沥青混合料碎石集料级配图
沥青路面施工手册——3级配碎石底基层
3 级配碎石底基层
3.1 一般规定
3.1.1级配碎石底基层施工期的日最低气温应在5 C以上，严禁雨天施工。3.1.2 若路基移交后未及时施工，路面单位应对路槽进行修整和检测，达到规范要求方可开始施工水稳层。
3.1.3应严格控制底基层厚度和高程，其路拱和超高应符合设计要求。
3.1.4级配碎石底基层应采用集中厂拌法拌制混合料，并使用摊铺机摊铺。3.1.5级配碎石底基层应在最佳含水量下进行碾压，直到达到按重型击实试验法确定的要求压实度：底基层96％。
3.1.6本工程级配碎石底基层设计厚度为20cm，一次铺筑完成。
3.1.7 应合理组织施工，确保级配碎石结构层施工后能封闭交通，避免表层在车辆的行驶作用下松散。
3.1.8 级配碎石底基层施工每个工作面主要机械设备最低要求见表3-1
表3-1 级配碎石底基层施工主要机械设备最低要求
3.2 材料要求
3.2.1集料
1、级配碎石所用石料的压碎值要求：不大于28%。集料必须清洁，不含有
机物、块状或团状的土块、杂物及其他有害物质。
2、集料单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。级配碎石底基层集料应预先筛分成31.5mm～19mm、19～9.5mm、9.5mm～4.75mm及4.75mm～0mm四种规格。各种规格集料中超尺寸数量不得超过10%，欠尺寸数量不得超过15%。
3、集料质量应符合表3-2的规定。
表3-2 级配碎石用集料质量技术要求
4、合成的颗粒组成应符合表3-3的要求，碎石中针片状颗粒总含量应不超过18%。
表3-3 级配碎石级配组成
注：①集料的筛分按照《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)的规定采用水洗法进行。
沥青混合料级配
16.5
16.5 16.5 16.5 16.5 15.4 8.1 3.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
5.2
5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 4.7 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.0
19.2
19.2 19.2 19.2 19.2 19.2 19.2 19.2 13.4 7.1 4.7 2 1.2 0.7
31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
100
89.7 27.6 2.5 0.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
100 100 93.7 63.6 15 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
100 100 100 100 93.1 48.7 20.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
100 100 100 100 100 90.7 4 2.1 1.6 1.4 1.2 1 0.6
100 100 100 100 100 100 100 69.7 36.7 24.2 10.5 6.4 3.9
31.5 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75
19
31.5
26.5
沥青混合料配合比设计
▪ （二）配合比设计 ▪ 该目标配合比设计级配类型为细粒式AC—13C
型密级配沥青混合料，依据《公路沥青路面施工技 术规范》JTG F40—2004的规定，采用马歇尔试验 配合比设计方法。
OAC1=（ a1 +a2+ a3）／3 =5.50%
②如果所选择的沥青用量范围 未能涵盖沥青饱和度的要求 范围，只取a1、a2、a3计算
③对所选择试验的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰值（最大值 经常在曲线的两端）时，可直接以目标空隙率所对应的沥青用量a3作为 OAC1，但OAC1必须介于OACmin～OACmax的范围内。否则应重新 进行配合比设计
马歇尔 试验
集料筛分 （水洗法）
预估计算 沥青用量
确定工程 级配范围
沥青与集料 相对密度测定
目标配合比与生产配合比都是 两方面的设计，二者有何区别？
目标配合比与生产配合比设计关系图
取样冷料筛分
矿料通过皮带输入 提升到拌和楼 振动筛二 拌和楼干燥筒加热 热料仓 次筛分热料
图解法确定 冷料比例
通过调整控制室皮带 转速达到设计比例
取 分 级
热 料 筛 分
图解法确定 热料比例
目标配合比
生产配合比
沥青混合料配合比设计
——通过所作垂线与级配中值直线的交点 ，作水平线，在纵坐标上截得的距离为相应骨料 的用量。
可整理ppt
17
可整理ppt
