种集料及矿粉的筛分结果通过筛孔（方孔筛， mm）

11、百分率（） 筛孔集料 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.0751#料 100 95.1 53.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.22#料 100 100 100 85.2 43.1 21.1 1.8 0.6 0.6 0.63#料 100 100 100 96.7 75.3 51.2 39.6 24.2 17.3 9.1矿粉 100 100 100 100 100 100 100 98.3 91.7 83.6表 2 沥青混合料用粗集料的试验结果材料名称 1#料 2#料 3#料 规范要求() 试验方法针片状颗粒含量大于 9

12、.5mm以上（%） 7.7 _ _ 不大于 12 T 0312针片状颗粒含量小于 9.5mm以下（%） _ 8.2 _ 不大于 18 T 03120.075mm 含泥量（） 0.2 0.6 _ 不大于 1 T 0312软石含量（%） 2.1（13.226.5）mm2.4（4.7513.2）mm 不大于 3.0 T 0320洛杉机磨耗值（%） 22.4 不大于 28 T 0317压碎值（） 21.0 不大于 26 T 0316表 3 沥青混合料用细集料的试验结果材料名称 4#料 规范要求() 试验方法棱角性（） 36.3 不小于 30 T 0344砂当量（） 75 不小于 60 T 0334表

13、4 沥青混合料用矿粉的试验结果材料名称 矿粉 规范要求() 试验方法含水量() 0.24 不大于 1 T0103 烘干法外观 无团结 无团粒结块 亲水系数 0.76 小于 1 T03533、 AC-13F 沥青混合料级配要求本次目标配合比设计采用的级配类型为 AC-13F 型，参照公路沥青路面施工技术规范 （JTJ F40-2004）表 5.3.2-1 表 5.3.2-2，设计级配如下表：筛号 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司6下限 100 90 68 38

14、24 15 10 7 5 4上限 100 100 85 68 50 38 28 20 15 84、初选级配依据规范（JTG F40-2004）的设计要求，在选择集料级配时，根据集料的筛分结果首先初选出粗、中、细三个级配，然后根据该工程地区气候属夏炎热冬温区同时考虑高温稳定性、低温抗裂性、耐久性及水稳定性来选择油石比，分别制作马歇尔试件，得出试件的体积指标，根据体积指标初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。确定 AC-13F 的三种级配，分别测定三种级配按沥青用量为 4.8%制作马歇尔试件。三个级配的矿料比例表、三种矿料的合成级配明细表、三种级配曲线图详见下表：三种级配的矿料比例明细表矿

15、料比例（%）级配1# 2# 3# 矿粉级配 1 50.0 7.0 41.5 1.5级配 2 42.0 11.0 45.0 2.0级配 3 35.0 14.0 48.5 2.5三种矿料的合成级配通过明细表通过下列筛孔( 方孔筛,mm) 的质量百分率 (%)级配类型 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075级配1 100.0 97.9 77.1 48.0 36.2 23.9 18.4 11.9 8.6 5.4 级配2 100.0 98.2 80.8 55.1 41.0 27.0 20.3 13.3 9.6 6.2 级配3 100.0 98.5

16、84.0 61.4 45.5 29.8 22.3 14.7 10.7 6.9 三种级配曲线图01020304050607080901001613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 筛 孔 孔 径通过率下 限 上 限 中 值合 成 级 配 1 合 成 级 配 2 合 成 级 配 35、试验级配评价参照以往沥青砼路面上面层 AC-13F 目标配合比的工程应用情况，选择沥青用量 4.8%作为三种试级配的沥青用量，双面各击实 75 次成型马歇尔试件。马歇尔试验结果汇总见下表：体积指标级配沥青用量(%)毛体积相对密度最大理论相对密度空隙率(%) VMA(%) 饱和度(%)江

17、宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司7级配 1 4.8 2.388 2.507 4.8 15.0 68.2级配 2 4.8 2.405 2.506 4.0 14.2 71.8级配 3 4.8 2.414 2.505 3.6 13.9 73.8技术要求 36 不小于 13.0 6575可以看出级配 1、级配 2 和级配 3 体积指标均满足要求，根据经验本次设计选择级配 2 为设计级配。6、马歇尔稳定度试验按设计矿料比例配料，采用五种沥青用量进行马歇尔稳定度试验，试验结果见下表：AC-13F 设计级配马歇尔稳定度试验结果级配 类型沥青用量(%)稳定度(kN)流值

18、(0.1mm)空隙率(%) VMA(%)饱和度(%)毛体积相对密度实测理论相对密度4.0 10.26 24.1 6.2 14.4 57.3 2.380 2.5364.5 11.40 28.9 4.8 14.3 66.4 2.396 2.5175.0 10.95 32.5 3.7 14.4 74.6 2.407 2.4985.5 10.37 36.0 2.6 14.5 82.4 2.417 2.480AC-13F6.0 9.33 39.3 1.9 15.0 87.0 2.414 2.462要求 不小于 8.0 1540 3.06.0 不小于 13.0 6575 7、最佳油石比的确定据马歇尔稳定度

