DB14 T 676-2012 《嵌挤密实型沥青混合料组成设计规范》.pdf
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1、 ICS 93.080 E43 DB14 山西省 地方标准 DB 14/T 676 2012 嵌挤密实型 沥青混合料 组成 设计 规程 2012 - 11 - 26 发布 2012 - 12 - 26 实施 山西省质量技术监督局 发布 DB 14/T 6762012 I 目 次 前言 II 引言 . III 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义、符号及代号 1 4 材料 2 5 沥青混合料设计要求 4 6 配合比设计方法 6 附录 A(规范性附录) PG 性能分级规范 11 附录 B(资料性附录) PG 性能分级选择示例 13 附录 C(资料性附录) CEI、 TDI计算 14
2、 附录 D(规范性附录) 低温弯曲应变能密度试验及计算 . 16 附录 E(规范性附录) 沥青混合料水稳定性试验 . 18 附录 F(资料性 附录) 贝雷法计算示例 . 22 附录 G(资料性附录) 沥青混合料成型和指标计算 . 28 参考文献 32 DB 14/T 6762012 II 前 言 本标准依据 GB/T 1.1-2009的规则编写。 本标准由 山西省交通厅提出并归口 。 本 标准起草单位:山西省交通科学研究院,黄土地区 公路 建设与养护 技术交通行业 重点实验室。 本 标准主要起草人: 张晓燕 、 李文良 、 赵国珠 、 兰建丽 、 赵凯 、 孔繁盛 、 杜蓉华 、 张亚娟 、
3、王志强 、冯银富 、 任秉龙 、 苏 强 、 毕红艳 。 DB 14/T 6762012 III 引 言 山西省 气候冬寒 夏热 ,昼夜温差大 ,暴雨多;主要地形地貌为山岭重丘区,长陡纵坡多, 公路运输以 煤炭等资源输出为主,特重车辆多。嵌挤密实型沥青混合料具有高的抗高温永久变形能力和耐久性,但该类型混合料至今未得到普遍应用。 为适应山西省 超重交通荷载、气候温差变化大、极端气温持续时间长的地区 交通条件,提高路 面使用性能,为山西省长寿命重载沥青路面结构层设计、施工提供依据,有必要制定 嵌挤密实型 沥青混合料 组成 设计 规程 的山西省地方性技术规范和标准 。 DB 14/T 6762012
4、 1 嵌挤密实型沥青混合料组成设计规程 1 范围 本标准规定了 嵌挤密实型 沥青 混合料 的术语和定义 、 符号及代号、 材料、沥青混合料 设计 要求 、 配合比设计方法 。 本标准适用于 山西省境内沥青路面嵌挤密实型沥青混合料的组成 设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅 所 注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 JTG D50 公路沥青路面设计规范 JTG E20 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTG E42 公路工程集料试验规程 JTG F40 公路沥青路面施工技术规范 D
5、B14/T 160 公路改性沥青路面施工技术规范 3 术语 和定义、符号及代号 3.1 术语 和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1.1 嵌挤密实型 沥青混合料 按照嵌挤原则设计 , 含有足够的粗集料 并 经沥青胶浆和细集料填充空隙 形成的稳定 结构。 3.2 符号及代号 下列符号及 代号 适用于本标准 。 LSAM: 密级配型大粒径沥青混合料 (Large-Stone Asphalt Mixes)简称。 LTPP:长期使用性能 研究 ( Long Time Pavement Performance)简称。 Ne: 设计累计 当量 轴载作用次数, 考虑车道系数后,一个车道上的当量轴次总和
6、, 交通增长率按照15年计算 。 PG:美国沥青路用性能分级规范 (Performance Graded)简称。 SGC:沥青混合料旋转压实试验机 (Superpave Gyratory Compactor)简称。 AC : 级配空隙率和抗离析水平控制参数,控制粗集料 组成结构。 cFA : 级配空隙率控制参数,控制 2.36mm集料含量 。 DB 14/T 6762012 2 fFA : 级配空隙率控制参数 ,控制 0.6mm集料含量 。 CEI: 压实能量指数,反映了混合料在在铺筑过程中的可压实性 。 TDI: 密实能量指数,反映开放交通后混合料在交通荷载下的抗压密变形能力 。 Nini:
7、 初始旋转压实次数 ,次 。 Ndes: 设计旋转压实次数 ,次 。 Nmax: 最大旋转压实次数 ,次 。 GmmN初始 : N初始 次数时旋转压实试验的沥青混合料压实度 。 DA : 有效沥青膜厚度, m。 FB: 粉胶比 。 4 材料 4.1 沥青 4.1.1 沥青 的选择与评价 优先 采用 PG性能分级评价体系。条件缺乏时 宜 采用 DB14/T 160或 JTG F40中的相关规定进行。 4.1.2 采用 PG 性能分级评价体系 时, 沥青 的选择 应根据工程建设所在区域的 路面设计温度 、交通量和交通速度 进行。 4.1.2.1 应选择工程建设区域不少于 20年温度信息。 4.1.