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例题2、试用图解法设计某高速公路用细粒式沥 青矿质混合料的配合比。
已知： （1）有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿料，各集
料通过百分率列于表中。
（2）设计级配范围按《沥青路面施工及验收规 范》沥青混凝土混合料细粒式AC13-I要求的级 配范围和中值列于表中。
优势骨料2：矿粉——优势粒径为＜0.075mm 则混合料中矿粉含量：
Z= aM( ＜ 0.0.75)/ aC(＜ 0.0.75)= 6.0/85.3 = 7.0%
（3）计算石屑在矿质混合料中的含量Y
Y= 1 - X – Z = 50.9% （4）校核、计算、调整。
如何校核？原则是什么？
可整理ppt
12
基本原理：
（1）设有A、B、C三种集料，欲配制级配为M的矿质混合 料，A、B、C在混合料中百分比分别为X、Y、Z，则：
X + Y + Z = 100
（2）设集料A、B、C中某粒径i颗粒含量分别为aA(i)、aB(i) 、aC(i)，混合料M相应颗粒含量为aM(i)，则：
XaA(i) + YaB(i)+ ZaC(i)= aM(i)
沥青用量表示：
第六章 沥青混合料
（5）沥青用量的影响 沥青用量以形成薄膜并充分粘附集料颗
粒表面为最优，此时沥青胶浆具有较好的黏 聚力。
沥青用量过多，黏聚力反而下降，沥青 只会起润滑剂作用，易出现车辙现象。
沥青用量过少，混合料易产生疏松，不 易压实。
（6）使用条件的影响（外因） 环境温度↑，沥青粘聚力↓ ，抗剪强度↓； 形变速率↑，沥青粘聚力↓ ，抗剪强度↓。
二、沥青混合料的技术性质和技术标准 1、技术性质 ★ （1）高温稳定性 定义：高温条件下承受重复荷载，不产生 显著变形（车辙、拥包和波浪）的能力。 评价方法：
马歇尔稳定度试验
车辙试验
① 马歇尔稳定度试验
101.6mm×63.5mm 圆柱体试件
测定沥青混合料试件的破坏荷载和抗变形能力。 主要指标：
良好的级配，形成骨架，增加集料
之间的嵌挤力；
采用粗糙、有棱角、近似正方体的矿料
（3）沥青与矿料的交互作用 沥青在矿料表面形成“结构沥青”，与矿
料之间有较强的粘结力，“结构沥青”外的是 “自由沥青” 。
• 以“结构沥青”接触的 两颗粒，粘聚力较大
• 以“自由沥青”接触的 两颗粒，沥青混合料粘 聚力较小
（3）骨架-密实结构 采用间断型密集配矿料配制。 既具有足够的粗集料形成骨架，又有足够
的细集料和沥青胶浆填满骨架空隙。 特点：兼具上述两种结构的优点，是较为
沥青混合料—沥青混合料概述(土木工程材料)
蒋经理
王经理
沥青混合料的结构
密实-骨架结构
间断密级配的沥青混合料，既有一定数量的 粗集料形成骨架结构，又有足够的细集料填 充到粗集料之间的空隙中去。特点：密实度、 强度和稳定性都比较好，是较理想的结构类 型。
蒋经理
王经理
1）良好的力学性能： 2）噪声小 3）良好的抗滑性 4）施工效率高，维护方便
沥青混合料的特点
沥青混合料路面存在的缺点：沥青材料易老化，导致沥青混合料路面变脆，产 生裂缝，强度降低，温度稳定性差，产生车辙、波浪、推移等现象。
沥青混合料的分类
公称最大粒径 1.特粗式沥青混合料 2.粗粒式沥青混合料 3.中粒式沥青混合料 4.细粒式沥青混合料 5.砂粒式沥青混合料
学习情境：沥青混合料
沥青混合料概述
沥青混合料的定义
沥青混合料(asphalt mixtures)是以沥青材料为胶结料，级配合格的矿质混合料为 骨架，按设计配合比，在一定温度下经拌和而成的高级路面材料。沥青混合料 经摊铺、碾压成型。即成为各种类型的沥青路面。
沥青混合料的特点
沥青混合料是现代高等级路面的主要材料，之所以能发展成为高等级路面最主 要的材料是由于它具有以下优点：
沥青混合料的分类
3、按照矿质混合料的级配类型进行划分 1）连续密级配沥青混凝土混合料：该类沥青混合料的主要特点是级配采用连续密 级配，空隙率比较低。①密级配沥青混凝土混合料（Dense Asphalt Coarse-Graded Mixes, AC)，可适用于任何面层结构；②密级配沥青稳定碎石混合料（Asphalttreated Permeable Base, ATB)与前者的区别是公称最大粒径较大，通常＞26.5mm， 主要适用于基层；③当公称最大粒径≥37.5mm时，也称为大粒径沥青混合料 （Large-Stone Asphalt Mixes，LSAM）。
沥青路面用沥青混合料的分类
第七章沥青混合料的组成设计
沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。然而，沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。
沥青混凝土与碎石的主要区别如下：
●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很
少量的中等大小的集料组成。
●沥青混凝土的强度与砂／填料／沥青成份的劲度即沥青砂浆有关；为了砂浆
