布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计

3布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计
第13卷第2期
2005年6月山东交通学院学报
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═════JOURNALOFSHANDONGJIAOTONGUNIVERSITYVol.13No.2Jun.2005布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计
陈
（1.山东省路桥集团有限公司，山东济南旭1，姜开明2山东济南250021；2.山东省交通监理咨询公司，250032）
摘要：布敦岩沥青是一种优质的天然沥青材料，与传统的沥青混合料混合使用，可改善沥青路面的使用性能。

借鉴美国高性能沥青路面的设计理论进行了布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计，并在高速公路的抗滑表
层中采用了此种材料，表明具有良好的耐久性和服务性能。

关键词：布敦岩沥青；配合比；设计
文献标识码：A文章编号：（2005）1672-003202-0035-04中图分类号：U414.7
国道206线烟台至黄山馆段高速公路工程是山东省“三纵、三横、一环”的公路主框架中“一环”的重要组成部分。

蓬莱连接线（一级
路）全长19.750km，是本工程的第八合同段。

该合同段为原有蓬寨线的拓宽改建工程，为进出蓬莱的主要道路，交通量较大，对路面性能要求高。

因此，在沥青路面抗滑表层中采用印尼布敦岩沥青改性沥青混凝土，以期达到增强路面路用性能的目的。

印尼布敦岩沥青为天然岩沥青，施工工艺非常简单，它只需在拌和楼上加一套升送喂料系统，在集料放入拌和锅时定量加入，便可以直接作为一种材料加入拌和锅与石油沥青混合料均匀混合，发挥改性作用。

本文根据工程实例对布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计进行了研究。

1［1］材料选用
沥青结合料：采用日本加德士AH-70，经检验符合“重交通道路沥青技术要求”。

1）
粗集料：采用玄武岩碎石，经检验符合“沥青面层用粗集料质量技术要求”。

2）
细集料：采用玄武岩石屑及天然砂，经检验符合“沥青面层用细集料质量技术要求”。

3）
填料：采用石灰岩球磨矿粉，在生产过程中掺入1.0%的生石灰粉，经检验符合“沥青面层用矿粉质4）
量技术要求”。

布敦岩沥青：经委托检验符合商家提供的检测指标。

5）
2
2.1［2］配合比设计第一阶段
根据图纸设计要求，采用AK-13A级配标准对抗滑表层进行设计，经试验得出各材料比例为：10～16mm碎石:3～10mm碎石:0～5mm碎石:砂:布敦岩沥青:矿粉=34:37:10:11:4:4。

级配曲线见图1。

根据以上目标比例进行生产配合比的调整，采用5个不同的沥青用量制作马歇尔试件，通过混合料试验得出最佳沥青用量为4.5%，布敦岩沥青的掺量为4%。

采用最佳沥青用量进行混合料的性能试验。

结果浸水残留稳定度为93.9%，动稳定度为3715次/mm，冻融劈裂强度比为70.89%，说明布敦岩沥青改性沥青混凝土的高温稳定性好，即具有良好的抗车辙能力，但水稳定性稍差。

2.2第二阶段
针对沥青混合料的水稳定性差、冻融劈裂残留强度比达不到新规范技术要求这一缺点，从原材料收稿日期：2004-09-09
作者简介：陈旭（1972-），男，山东莱芜人，山东省路桥集团有限公司工程师.
山东交通学院学报年月第
卷
及级配类型同时入手，使用两种产地的原材料，根据美国高性能沥青路面（SUPERPAVE）设计理论，设计了一条级配曲线，其各筛孔通过量见表1。

图1目标配比设计级配曲线图
表1
筛孔/mm通过量/%
16.0100
13.293.0
9.578.0
SUPERPAVE设计级配
4.7543.5
2.3632.0
1.1824.0
0.618.3
0.311.0
0.157.6
0.0755.0
为使试验完全符合级配曲线，材料经拌和站加热烘干除尘，取样后按每个筛孔筛分，配出试验所需材料。

考虑到0.075mm筛孔对混合料影响较大，试验时弃用了混合料中的石粉，全部加入矿粉。

成型制件没有按配合比要求先求出最佳沥青用量，直接使用原AK-13A按新规范双面击实各75次。

由于时间紧，
设计求的4.5%最佳沥青用量，待水稳定性指标满足要求后再返回求最佳沥青用量。

经委托检测冻融劈裂指标满足要求（大于80%）。

结果证明与原材料无明显关联，而与级配类型有明显的相关性。

2.3第三阶段
根据试验结果，在八合同段试验室重新进行配合比的验证，经过共同探讨，根据SUPERPAVE级配理念，采用同济大学林绣贤教授所定的级配范围对各种原材料反复进行筛分得出目标配合比和生产配［3］。