8、2.2 采用连续 7天最热气温 , 按照公式( 1)换算路面设计基础计算高温;采用年最低极端气温,按照公式( 2)换算路面设计基础计算低温。 212102 6109251415002507803254 a i r.zHl o g.L a t.a i rTpavT . (1) 212102 52044252660040720561 a i rzHl o g.L a t.a i rTpavT . (2) 式中: pavT 表层以下位置路面温度, ; airT 空气高温或低温, ; Lat 项目所在地的 地理纬度, ; H 路表以下深度, mm; air 最热 7天平均气温或极端最低气温标准差, ;
9、 z 保证率系数,当保证率为 98%时, z =2.055。 注 1: 美国 PG 分级按照当地的 7d 最高平均气温、年极端最低气温、道路等级、交通荷载作用速度调整,规范将沥青分为 7 个高温等级和 7 个低温等级,高温从 46 82 ,低温从 -10 -46 ,每 6 为一级,超出上述等级的也可按 6 延伸。 4.1.2.3 具有 50%可靠度的路面高温设计温度 Tmax at 50%和低温设计温 度 Tmin at 50%以 相应结构层 表 面 下 20mm处计算。 DB 14/T 6762012 3 4.1.2.4 当路面高温设计温度和低温设计温度的可靠度取 98%时,路面高温设计温度
10、和低温设计温度按照 式( 3)和 式( 4)计算。 maxT at %98 = maxT at %50 + High2 Temp . (3) minT at %98 = minT at %50 - Low2 Temp . (4) 式中: maxT 20年以上年连续 7天路面平均最高温度的平均值, ; minT 20年以上年路面最低极端温度的平均值, ; High Temp 20年以上连续 7d平均最高气温的标准差, ; Low Temp 20年以上年最低极端气温标准差, 。 4.1.2.5 根据路面高温设计温度和低温 设计温度,按照附录 A、附录 B确定要求的沥青 PG等级。 4.1.2.6
11、根据交通量的大小和交通速度,按照表 1调整要求的沥青 PG等级。 表 1 交通量和交通荷载速率对高温 PG 等级的调整 设计 累计 当量 轴载作用次数Nea(次) 沥青 PG 等级调整 b 交通荷载速率 停滞交通 20km/h 慢速交通 20 70km/h 标准交通 70km/h Ne 0.3 106 2c 0.3 106 Ne 3 106 2 1 3 106 Ne 10 106 2 1 10 106 Ne 30 106 3 2 1 Ne3 0 106 3 2 1 a 设计累计 当量 轴载作用次数 Ne是按当前 年 交通量增长率 15年计算; b 1 个调整等级为 6 ; c 交通 量和交通荷
12、载速率 仅调整 深度少于 100mm 结构层的沥青 PG 高温等级 。 4.1.2.7 嵌挤密实型沥青混合料用沥青 PG 高温等级建议不低于 PG 64。 4.2 矿料 4.2.1 矿料由粗集料、细集料 (石屑、机制砂或天然砂 )、填料 (矿粉 )组成 。 4.2.2 石屑是石料场加工粗集料时通过 4.75mm或 2.36mm的筛下部分,其规格应符合表 2中 S15 、S16 要求 ; 机制砂 选用优质碱性石料生产,其级配应符合 S16 的要求。 4.2.3 矿粉须采 用洁净的 4.75mm以上石 灰岩碎石磨细石粉,矿粉应干燥、洁净,能自由地从矿粉仓流出,其规格 应符合表 3 的要求 ;其他填
