编号：0501079-1
连盐高速公路断级配橡胶
沥青混合料AR-AC13Ⅰ目标配合比设计报告
江苏省交通科学研究院
中心试验室 二OO六年八月
连盐高速公路断橡胶沥青混合料AR-AC13Ⅰ目标配合比设计报告 编号：0501079-1
一、 概述
根据橡胶沥青课题计划安排，课题组对连盐高速公路断级配橡胶沥青混合料AR-AC13Ⅰ进行了目标配合比设计。本次橡胶沥青混合料室内配合比设计依据美国Arizona Test Method 815方法及本院关于断级配橡胶沥青混合料的研究成果进行设计，并结合我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求进行了水损害性能、高温性能验证和低温抗裂性能验证。
二、原材料
本次配合比设计所用集料为连云港中德石料厂生产的玄武岩，橡胶沥青由金邦公司加工；外掺剂采用海螺P.O 32.5级水泥。各种原材料技术指标分别见表2-1、表2-2和表2-3。
表2-1 集料及水泥密度
矿 料 1# 料 2# 料 3# 料 4# 料 矿 粉 水 泥 表观相对密度 3.026 3.024 3.025 3.020 毛体积相对密度 2.812 2.792 2.792 2.769 吸水率（%） 2.515 2.748 2.759 3.111 2.707 2.700 -- -- -- -- 注﹡水泥密度采用厂家提供值。
表2-2 橡胶沥青密度
橡胶沥青 密度（g/cm3） 1.040 表2-3 各种矿料和矿粉的筛分结果
筛孔 矿料 1#料 2#料 3#料 4#料 矿粉 通 过 方 孔 筛 的 百 分 率 （%） 16.0 100 100 100 100 13.2 96.1 100 100 100 9.5 25.6 99.4 100 100 4.75 0.7 3.2 98.6 100 2.36 0.5 0.4 4.9 82.4 1.18 0.5 0.4 0.6 51.0 0.6 0.4 0.4 0.5 31.9 0.3 0.4 0.4 0.5 17.4 0.15 0.3 0.4 0.5 11.2 0.075 0.2 0.3 0.4 6.9 100 100 100 100 100 100 100 99.9 99.2 89.2 江苏省交通科学研究院中心试验室 第 1 页 共 6页
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三、沥青混合料配合比设计
本次配合比设计沥青混合料为AR-AC13Ⅰ型。 1、混合料级配
AR-AC13Ⅰ混合料级配范围见下表。
表3-1 AR-AC13Ⅰ混合料级配（不含外掺剂）
上限 下限 通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%） 16 100 100 13.2 100 85 9.5 75 55 4.75 42 22 2.36 24 12 0.075 3 0 根据相关工程经验，经过多次配合比调试和击实试验，初选级配见表3-2。
表3-2 级配的组成设计结果
级配类型 （1#:2#:3#:4#） ARAC-13Ⅰ (47：22：5：26) 通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%） 16.0 100 13.2 98.2 9.5 64.9 4.75 32.0 2.36 22.0 1.18 13.6 0.6 8.6 0.3 4.8 0.15 0.075 3.2 2.0
100908070通过率（％） 级配上限级配下限设计级配 605040302010
00.0000.5001.0001.5002.0002.5003.000 0.075 2.36 4.75 9.5 13.2 16筛网尺寸（mm）筛孔尺寸（mm） 图3-1 AR-AC13设计级配曲线
2、初试级配马歇尔试验
结合橡胶沥青实体工程经验和安峰山玄武岩的技术特点，本次配比选择初试油石
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比为8.6%（双面击实75次制作试件）。试验结果见表3-3。
表3-3 初试级配的马歇尔试验结果
级配 类型 ARAC-13Ⅰ 要求 油石比（%） 8.6 / 理论密度（g/cm3） 2.531 / 毛体积密度（g/cm3） 2.392 / 空隙率(%) 5.5 4.5~6.5 VMA（%） VFA（%） 21.2 ≥19.0 74.11 70-85 由表3-3可知，初选级配满足技术要求。 3、确定最佳橡胶沥青用量
采用4种油石比确定最佳橡胶沥青用量，双面各击实75次成型马歇尔试件，计算各组试件密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度，最后将成型的试件进行马歇尔稳定度试验。试验结果列于表3-4。