要有足够的劲度，制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料；至于沥青碎石的强度，主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力，因此可以用较软等级的沥青。
●由于沥青混凝土含的填料比例很大，也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹
覆，因而沥青用量较高；而沥青碎石含细小的集料少，因此用以裹覆集料的沥青少量也够了；沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。
●沥青混凝土的空隙率低，基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐
久；沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性，并不如前者耐久。从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中，使用的沥青等级愈来愈硬，沥青、矿料和砂的含量增加，粗集料含量减少。
图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线
§7．1道路沥青混合料的种类与性质
7．1．1沥青混凝土
用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的，但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好，因此有较强的抗自然侵蚀能力，故寿命长、耐久性好，适合作为现代高速公路的柔性面层。从国外以及国内的工程实践来看，以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。
沥青混合料生产配合比组成设计 (ac-16)
沥青混合料生产配合比组成设计
分项工程：SBS改性沥青下面层
级配类型：AC-16CⅠ-C改进型
试验日期：2013年12月
生产配合比设计说明
一、生产配合比组成设计依据
1、至快速通道改建工程AC-16C型沥青混合料目标配合比。
2、公路沥青路面施工技术规范（JTG F40—2004）
3、公路沥青路面设计规范（JTG D50—2006）
4、公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）
5、公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）
二、原材料检测与确定
1、沥青：采用高新材料股份有限公司SBS I-C改性沥青；
2、集料：采用水泥石料厂生产的石灰岩碎石，经过二次筛分，1仓（0-4mm）
2仓（4-7mm）3仓（7-11mm）4仓（11-18mm）共计4仓。4仓毛体积
相对密度为2.670，表观相对密度为2.719。3仓毛体积相对密度为2.639，表观相对密度为 2.687。2仓毛体积相对密度为 2.608，表观相对密度
2.662。1仓表观相对密度为2.695，毛体积相对密度2.642。
3、填料：采用建材有限公司生产的石灰岩矿粉，矿粉表观相对密度为2.837。
三、沥青混合料试验
1、混合料级配试验：4仓：3仓：2仓：1仓：矿粉=5：7：24：21：7：33：
3
2、沥青混合料马歇尔试验：在确定目标配合比为4.8%基础上分别配制了
4.6%，4.8%，
5.0%，三组油石比的混合料进行马歇尔试验。
3、沥青混合料最佳油石比选定：分别测定了三组试件的密度，稳定度，流
值。并计算空隙率，沥青体积百分率，粒料间隙率，饱和度。试验结
沥青路面市政图集
级配碎石 级配砾石 泥结碎石 填隙碎石
层位
稳定类 型 集料
特重交通 压实度 （％） ≥ 98 － ≥ 97 ≥ 96 抗压强度 （MPa ） 3.5～4.5 － ≥2.5 ≥2.5
重、中交通 压实度 （％） ≥98 － ≥97 ≥96 抗压强度 （MPa） 3～ 4 － ≥ 2.0 ≥ 2.0
高温气候区 气候区名称 近 30 年最热月 平均最高气温 (℃ )
1 夏炎热区 >30
2 夏热区 20~30
3 夏凉区 <20
低温气候区
1
2 冬寒区 –37.0～– 21.5
3 冬冷区 – 21.5~–9.0
4 冬温区 >–9.0
气候区名称 冬严寒区 近 30 年极端 最 低 气 温 <– 37.0 (℃ )
劈裂强 配合比或规格 抗压模量 E（MPa） 度б 要求 弯沉计算 弯拉计算 （MPa） 4% 5％ 7:13:80 8:17:80 4:3:25:68 10:30:60 12% 8% 6％ 1300 1500 1300 1500 1000 750 650 400 250 400 320 220 170 3600 3600 3600 3600 1850 2400 1700 1200 － － － － － 0.5 0.5 0.7 0.65 0.35 0.25 0.25 0.25 － － － － －
沥青混合料种类·分类·典型级配曲线
连续密级配
连续开级配
间断级配
沥青混合料的典型组成结构
