沥青混合料配合比设计方案(最佳配合比沥青混合料)
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主要内容
分级历史和理论；
沥青混合料设计；
产品的混合设计。
混合料级配设计的历史
级配理论
良好的级配是混合料性能的保证。严格按照混合料层要求设计配合比，施工中严格控制级配，是保证混合料性能的重要一步。
沥青混合料设计
测试准备
原材料的检测：首先要对原材料进行检测，检查原材料是否符合技术要求，为配合比设计提供基础数据。原材料测试主要包括以下内容：
总计
各种密度
性能指标
煤的分级试验
沥青试验，确定试验温度。
级配设计
055-79000 (JTG F40-2004)将密级配沥青混合料的类型分为粗粒型(C)和细粒型(F)。
055-79000 (JTG F40-2004)将灰度范围分为三个范围：
1、分级范围的规范；
2.工程设计的分级范围；
3、施工质量检验允许评分的波动范围。
注意规范中规定的分级范围，适用于全国，不同道路等级、不同气候条件、不同交通条件、不同等级的范围很广。不能直接领养！不适用于施工单位和监理单位！我们应该采用的是：工程设计级配范围。
本工程的设计级配范围由设计单位根据地理位置、交通等级、气候条件等确定。的道路，通过试验研究结合当地经验，并可由建设单位和编制单位采用。
必要时，本工程的设计级配范围可超过规范规定的级配范围。
级配曲线应为0.45次幂级配曲线。
分级设计步骤
1、首先确定工程分级范围；
2.在工程级配范围内设计三组不同的矿料级配，以达到最优使用；
3.用估算的最佳沥青含量试验三组级配，确定最佳级配；
4.选择五种最佳级配的沥青混合料进行试验。
估计最佳沥青含量
在我国规范中，混合料的级配设计采用级配范围法，即根据给定的工程设计级配范围，选取合理的级配曲线进行试验。
工程等级范围的调整和确定是一个复杂的过程，需要考虑交通、气候、层位要求、性能要求、施工要求等诸多因素。这个过程需要专业机构来完成。
混合设计
1.马歇尔方法设计
马歇尔法是我国设计中常用的方法，已使用多年，但存在固有缺陷。
2.Superpave旋转压实机法
Superpave沥青混合料体积设计的核心之一是使用Superpave旋转压实机(SGC)成型混合料试件，然后进行相关体积分析。哪个更符合实际情况。
马歇尔方法
对于压实工艺，与现场压路机的压实工艺不一致，在压实过程中容易造成骨料破碎。
双面压实75遍后，压实功与现场压路机相差甚远。
任何层位和交通等级的道路混合料应采用相同的压实标准。
Superpave旋转压实机法(SGC)
沥青混合料的密度随着压实遍数的增加而增加。和其他设计方法一样，混合料的设计是基于一定程度的压实功能，压实功取决于交通量。设计压实过程分为三个压实遍数，即初始压实遍数Nini、设计压实遍数Ndes和最大压实遍数Nmax。用初始压实遍数来评价混合料的压实特性，用最大压实遍数来限制设计混合料在交通量作用下的薄弱形状，使其在空隙率过小时不产生车辙和油泛。
压实次数之间的关系
我国《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004)体积计算体系已经与美国Superpave体积计算体系接轨，除了改性沥青混合料最大理论相对密度的差异外，没有太大的差异。
新的计算体系更符合混合料的实际情况，试验方法的统一更有利于质量控制
需要注意的是，在规范中，最小VMA的要求与空隙率和最大公称尺寸有关，不同的设计空隙率要求不同的最小VMA值。
此外，规范根据交通量水平、气候区域和位置对混合料的体积指标有不同的要求。
规范中最佳沥青含量的调整：
