SMA13生产配合比.docx
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SMA13生产配合比
SMA-13生产配合比
贵州省开阳至息烽高速公路第KXLM合同段
路面工程
沥青混凝土上面层
（SMA-13）
生产配合比设计报告
项目名称:
开息高速公路KXLM合同段
施工单位:
贵州省公路工程集团有限公司
监理单位:
重庆市交通工程监理咨询有限责任公司
沥青混凝土上面层SMA-13生产配合比设计
一、设计依据
1、《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004
2、《公路路基路面现场测试规程》JTGE60-2008
3、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011
4、《公路工程集料试验规程》JTGE42-2005
5、《公路土工试验规程》JTGE40-2007
6、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004
7、《两阶段施工图设计》路面专册
二、原材料
1、沥青为贵州塔里木有限公司生产的SBS改性沥青，沥青的三大指标如下：
沥青的主要技术性质试验结果表一
试验项目
规范要求
试验结果
针入度（0.1mm）（25℃、100g、5s）
40~60
51.5
延度（5℃、5cm/min）（cm）
＞20
31
软化点（℃）（环球法）
≥60
76.0
与矿料的粘附性
≥5级
5级
相对密度
实测
1.022
2、细集料
采用中心料场生产的砂（0-3mm）、碎石（3-5mm）,
3、粗集料
采用息烽永胜玄武岩路料有限公司生产的玄武岩（5-10mm）、玄武岩（10-15mm），
4、填料
采用贵州省清镇市川江建材有限公司生产的矿粉，纤维是由上海葵非国际贸易有限公司代理的德国进口CFF路用木质纤维（用量为矿料总质量的0.35%），以上材料的各项试验结果见表二、表三、表四、表五、表六。
SMA-13型沥青砼上面层粗集料试验结果表二
指标
规范要求
试验结果
备注
级配
符合设计
合格
/
密度
碎石（3-5mm）
≥2.6
表观相对密度
2.706
/
毛体积相对密度
2.652
玄武岩（5-10mm）
≥2.6
表观相对密度
2.918
/
毛体积相对密度
2.828
玄武岩（10-15mm）
≥2.6
表观相对密度
2.916
/
毛体积相对密度
2.828
吸水率（％）
碎石（3-5mm）
≤2.0
0.75
/
玄武岩（5-10mm）
≤2.0
1.10
/
玄武岩（10-15mm）
≤2.0
1.06
/
压碎值（％）
玄武岩（9.5-13.2mm）
≤26
12.8
水洗法小于0.075mm颗粒含量（%）
碎石（3-5mm）
≤1.0
0.6
/
玄武岩（5-10mm）
≤1.0
0.5
/
玄武岩（10-15mm）
≤1.0
0.4
/
细集料试验结果表表三
指标
规范要求
试验结果
筛分
符合设计
合格
表观相对密度
≥2.5
2.710
毛体积相对密度
2.616
砂当量不小于（%）
≥60
66
小于0.075mm含量（%）
2.4
填料矿粉试验结果表表四
指标
规范要求
试验结果
表观相对度
≥2.50
2.720
亲水系数（％）
＜1
0.7
塑性指数
﹤4
3.1
外观
无团粒结块
无团粒结块
粒度范围
＜0.60（mm）（％）
＜0.15（mm）（％）
＜0.075（mm）（％）
100
90-100
75-100
100
91.6
80.0
木质素纤维表五
名称
密度
木质素纤维*
0.75
*注：
纤维密度由厂家提供。
VCADRC测试结果表六
级配类型
捣实容重（t/m3）
4.75mm通过百分率（%）
粗集料毛体积密（g/cm3）
粗集料骨架间隙率VCADRC（%）
SMA-13
1.71
26.2
2.825
39.5
由以上数据计算VCADRC=（1-ρ/ρb）×100=（1-1.71/2.825）×100=39.5
三、拌和楼生产配合比调试