沥青混合料的分类与特性
三种结构类型混合料的级配组成
悬浮密实型
连续密级配
骨架空隙型
连续开级配
间断级配
骨架空隙型
5.1.1.1 沥青混合料的组成结构
⑴ 悬浮密实结构 级配特点：连续密级配，细集料多，粗集料较少，
悬浮于细集料中，不能形成嵌挤骨架，空隙率较小 使用特点：密实耐久、高温稳定性较差
σT=∑△T×S(t)×γ(T）
低温拉伸劲度S(t） •直接抗伸试验 •弯曲蠕变试验试验 温度收缩系数γ(T)
• 低温收缩试验
③ 预估断裂温度Tk
应力与温度的关系
蠕变试验
第一阶段－蠕变迁移阶段 第二阶段－蠕变稳定阶段 第三阶段－蠕变破坏阶段
蠕变速率（1/s/MPa）
speed
( 2
1 ) /(t2 0
沥青混合料性能的评价方法与指标
5.1.2.1 高温稳定性
定义：高温条件下， 沥青混合料在荷载作 用下抵抗永久变形的 能力
强度或模量
温度
高温稳定性
高温稳定性评价方法与评价指标
1）评价方法
⑴ 马歇尔稳定度——稳定度与流值马歇尔试验 ⑵ 车辙试验——动稳定度车辙试验 ⑶ 简单性能试验
蠕变试验 重复荷载试验 剪切试验
5.1.1 沥青混合料组成结构和强度形成原理
1沥青混合料配合比设计2021.05
2.3沥青混合料配合比设计方法（三阶段）
3生产配合比验证阶段。拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试 验段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察空隙率的 大小，由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料合成级配 中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔 的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在 0.3mm~0.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比，宜再次进行 车辙试验和水稳定性检验。 4确定施工级配允许波动范围。根据标准配合比及质量管理要求中各 筛孔的允许波动范围，制订施工用的级配控制范围，用以检查沥青 混合料的生产质量。
沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）
目标配合比设计阶段（优选材料、矿料级配、最佳OAC，供拌和机确 定冷料仓的供货比例、进料速度及试拌使用）
生产配合比设计阶段（确定各热料仓配合比，供拌和机控制室用） 生产配合比检验阶段（通过试拌试铺，确定施工温度；机械组合；施
工工艺；虚铺系数；生产用标准配合比和最佳油石比；建立钻芯法与 核子仪的检测密度的相关性。）
2.2路用技术要求
2必须在规定的试验条件下进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验 检验沥青混合料的水稳定性，并同时符合表5.3.4-2中的两个要求。 达不到要求时必须按要求采取抗剥落措施，调整最佳沥青用量后 再次试验。
沥青混合料配合比设计方法（马歇尔法）
沥青混合料种类·分类·典型级配曲线
适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符 合规定级配的矿料与沥青结合料拌合而成的 混合料的总称
沥
沥青
青 玛
蹄
脂
集料
沥青路面的种类
⑴ 层铺法 表面处治：喷洒沥青→洒布集料→压实
——厚度1.0~3.0cm
贯入式：粗集料→喷洒沥青→洒布填隙细集料→压实
——厚度4.0~8.0cm
⑵ 拌和法 沥青混合料拌和→摊铺→压实
Байду номын сангаас
连续密级配
连续开级配
间断级配
沥青混合料的典型组成结构
沥青混合料的分类与特性
三种结构类型混合料的级配组成
悬浮密实型
连续密级配
骨架空隙型
连续开级配
间断级配
骨架空隙型
5.1.1.1 沥青混合料的组成结构
⑴ 悬浮密实结构 级配特点：连续密级配，细集料多，粗集料较少，
悬浮于细集料中，不能形成嵌挤骨架，空隙率较小 使用特点：密实耐久、高温稳定性较差
－
－
16
AC-13 SMA-13 AM-13 OGFC-13
－
－
13.2
细粒式
AC-10 SMA-10 AM-10 OGFC-10
－
－
9.5
砂粒式
AC-5
－
－
－
－
－
第五章沥青混合料配合比设计
——数解法和图解法 已知条件： （1）各种集料的筛分析试验结果； （2）设计要求：技术规范规定或理论计算得 到的矿质混合料级配范围
——迫近表5-6的级配中值
数解法
基本原理：
（1）设有A、B、C三种集料，欲配制级配为M的矿质混合 料，A、B、C在混合料中百分比分别为X、Y、Z，则：
步骤2：将碎石、石屑、砂和矿粉的级配曲线绘制 于图中
步骤3：确定各集料所占比例。
步骤4、根据图解法求得的各集料用量百分率，列表 进行校核计算如表
步骤5、0.3mm和0.6mm通过量偏低，0.075mm通过量 偏高。配合比调整，碎石X=31%，石屑Y=26%，砂 Z=37%，矿粉W=6%