当预计炎热地区道路、高速公路和一级公路交通繁忙路段、山区道路坡度较大路段可能出现严重车辙时，建议在空隙率满足要求的范围内，将计算出的最佳沥青用量作为设计沥青用量减少0.1% ~ 0.5%。
对于寒冷地区的公路、旅游公路，最佳沥青含量可在OAC的基础上增加0.1% ~ 0.3%，以适当降低设计空隙率，但不应降低压实度要求。
确定最佳沥青含量的规范
当采用密骨架嵌级配混合料时，当马歇尔指标与集料比关系曲线中的稳定度和密度指标中有一个或两个不具有峰值时，可以用空隙率指标作为确定最佳沥青含量的标准，即设计空隙率对应的沥青含量为最佳沥青含量。然后检查其他指标是否符合要求。
Superpave最佳沥青含量的确定
用Superpave最佳沥青含量确定不同沥青含量的压实曲线
中国标准检验指标
高温稳定性：车辙试验的动态稳定性。
水稳定性：剩余稳定性与冻融劈裂强度之比
低温稳定性：低温弯曲试验的破坏应变要求
透水性：对透水系数的要求
此外，还需要检查最佳沥青含量下的粉胶比和有效沥青膜厚度。
用于水敏性评估的Superpave设计。
AASHTO T283“压实沥青混合料抗水损害”试验方法用于评估设计沥青混合料的水敏感性。
将6个试件按孔隙比分为两组，一组进行真空饱水冻融循环处理，另一组不进行处理，以两组试件的间接抗拉强度比大于80%作为判断是否存在水敏性的标准。
Superpave Level 1仅用于此评估，因为混合料的抗车辙能力是在旋转压实过程中评估的。
VMA标准发行
中国对VMA的研究是肤浅的。参考美国主要标准，但美国不同规格、不同年代、不同设计空隙的VMA标准不仅不同，而且一直在变。我们对VMA的研究很少，所以我们完全引用了美国标准。
马歇尔击实的空隙率比SUPERPAVE揉捏击实的空隙率大1%左右。在相同油石比下，马歇尔击实次数从75次增加到100次，VMA值约小1%。
实践证明，VMA是最重要的，但我们对它的把握很差，VMA很难调整，这是我们目前的困难。在美国也是这样。本来想定个2%的上限，实际上做不到。此外，不同的学者和机构对VMA有不同的规定。
VFA是由VMA和设计孔隙度计算的指数。注意，这里的VFA是有效沥青含量与VMA的比值。它不再是沥青总体积与总VMA的比值，所以不需要计算沥青的体积比。
根据VMA的最低要求，按设计空隙率计算的VFA范围明显偏小，应注意VFA的变化。例如，AC-20的设计空隙率为5%，最低VMA要求为14%。此时，VFA为64.3%，不符合65%的要求。
降低对VFA的要求是非常重要的。调查表明，中、下表层出现大量车辙，控制VFA抵抗车辙是有利的。特别是对于AC-25、AC-20等常用的结构层，希望大家能够重视。
粉胶比
当确定沥青的量时，粉末与粘合剂的比例是重要的。粉胶比实际上决定了沥青膜的厚度。如果粉胶比太小，路面会被油污染；过大的结合剂比例会减少有效沥青的量，削弱结合能力，导致沥青混合料的损失
当然，粉胶比过大也会影响施工性能。
最新研究
最新研究
1.混合料的设计是保证混合料性能最重要的一步，必须严格严谨。
2.对于沥青混合料，我们只实现了混合料的设计，离沥青混合料的设计还差得很远。
生产组合设计
概述
沥青拌和站生产配合比调试是路面技术服务的重要环节，调试质量的好坏将直接决定沥青混合料的性能指标能否满足要求，对沥青混合料的质量起主导作用。
生产配合比是在搅拌站经过二次筛选和除尘后用于指导生产的配合比。
生产配合比是混合料级配的最终确定，未经批准不得随意更改。
混合设计分为三个阶段。
目标混合设计阶段
生产组合设计阶段
生产配合比验证阶段-确定标准配合比
确定的标准配合比应经监理批准，不得随意更改。
认为目标混合比没有意义的想法是错误的：
用目标比例确定级配和混合料性能
严格控制各料仓不同物料的比例。
-生产配比设计
生产配合比应稳定，当出现较大变化时，应进行以下检查：
冷材料可变性