13、料技术要求见 JTG F40或 DB 14/T 160。 4.2.4 未提到的 矿料 规格、质量技术要求见 JTG F40和 DB 14/T 160的相关规定 。 DB 14/T 6762012 4 表 2 沥青混合料用机制砂和石屑 规格要求 规格 公称粒径 (mm) 水洗法通过各筛孔的质量百分率 (%) 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 S15 0 5 100 90 100 60 90 40 75 30 55 14 40 2 20 0 7 S16 0 3 100 80 100 50 80 35 60 15 45 0 25 0 10 表 3 矿粉 规格
14、 要求 粒度范围 通过率( %) 试验方法 0.6mm 0.15mm 0.075mm 100 90 100 85 100 JTG E42 T 0351 5 沥青混合料 设计 要求 5.1 矿料级配 5.1.1 嵌挤密实型 沥青混合料 矿料级 配 应符合表 4嵌挤密实型沥青混合料设计控制关键点和 表 5合成级配检验 技术 要求。 表 4 嵌挤密实型 沥青 混合料 设计控制关键点 级配 类型 下列筛孔的通过率( %)(方孔筛) 37.5 31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 AC-13 Superpave12.5 上控
15、制点 100 100 73 46 8 下控制点 100 90 17 12 8 5 AC-16 上控制点 100 100 73 46 8 下控制点 100 90 17 12 8 5 LSAM-20 或 AC-20 上控制点 100 100 55 40 8 下控制点 100 90 16 12 8 5 LSAM-25 细型 上控制点 100 100 46 34 7 下控制点 100 90 13 10 7 4 LSAM-25 粗型 上控制点 100 100 73 46 34 7 下控制点 100 90 13 10 7 4 LSAM-20作为抗疲劳结构层。 DB 14/T 6762012 5 表 5 合
16、成级配检验 技术 要求 混合料类型 技术要求 AC cFA fFA AC-13 Superpave12.5 AC-16 - 0.50 0.68 0.50 0.68 LSAM-20 AC-20 - 0.50 0.68 0.50 0.68 LSAM-25 1.8 0.50 0.68 0.50 0.68 195919100 PPPAC . ; 59362 c PPFA ; 362 60f PPFA ; P 为各筛孔对应通过百分 率。 5.2 技术要求 5.2.1 沥青混合料设计要求 嵌挤密实型 沥青混合料 宜 采用旋转压实法成型试件, 配合比设计指标 符合表 6技术要求。 表 6 嵌挤密实型 沥青混
17、合料 配合比 设计 技术 要求 GmmN (最大理论密度 %) 矿料间隙率 VMA,( %) 有效沥青 饱和度 VFA,( %) 有效沥青膜 厚度 DA ( m ) 粉胶比 FB 密实能量 指数 CEI 交通密实 指数 TDI Nini=8 Ndes=100 Nmax=160 89 96 98 Sup12.5、 AC-13、 AC-16: 14 16 65 75 7 1.0 1.6 选用 较小 值 选用 较 大值 LSAM-25: 11 13 LSAM-20 或 AC-20: 12 14 注 1: CEI和 TDI计算见 附录 C。 5.2.2 配合比验证技术要求 嵌挤密实型沥青混合料应满足表
18、 7沥青混合料配合 比验证技术要求。 表 7 沥青混合料配合比验证技术要求 试验项目 单位 技术要求 试验方法 马歇尔试验 (最佳沥青用量 时 ) 空隙率、矿料间隙率、饱和度、稳定度、流值 / 符合 JTG F40 和 DB14/T 160 相关技术要求 JTG E20 T 0702 T 0704 T 0709 车辙试验 动稳定度 次 /mm 符合 JTG F40 和 DB14/T 160 相关技术要求 JTG E20 T 0719 DB 14/T 6762012 6 表 7 沥青混合料配合比验证技术要求 (续) 试验项目 单位 技术要求 试验方法 低温弯曲试验 弯曲应变能密度 kPa PG