表3-4 沥青混合料马歇尔试验结果
级配 类型 油石比 （%） 稳定度流值VMA (%) 空隙率 （%） VFA (%) 毛体积 密度2.366 2.379 2.391 2.398 / 理论 密度2.568 2.551 2.534 2.518 / （kN） （0.1mm） 5.78 5.99 6.41 5.44 宜≥6.0 33.2 36.2 39.0 42.8 20-50 （g/cm3） （g/cm3） 7.5 8.0 AR-AC13 8.5 9.0 要求 21.26 21.20 21.16 21.30 ≥19 7.9 6.7 5.7 4.8 4.5~6.5 63.0 68.2 73.3 77.6 70-85
稳定度(kN)7.00流值(0.1mm)4540353025207.58油石比(%)8.596.506.005.505.007.68.1油石比(%)8.6江苏省交通科学研究院中心试验室 第 3 页 共 6页
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空隙率(%) 98.587.576.565.554.543.537.58油石比(%)8.5990.085.080.075.070.065.060.055.050.045.0饱和度(%)7.58油石比(%)8.59 VMA，％21.42.4021.3密度(g/cm3)2.39 21.2 21.12.382.377.588.5油石比(%)92.367.5油石比8(%)8.59图3-2 稳定度、密度、流值、空隙率、饱和度、VMA与油石比的关系 AR-AC13Ⅰ型橡胶沥青混合料的空隙率要求为5.5±1%，根据7.5%、8.0%、8.5%、9.0%四个油石比的体积性质，通过图表插值法（见图3-2）得到空隙率5.5%时对应的油石比为8.58 %，结合相关工程经验，取最佳沥青用量为8.6%。由表3-3，油石比为8.6%时其它指标（VMA、VFA、稳定度、饱和度等）均满足设计要求。
四、沥青混合料抗水损害试验
为了检验断级配橡胶沥青混合料的抗水损害性能，分别进行了设计油石比下沥青混合料的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，试验结果见表4-1、表4-2。
（1）浸水马歇尔试验
表4-1 浸水马歇尔试验结果
混合料类型 AR-AC13 空隙率（%） 5.69 马歇尔稳定度（kN） 6.29 浸水马歇尔稳定度（kN） 5.51 残留稳定度SO （%） 87.6 要求 （%） ≥85 （2）冻融劈裂试验
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表4-2 冻融劈裂试验结果
混合料类型 AR-AC13 空隙率（%） 6.39 非条件劈裂强度（MPa） 0.4092 条件劈裂强度（MPa） 0.3409 劈裂强度比（%） 83.3 要求（%） ≥80 五、动稳定度试验
试验条件：在60±1℃，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验橡胶沥青混合料的高温稳定性，动稳定度试验结果如表5-1所示。
表5-1 车辙试验动稳定度
混合料 类型 AR-AC13 油石比 （%） 8.6 1 5727 车辙动稳定度（次/mm） 2 5250 3 3938 平均 4972 要求 ＞3000 六、低温抗裂性检验
表6-1 小梁弯曲试验结果（－10℃）
试件编号 1 2 3 4 5 平均 最大荷载 (kN) 跨中挠度 （mm） 抗弯拉强度（MPa） 劲度模量（MPa） 破坏应变 （με） 要求 （με） 0.92 0.85 0.79 0.96 0.98 0.90 0.59 0.46 0.59 0.71 0.67 0.60 8.61 7.92 7.32 7.93 8.25 8.00 2904.5 3456.7 2470.1 2114.6 2311.6 2651.5 2964.5 2290.8 2964.8 3748.8 3567.8 3107.4 ≥2000 七、结论
通过混合料级配调试和相关验证试验，表明所设计的AR-AC13Ⅰ型断级配橡胶沥青混合料型的抗水损害性能、高温稳定性能和低温抗裂性能均满足技术要求，可作为连盐高速橡胶沥青试验路生产配合比调试的依据。
矿料配合比及设计油石比如表7-1所示。
表7-1 矿料配合比及设计油石比
混合料 类型 AR-AC13Ⅰ 1# 47.0 下列各种矿料所占比例（%） 2# 22.0 3# 5.0 4# 26.0 水泥（外掺） 2.0 油石比 （%） 8.6
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中心试验室 2006年8月16日
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