SMA-13型沥青砼生产采用JD3000型拌和楼一台，以目标配合比的比例进料，冷料仓的出料口为固定尺寸，仅用变量电机带动小皮带转速调整冷料进料比例，使各冷料按设计比例进入烘干筒进行烘干。
冷料调整正确后，经加热烘干提升进入热料仓进行二次筛分。
矿料根据不同粒级进入五个热料仓，根据试验室对五个热料仓材料进行水洗法筛分的结果，利用计算机进行计算确定JD3000型各热料仓的比例为:
矿粉（0-0.6mm）:
砂（0-3mm）：
碎石（3-5mm）：
玄武岩（5-10mm）：
玄武岩（10-15mm）＝11：
11：
5：
30：
43
热料仓的密度结果汇总表七
密度
矿粉（0-0.6mm）
砂（0-3mm）
碎石（3-5mm）
玄武岩（5-10mm）
玄武岩（10-15mm）
JD3000型
毛体积相对密度
2.720
2.616
2.652
2.828
2.828
表观相对密度
2.710
2.706
2.918
2.916
四、确定最佳油石比
按最佳油石比5.9%以0.3%为变量，纤维用量为矿料总质量的0.35％,按热料仓集料比例拌制三组混合料，其试验结果如下：
马歇尔击实试验汇总及试验结果图表八
油石比（%）
稳定度（KN）
流值（mm）
空隙率（％）
VMA（%）
VCAmix
饱和度
（％）
毛体积相对密度
最大理论相对密度
5.6
10.37
3.21
4.6
16.6
39.4
72.0
2.451
2.570
5.9
10.19
3.56
4.0
16.6
39.4
76.0
2.457
2.559
6.2
9.84
3.77
3.6
16.9
39.7
78.5
2.455
2.548
SMA-13要求
≥6
3~4.5
≥16.5
≤VCADRC
75~85
根据以上结果的曲线走势，求得最佳油石比为5.9%。
五、最佳油石比为5.9%时，验证其粗集料骨架间隙率，由以上数据用计算法计算各项检测指标如下：
5.1粗集料捣实骨架间隙率VCADRC
VCADRC=（1-ρ/ρb）×100
=（1-1.71/2.825）×100=39.5
5.2计算矿料的合成毛体积相对密度γsb
γsb=100/（p1/γ1+p2/γ2+……pn/γn）
=100/（11/2.720+11/2.616+5/652+30/2.828+43/2.828）=2.782
5.3计算矿料的合成表观相对密度γsa
γsa=100/（p1/γ1’+p2/γ2’+……pn/γn’）
=100/（11/2.720+11/2.710+5/2.706+30/2.918+43/2.916）=2.859
5.4计算合成矿料吸水率Wx
Wx=（1/γsb-1/γsa）×100
=（1/2.782-1/2.859）×100=0.968
5.5合成矿料沥青吸收系数C
C=0.033Wx2-0.2936Wx+0.9339
=0.033×0.968×0.968-0.2936×0.968+0.9339=0.681
5.6计算矿料有效相对密度γse
γse=C×γsa+（1-C）×γsb
=0.681×2.859+（1-0.681）×2.782=2.834
5.7计算粗集料混合平均毛体积密度γca
γca=（P1+P2+……+Pn）/（P1/γ1+P2/γ2+……+Pn/γn）
=（30+43）/（30/2.828+43/2.828）=2.828
5.8计算混合料的最大理论相对密度
γt=（100+pa+Px）/（100/γse+pa/γb+Px/γx）
=（100+5.9+0.35）/（100/2.834+5.9/1.022+0.35/0.75）=2.559
5.9计算试件空隙率VV
VV=（1-γf/γt）×100=（1-2.457/2.559）×100=4.0
5.10计算试件矿料间隙率VMA
VMA=（1-γf/γsb×Ps/100）×100
=（1-2.457/2.782×94.45/100）×100=16.6
5.11计算试件有效沥青饱和度VFA
VFA=（VMA-VV）/VMA×100
=（16.6-4.0）/16.6=75.9
5.12计算各种矿料占沥青混合料总质量的的百分率之和（%）PS
已知沥青用量Pb=5.55%，可得：