搅拌站计量系统
搅拌站筛选系统
热料仓比例复核
要特别注意0-3mm的热料仓，热料仓含有多个筛孔，细骨料对混合料的影响很大。
根据物料变化和含水率变化，跟踪和关注搅拌站的除尘效果，并进行调整。
沥青搅拌站介绍
-沥青拌和站是沥青路面施工的主要机械设备。其主要作用是将不同粒径的集料(石子)、填料(矿粉、水泥)和结合料(沥青)在一定温度下混合，制成符合要求的沥青混合料。
-目前市场上主要的沥青搅拌机械
外国品牌：
马里尼、日工、安麦等。
国产品牌：
德国、朱熹、无锡、薛涛等。
-沥青搅拌设备的分类
按工艺流程分为间歇式和连续式。
间歇式沥青搅拌站：各种原材料分批计量后投入搅拌机进行搅拌。一批成品混合料从搅拌机中排出，再混合下一批物料，形成一个循环操作过程。
沥青搅拌设备的分类
按生产能力可分为小型、中型和大型沥青混凝土搅拌设备。
小，即生产率在40t/h以下；
中型，即产能40 ~ 400t/h；
大型化，即产能在400t/h以上。
设备类型
沥青搅拌站的设备根据生产能力通常分为1000、2000、3000、4000、5000型。
解读：数字代表搅拌锅一次的产量(kg/45s-60s)。
-间歇式沥青拌和站的组成(十个系统)
冷料供应系统
干燥加热系统
材料提升系统
搅拌站控制系统
粉末供应系统
材料提升和储存系统
粉尘造粒系统
沥青导热油供应系统
燃油供应系统
压缩气体供应系统
-强制分批混合设备的组成图：
冷料仓的校准
-冷料仓的标定，其实就是确定每个冷料仓的进料比例，找到流量与骨料规格、出料口开度、带速之间的关系。在实际操作过程中，每个料仓的骨料规格和出料口的开度保持不变。因此，冷箱校准的核心是确定流量和速度。
-冷料仓标定的目的是使冷料的投料比与目标配合比更好地匹配，最大限度地减少级配的波动差异，以及待料和溢料的发生。
——过去对这项工作的忽视，造成生产配合比与目标配合比差距较大，沥青混合料生产过程不稳定，变化较大。
-校准程序：
1.级配符合
首先，有必要复核后院骨料的矿料级配，以便m
确定在一定表观速度条件下皮带的计算流量。
所需参数：指示速度；取样长度(米)；取样质量(kg)；含水量(%)
计算参数：计算流量(t/h)
特别提醒：
每个冷仓的皮带要设置三种不同的表观转速，分别测量参数：取样长度(2m，去掉头尾)、取样质量、含水量。骨料的计算流量可通过计算获得，从而可通过插值获得实际皮带的实际转速。
例如，在控制室设定一个固定的表观速度(先确定最大速度，以1/3、1/2、2/3最大速度为准，点太窄不具有代表性)，让1号冷料仓的皮带旋转(其他冷料仓皮带不旋转)，取一定长度(如1m)的骨料，称重其质量并测量其含水量，然后计算出骨料的计算流量(t
4.设置搅拌站的产量并计算骨料质量。
例如：
沥青拌和站的设定产量为260吨/小时，沥青材料为4.5%，因此骨料质量为
260-2604.5%=248.3
5.通过目标混合比计算每个冷料仓的实际流量。
例如：
1#仓骨料配合比为10%，骨料质量为248.3，因此1#仓骨料实际流量为248.310%=24.83。
6.以各冷仓的实际流量为横坐标，插值计算出各冷仓皮带的实际转速。
冷料仓流量曲线的标定
-测量秤的校准
沥青拌和站的标定分为静态标定和动态标定。静态标定是指计量单位对沥青搅拌站计量系统的静态标定。
动态校准是否可以理解为搅拌站设定值与实际称量值的偏差？
特别提示：
需要指出的是，目前的静态标定存在较大偏差，甚至可以说是不准确的。静态校准时，砝码应使用最大量程的50%以上，现在使用最大称量砝码，然后标准回退一半。
3.4生产配合比调试
-生产配比设计
根据饲料平衡原理，目标配合比指导下的生产配合比应是饲料平衡。当有大量溢出或等量材料时，应检查：
检查冷料的比例。
冷级配的变化
热料仓计量系统