19、低温等级 10 16 22 28 34 附录 D 试验温度() 0 -6 -12 -18 -24 6 水稳定性试验 干湿间接抗拉强度比 % 80 附录 E 渗水试验 渗水系数 ml/min 符合 JTG F40 和 DB14/T 160 相关技术要求 JTG E20 T 0730 6 配合比设计 方法 6.1 配合比设计 步骤 嵌挤密实型沥青混合料 的配合比设计应通过 目标配合比设计 、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段,确定沥青混合料的材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量、毛体积密度。本规范目标配合比 流程图 见图 1,应按本规范规定进行 最佳沥青用量条件下 马歇尔试验及各项配合比设
20、计检验。生产配合比设计可参照本方法进行。 6.2 目标配合比设计 6.2.1 一般规定 6.2.1.1 混合料拌和应 采用小型沥 青混合料拌和机进行。 6.2.1.2 配合比设计从工程实际使用的 材料中取代表性样品。 6.2.2 初选 级配 6.2.2.1 沥青混合料设计级配 宜 根据 表 8路面结构型式选择 。 表 8 推荐的沥青面层结构形式 结 构 层 厚度 (cm) 三层式 双层式 磨耗层 4 AC-13 AC-13 Superpave12.5 Superpave12.5 SMA-13 SMA-13 5 AC-16 AC-16 SMA-16 SMA-16 中间层 8 10 LSAM-25
21、 抗疲劳层 6 8 LSAM-20 LSAM-20 AC-20 AC-20 DB 14/T 6762012 7 目标配合比设计流程图 6.2.2.2 对高速公路和一级公路,宜在工程设计级配范围内计算 3组粗细不同的沥青混合料配合比,绘制设计级配曲线 , 按 表 4、 表 5和附录 F初选级配。当反复调整不能满意时,宜更换材料设计。 6.2.2.3 如大体相当的工程使用情况有地方经验可循,可据此 初步拟定级配,然后 按表 4、 表 5和附录 F调整 确定 级配 。 6.2.3 选定级配预估沥青用量试拌 根据当地的实践经验为 3种不同配合比的 沥青混合料 预估适宜的沥青用量,分别制作 3种级配的
22、SGC试件。 6.2.4 设计级配确定 6.2.4.1 采用 式 ( 5) 确定试拌混合料空隙率为 4%时 的预估沥青 含量。 如选定级配不合理重新拟定 评估 VV, VMA, VFA、有效沥青膜厚度、粉胶比、 CEI、 TDI,优选级配 等体积指标 评估 VV, VMA, VFA、有效沥青膜厚度、粉胶比、最大压实次数检验确定最佳沥青用量 对选定级配以 4 组沥青用量成型 SGC 试件 沥青混合料的类型 规范规定的矿料级配关键控制点 根据级配关键控制点和 CA 、FAc 、 FAf 选用 3组不同级配 进行马氏、车辙、低温弯曲、水稳定性试验完成配合比设计检验 材料选择、取样 其他材料、外掺剂等
23、 材料试验 粗集料、细集料、矿粉 沥青或改性沥青结合料 确定试验温度 对选择的每一设计级配,初选沥青用量,拌和混合料,分别制作 SGC 试件 测定试件毛体积相对密度 确定理论最大相 对密度 普通沥青用真空法 改性沥青用计算法 或 提交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量等 DB 14/T 6762012 8 VVPP bib 44.0预估 (5) 式中: 预估bP 预估沥青用量, %; biP 初始试拌沥青用量, %; VV N设计 次数 下 的 空隙率, %。 6.2.4.2 依据表 6,在 预估bP 条件下(即 各级配沥青混合料达到 4%空隙率 条件 时 ) 评估 N 初始 次数
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