合比
目标配合比1）
矿料级配为：10～16mm碎石:3～10mm碎石:0～5mm石屑:河砂:矿粉:布敦岩=32:37:12:13:2:4。

根据以上级配采用5.0%，结果见表2，得出5.5%，5.7%，5.9%，6.4%等5种沥青用量进行马歇尔试验，最佳沥青用量5.66%。

按最佳沥青用量5.7%制件进行浸水残留稳定度试验结果为96.2%。

可见目标配合比的矿料、级配及最佳沥青用量符合规范要求，能够满足工程需要。

目标配合比设计级配曲线见图2。

表2
沥青用量/%5.05.55.75.96.4
毛体积密度（/g/cm3）2.6412.5002.5102.5152.521
理论密度（/g/cm3）2.6672.6402.6282.6072.575
马歇尔试件试验结果
空隙率/%7.75.34.53.62.1
饱和度/%60.771.575.680.288.1
矿料间隙率
/%19.618.618.318.017.7
稳定度/kN15.2114.2213.8813.5012.86
流值/mm2.833.233.453.654.43
生产配合比2）
在目标配合比确定之后，则利用实际施工的拌和机进行施工配合比设计。

本工程采用SD2500型沥
第2期陈旭等：布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计37
青混凝土拌和机，按目标配合比设计的冷料比例上料、烘干、筛分，然后取样筛分。

经反复筛分得矿料级配为：（10～16mm）（5～10mm）（0～5mm）3#仓:2#仓:1#仓:矿粉:布敦岩=19:32:40:4.5:4.5。

生产配
合比设计级配曲线图如图3所示。

图2目标配合比设计级配曲线
图3生产配合比级配曲线
根据以上级配使用沥青拌和机实际生产4.5%，4.7%，5.0%，5.5%，5.7%，5.9%等多种沥青总用量的混合料，生产的沥青混合料全部做动稳定度试验和冻融劈裂试验。

经检测只有沥青用量为5.7%和但其饱和度又都超出65%～75%的范围。

反复研究后，认为总的沥青用量5.9%的2种混合料全部合格，
虽然是5.7%，但考虑到布敦岩中的沥青不可能全部析出，而其中所含的基质沥青只有4.64%（布敦岩沥青含量为20.0%）实际有效沥青饱和度不可能这么大，不超过标准值的上限75%是完全可能的；
同时考虑到沥青混合料的水稳定性（冻融劈裂）已不容许再降低基质沥青用量来追求较小的沥青饱和度，所以只采用5.7%的沥青用量进行验证，结果如表3。

表3
沥青用量/%5.75.7
毛体积密度（/g/cm3）2.5102.510
理论密度（/g/cm3）2.62622.626
空隙率/%4.44.4
马歇尔试件试验结果
饱和度/%75.976.0
矿料间隙率
/%18.218.2
0.5h稳定度/kN13.02-48h稳定度/kN-12.81
流值/mm3.23-
按最佳沥青用量5.7%制作标准试件进行浸水试验得残留稳定度为98.4%，动稳定度试验为3646次/min，冻融劈裂试验为82.2%均符合规范要求。

由以上结果得出，生产配合比的矿料级配及最佳沥青山东交通学院学报年月第卷用量符合规范要求，能够满足施工需要。

生产配合比验证3）
经检测混合料的实际级配在生产配合比级在本合同
K14+626-K14+800左副进行试验段的铺筑，
流值4.5mm、稳定度17.59kN、沥青饱和度78.1%、抽提配控制范围。

取样马歇尔指标为：空隙率3.9%、
油石比6.0%。

混合料各项指标满足规范要求，沥青混凝土路面摩擦系数、构造深度及渗水试验均满足规范要求，试验段取得圆满成功。

3结语
通过布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计和性能试验研究，证明布敦岩沥青对普通沥青混凝土具有良好的改性作用。

改性后沥青混凝土的高温稳定性、水稳定性能有明显提高，因而改善了路面的使用性能，延长了路面的使用寿命。

参考文献：
［1］JTJ058-2000，公路工程集料试验规程［S］.
［2］JTJ052-2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］.
［3］林绣贤.柔性路面结构设计方法［M］人民交通出版社，1988..北京：
TheProportionDesignofButoniteMastic
AsphaltModifiedAsphaltConcrete
CHENXu1，JIANGKai-ming2
（1.ShandongHighway&BridgeGroupCompanyLimited，Jinan，250021，China；
可编辑修改
2.ShandongTransportationSupervisionConsultantsCompany，Jinan，250032，China）
Abstract：ButoniteMasticAsphaltisanexcellentnaturalbituminousmaterial ，whichcanimprovetheperformanceofasphaltpavementwhenmixedwith conventionalasphaltmixture.TheproportionofButonitemasticasp haltmodifiedasphaltconcreteisdesignedbyusingthedesigntheory ofAmericanhigh-performanceasphaltpavement.Also，thismaterialwasappliedinanti-skiddingsurfaceofhighwaypaveme nt，whichshowedgooddurabilityandserviceperformance.
Keywords：ButoniteMasticAsphalt；proportion；design （责任编辑：李平）
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精品文档。