PS=100-Pb=100-（5.9/（100+5.9+0.35）×100）=94.45
5.13计算级配中4.75mm筛余量PA4.75，即100减去4.75mm通过率
PA4.75=100-26.2=73.8
5.14计算矿料中所有粗集料质量占沥青混合料总质量的百分率（%）PCA
PCA=PS×PA4.75/100
=94.45×73.8/100=69.7
5.15计算粗集料骨架间隙率VCAmix
VCAmix=100-γf/γca×PCA
=100-2.457/2.828×69.7=39.4
经计算：
粗集料骨架间隙率VCAmix≤VCADRC，满足设计要求。
六、由求得的最佳油石比5.9%进行马歇尔、谢伦堡析漏、肯塔堡飞散、车辙等试验，结果见表九、表十、表十一、表十二。
最佳油石比浸水马歇尔试验表九
油石比（%）
稳定度（KN）
流值（mm）
空隙率（％）
VMA（%）
VCAmix
饱和度
（％）
毛体积相对密度
残留稳定度（%）
5.9
10.19
3.43
4.0
16.6
39.4
76.0
2.457
87.9
SMA-13要求
≥6
3~4.5
≥16.5
≤VCADRC
75~85
≥80
谢伦堡析漏试验表十
沥青混合料类型
油石比
（%）
析漏1
（%）
析漏2
（%）
析漏3
（%）
平均
（%）
要求
（%）
SMA-13
5.9
0.05
0.07
0.07
0.06
≤0.1
肯塔堡飞散试验表十一
沥青混合料类型
油石比
（%）
飞散1
（%）
飞散2
（%）
飞散3
（%）
平均
（%）
要求
（%）
SMA-13
5.9
2.5
2.3
2.0
2.3
≤15
车辙试验表十二
沥青混合料类型
油石比
（%）
动稳定度DS（次/mm）
动稳定度DS（次/mm）
动稳定度DS（次/mm）
平均（次/mm）
要求
（%）
SMA-13
5.9
5431
5575
5339
5448
≥5000
经试验：
最佳油石比为5.9%时，此沥青混合料马歇尔、谢伦堡析漏、肯塔堡飞散、车辙等指标均满足设计及规范要求。
七、JD3000型拌和楼试拌验证
根据设计要求，按以下比例进行试拌：
矿粉（0-0.6mm）:
砂（0-3mm）：
碎石（3-5mm）：
玄武岩（5-10mm）：
玄武岩（10-15mm）＝11：
11：
5：
30：
43,纤维用量为矿料总质量的0.35％，最佳油石比为5.9％。
试验结果见表十三、表十四。
试拌矿料级配表十三
级配范围
筛孔通过率（%）
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
实测级配
100.0
97.3
60.9
26.0
20.1
16.9
14.8
12.6
10.7
9.6
级配上限
100.0
100.0
75.0
34.0
26.0
24.0
20.0
16.0
15.0
12.0
级配下限
100.0
90.0
50.0
20.0
15.0
14.0
12.0
10.0
9.0
8.0
级配中值
100.0
95.0
62.5
27.0
20.5
19.0
16.0
13.0
12.0
10.0
试拌混合料马歇尔试验表十四
实测油石比（%）
毛体积相对密度
实测理论相对密度
饱和度
（％）
流值（mm）
空隙率（％）
VMA（%）
稳定度（KN）
5.94
2.454
2.557
75.8
3.26
4.0
16.8
9.90
SMA-13要求
75~85
3~4.5
≥16.5
≥6.0
八、结论
根据试验结果确定JD3000型沥青拌和楼SMA-13型沥青混合料生产配合比为：
矿粉（0-0.6mm）:
砂（0-3mm）：
碎石（3-5mm）：
玄武岩（5-10mm）：
玄武岩（10-15mm）＝11：
11：
5：
30：
43,纤维用量为矿料总质量的0.35％，最佳油石比为5.9％。
通过对混合料各种性能相关验证试验，本次生产配合比设计满足各项指标要求，设计结论可用于SMA-13型沥青混合料的正常施工生产。
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