切忌：人为调节热料仓比例，实现均衡给料。
-确定热箱的网眼-非常重要。
设置原则(包括砂石厂振动筛设置)
对应最大粒径——保证没有超粒径。
对应关键控制网格——混合料级配关键网格控制。
各仓库所用材料的比例-确保各仓库的平衡
考虑多层混合-减少换网时间。
设置筛孔应注意的原则
筛网的排列形式
振动筛振动曲线
振动筛的筛分效率
振动筛的筛型
热仓内的骨料经过二次筛分后，分为单个粒径(0-3mm除外)，应处于稳定状态，关键筛孔要控制好。热仓比例的变化会对关键筛孔产生很大的影响。
-生产配合比调试步骤：
1、配合比复合。
施工单位在现场取冷料并按规格筛选，测试密度，按目标配合比设计级配复合冷料，进行马歇尔击实，测试体积指标及相关性能，结果合适后方可调试生产配合比。
2、搅拌站生产设备检查
检查搅拌站的计量设备是否经过具有专门资质的部门校准。关键设备包括沥青秤、石秤、矿粉计量、水泥计量等。主要方法是查看计量证书是否齐全，询问计量手段是否科学。
3.冷箱校准
(1)冷料仓标定，确定不同料仓转速和流量之间的关系；
(2)现场备料、取料和筛选，根据目标mi配制各档位的冷料配比
2)沥青加热，70#基质沥青加热温度为145-155；SBS改性沥青加热温度为160 ~ 165；
3)按正常生产程序启动和投料；
4)第1 ~ 3块板为白色材料，废弃；
第四盘加入沥青和矿粉搅拌、刷涂、丢弃；
5号、6号、7号盘按1号、2号、3号级配生产沥青混合料，叉车接料。按上、中、下1/3取样，并测量温度。
5)试验内容：将获得的三级级配沥青混合料保温，当温度达到要求时，分别进行马歇尔击实试验和抽提试验。
6)测试目的：通过抽取测试，确定搅拌站各热料仓在不同称量重量下的计量误差；马歇尔击实试验初步估算了体积指标误差。
6.沥青含量的测定
1)确定生产配合比，估算三种沥青的含量。
2)按正常生产程序启动和进料。
3)第1 ~ 3块板为白色材料，废弃；
第四盘加入沥青和矿粉搅拌、刷涂、丢弃；
5、6、7根据确定的生产配合比，沥青用量按最佳用量0.3%、-0.3%%分别试拌。
最后，对每个热料仓进行取样和筛选。
4)试验内容：将得到的三种沥青含量的沥青混合料保温，当温度符合要求时，分别进行马歇尔击实试验和抽提试验。
5)试验目的：通过提取试验，验证搅拌站计量误差，确定生产配合比，为试验路的铺筑提供准备；通过马歇尔试验，确定生产配合比的沥青含量值，验证并消除拌和站沥青计量误差。
需要注意的事项
热箱筛选-精确取样
能够识别热料仓的正确性。
热料仓的物料物理特性
密度-注意骨料的降解。
热料仓的匹配
合理的材料配比
-热料仓的调试
工业化和实验室勾兑差别较大，其精确计量程度和冲击影响对比例有一定影响；
-热箱测量刻度的校准是非线性的；
系统偏差
抽样偏差
偏差控制
抽样偏差
系统误差
人为误差
材料的变化
测试偏差
全面找出等级变化规律，进行修正。也许校正后的分级曲线不理想，但提取结果是理想的。
沥青含量的调试
沥青测量误差
沥青计量与集料计量的综合偏差
最佳沥青含量的生产比例不一定与目标比例完全一致。
-除尘后的材料变化
-骨料降解
体积指数测量
马歇尔试验最佳沥青用量的调试。
混合物的理论最大相对密度
马氏密度
体积指数计算
卷状态验证
确定最佳沥青含量的生产比。
必要时进行性能检查。
需要注意的事项
二次除尘(闪光)的问题
抽样法
热箱取样
混合物取样
检测方法
压实温度和时间
提取-几种方法
生产配合比是模拟正常生产过程中混合料的生产，因此应由搅拌站在正常生产参数下完成，而不是室内小搅拌锅。
生产的配合比设计是在现场完成的，因此要求试验人员熟悉试验过程，熟练掌握试验操作。
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