步骤6、将调整后合成级配绘制于规范要求级配曲线中
采用沥青用量为6.0%和5.6%制备试件，浸水48h后测定马 歇尔稳定度
（5）抗车辙试验 同样采用沥青用量6.0%和5.6%进行车辙试验
两种沥青混合料的动稳定度均大于800次/mm ，符合要求。OAC=6.0%混合料耐久性好， OAC=5.6%时抗车辙能力强
2）确定矿质混合料的级配范围 依据附表确定AC-13Ⅰ型沥青混凝土的矿质混合料级配范围
3）矿质混合料的配比设计及校核
2、沥青最佳用量的确定
1）试件成型 采用AH-70沥青。依据附表 AC-13Ⅰ型沥青混凝土的
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1.18 24 14 15.7 18 19.8
2.36 26 15 18.1 21.4 23.9
4.75 34 20 24.3 27.9 30.7
9.5 75 50 67.2 68 69.5
矿料级配曲线
累计质量通过百分率（%）
100 80
60
40 20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
筛孔尺寸（mm）
Fra Baidu bibliotek设计
2.36 0.1 0.4 1.1 14.5 83.4 100.0 0.0 0.2 0.4 0.0 7.5 10.0 18.1 15~26 20.5 1.18 0.1 0.4 0.6 6.2 58.8 100.0 0.0 0.2 0.2 0.0 5.3 10.0 15.7 14~24 19.0 0.6 0.1 0.4 0.5 2.4 35.3 100.0 0.0 0.2 0.2 0.0 3.2 10.0 13.5 12~20 16.0 0.3 0.1 0.3 0.5 1.3 18.7 100.0 0.0 0.1 0.2 0.0 1.7 10.0 12.0 10~16 13.0 0.15 0.1 0.3 0.4 1.0 10.3 99.9 0.0 0.1 0.2 0.0 0.9 10.0 11.2 9~15 12.0 0.075 0.1 0.3 0.3 0.8 6.5 88.3 0.0 0.1 0.1 0.0 0.6 8.8 9.7 8~12 10.0
级配1
10
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矿料级配组成设计
材料规格 原 AC-25 1#料 1#料 材 料 规 格 2#料 3#料 4#料 矿粉 混 AC-25 1#料 1#料 合 料 级 配 2#料 3#料 4#料 矿粉 合成级配 规范要求 规范中值 组成比例 (%) 100 100 100 100 100 100 0 43 38 0 9 10 100 31.5 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 0 43 38 0 9.0 10.0 100 100 100.0 26.5 92.1 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 0.0 43.0 38.0 0.0 9.0 10.0 100.0 100 100.0 19 0.7 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 0.0 43.0 38.0 0.0 9.0 10.0 100.0 100 100.0 16 0.1 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 0.0 43.0 38.0 0.0 9.0 10.0 100.0 100 100.0 13.2 0.1 91.4 100.0 100.0 100.0 100.0 0.0 39.3 38.0 0.0 9.0 10.0 96.3 90~100 95.0 9.5 0.1 24.2 99.5 100.0 100.0 100.0 0.0 10.4 37.8 0.0 9.0 10.0 67.2 50~75 62.5 4.75 0.1 0.9 12.9 95.1 100.0 100.0 0.0 0.4 4.9 0.0 9.0 10.0 24.3 20~34 27.0
线
通过率上限(%)
通过率下限(%)
实际通过率(%)
13.2 100 90 96.3 96.4 96.6
16.0 100 100 100.0 100 100
19.0 100 100 100.0 100 100
26.5 100 100 100.0 100 100
31.5
通过率上限(%) 通过率下限(%) 级配3 级配2
矿料级配曲线
100 90
80
70 60
50
40 30 20
20
10 0
筛孔（mm) 0.075 通过率上限(%) 12 通过率下限(%) 8 级配3 9.7 级配2 9.9 级配1 10.1
0.15 15 9 11.2 11.6 11.9
0.3 16 10 12.0 12.7 13.3
0.6 20 12 13.5 14.9 16