19、试验结果，分别绘制稳定度、流值、空隙率、饱和度与油石比的关系曲线，从曲线上找出相应与最大密度、最大稳定度、空隙率范围中值及沥青饱和度中值对应的四个油石比，求出四者的平均值作为最佳油石比初始值 OAC1，但如果对选择试验的油石比范围，密度或稳定度没有出现峰值，可直接以目标空隙率所对应的油石比作为 OAC1；作图求出能满足沥青砼各项指标要求的油石比范围（OAC max，OAC min） ，该范围的中值为 OAC2，如果最佳油石比的初始值 OAC1 在 OACmax 和 OACmin 之间，则认为设计结果是可行的，可取 OAC1 与 OAC2 的中值作为目标配合比的最佳油石比 OAC，并结合南京的气

20、候特点和实际情况论证地取用，最终得出最佳油石比。由作图法可知相应与最大密度、最大稳定度、空隙率中值、沥青饱和度范围的中值对应的最佳含油量，它们分别为 5.5%,4.5%、4.65%、4.75%。其中值为最佳用油量初始值 OAC1=4.85%,用图解法分析,求得允许沥青用量范围为 4.4%5.05%。其中值为 4.72。计算出最佳用油量为 4.78%，最终确定最佳沥青用量4.8%，油石比 5.0%。目标配合比为 1#料：2#料：3#料：矿粉：油石比=42：11：45：2：5.0。四、生产配合比的设计（一）材料情况本次 AC-13F 生产配合比设计所用集料，瓜子片、米砂、石屑均为淳化镇采石厂所供，

21、矿粉为上峰孟墓厂产品，各种集料及矿粉的密度试验见表 1： 表 1 集料及矿粉的密度试验结果材料名称 表观相对密度 毛体积相对密度3#仓 2.727 2.6802#仓 2.716 2.6661#仓 2.716 2.647矿粉 2.682 -江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司8（二）矿料级配组成计算依据公路沥青路面施工技术规范的规定，参照附表，我们做了热料配合比计算各种热料仓的矿料用量如下：热料仓 1#仓 2#仓 3#仓 矿粉用量比例（%） 42 14 42 2热料仓筛分结果通过筛孔（方孔筛，mm ）百分率（）集料类型 16.0 13.2 9.5 4.75

22、2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.0753#仓料 100 96.5 54.2 0.9 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.22#仓料 100 100 100 85.7 26.9 1.3 0.7 0.7 0.7 0.71#仓料 100 100 100 100 84.2 55.1 37.4 25.1 17.3 9.3矿粉 100 100 100 100 100 100 100 98.3 91.7 83.6矿料的合成级配通过筛孔（方孔筛， mm）百分率（）级配类型 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075AC-13F 100.

23、0 98.5 80.8 56.4 41.2 25.4 17.9 12.7 9.3 5.8 AC-13F 100 90-100 68-85 38-68 24-50 15-38 10-28 7-20 5-15 4-8五、生产配合比的验证依据公路沥青路面施工技术规范的有关要求，监理组在设计过程中依据目标配合比所确定的最佳用油量 4.8%用拌和楼拌和做马歇尔试验，结果如下：沥青用量（%）密度（g/cm 3）理论密度（g/cm 3）空隙率（%）VMA（)VFA（)稳定度（KN）流值（0.1mm）4.8 2.413 2.512 3.9 13.8 72.1 13.04 33.6要求 36 13 6575 8

24、.0 1540由以上结果可知，沥青用量为 4.8%时的各项物性指标均符合规范要求，因此确定 4.8%为最佳沥青用量。最佳沥青用量下沥青混合料的性能检验根据设计油石比及级配进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，来检验设计沥青混合料的水稳定性能，试验结果见下表：浸水马歇尔稳定度试验结果混合料类型 浸水 30min 马歇尔稳定度（KN） 浸水 48h 马歇尔稳定度（KN） 残留稳定度 （%） 要求 沥青用量 （%）AC-13F 13.04 11.72 89.9 80% 4.8冻融劈裂及车辙试验江宁区宁铜公路（禄口至铜山段）改造工程江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司9TSR（%） 要求冻融劈裂试验结果91.7 75动力稳定度（次/mm） 要求车辙试验结果1023 1000六、AC-13F 沥青混合料的设计结论通过以上设计级配的体积分析和马歇尔稳定度试验， 江宁区 X030 湖熟绕镇段养护改善工程上面层AC-13F 型沥青混合料生产配合比设计结果如下：下列各种矿料所占比例()混合料类型3 仓 2 仓 1 仓 矿粉沥青用量（）AC-13F 42 14 42 2 4.8