Company

LOGO

矿质混合料的设计方法矿质混合料的设计方法矿质混合料的设计方法矿质混合料的设计方法

道路材料课题组董泽蛟

道路材料课题组董泽蛟

主要内容

1 组成材料的技术要求组成材料的技术要求

2 沥青混合料的技术标准沥青混合料的技术标准

3 矿质混合料的设计矿质混合料的设计

4 最佳用油量的确定最佳用油量的确定

矿质混合料设计目的

根据目标级配范围的要求，确定各种集料在矿质混合料中的合理比例

合理比例的确定方法

合理的目标级配范围

要素

组成材料的技术要求

适用范围技术要求

AA沥青沥青

集料规格技术要求粘附性破碎面

BB粗集料粗集料

技术要求集料规格

CC细集料细集料

技术要求

DD矿粉矿粉

沥青的适用范围

A

各个等级各个层次

C

三级及三级以下

B

高速公路及一级公路下面层、二级以下各个层次、特殊的基质沥青

沥青的技术要求见表 5.2

指标 单位

高速公路及一级道路 其它等级

道路 试验方法表面层 其它层次

压碎值，不大于 ％ 26 28 30 T0316

洛杉矶磨耗值，不大于 ％ 28 30 35 T0317

表观相对密度，不小于 － 2.60 2.50 2.45 T0304

吸水率，不大于 ％ 2.0 3.0 3.0 T0304

坚固性，不大于 ％ 12 12 - T0314

针片状颗粒含量按照配合比设计的混合料，不大于

其中粒径大于 9.5mm ，不大于其中粒径小于 9.5mm ，不大于

％％％

151218

181520

20--

T0312

0.075mm 通过率 ( 水洗法 ) ，不大于 ％ 1 1 1 T0310

软石含量，不大于 ％ 3 5 5 T0320

粗集料的技术要求粗集料的技术要求

规格名称

公称粒径

通过下列筛孔（ mm ） 的质量百分率（％）

106 75 63 53 37.5 31.5 26.5 19 13.2 9.5 4.75 2.36 0.6

S1 40-75 10090-100

- - 0-15 - 0-5

S2 40-60 10090-100

- 0-15 - 0-5

S3 30-60 10090-100

- -0-15

-0-5

…..

S12 5-10 10090-100

0-15

0-5

S13 3-10 10090-100

40-70

0-20

0-5

S14 3-5 10090-100

0-15

0-3

沥青混合料用粗集料规格沥青混合料用粗集料规格

粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求

雨量气候区 1 ( 潮湿区 )

2( 湿润区 )

3( 半干区 )

4( 干旱区 )

试验方法

年降雨量 (mm) >10001000 ～

500500 ～ 250 <250 附录 A

粗集料磨光值 PSV 不小于高速公路、一级公路表面层 42 40 38 36 T0321

粗集料与沥青粘附性不小于高速公路、一级公路表面层高速公路、一级公路的其它层次及其它等级公路的各个层次

54

44

43

33

T0616 T0663

项目 单位 高速公路、一级公路

其他等级公路 试验方法

表观相对密度，不小于 - 2.5 2.45 T0328

坚固性，不大于 % 12 － T0340

0.075mm 含量 ( 水洗法 ) ，不大于 % 3 5 T0333

砂当量 SE ，不小于 % 60 50 T0334

亚甲蓝值 MBV ，不大于 g/kg 25 － T0346

棱角性 ( 流动时间 ) ，不小于 s 30 － T0345

沥青混合料用细集料质量要求

沥青混合料用天然砂规格

筛孔尺寸， mm

通过各筛孔的质量百分率，％

粗砂 中砂 细砂

9.5 100 100 100

4.75 90 ～ 100 90 ～ 100 90 ～ 100

2.36 65 ～ 95 75 ～ 90 85 ～ 100

1.18 35 ～ 65 50 ～ 90 75 ～ 100

0.60 15 ～ 30 30 ～ 60 60 ～ 84

0.30 5 ～ 20 8 ～ 30 15 ～ 45

0.15 0 ～ 10 0 ～ 10 0 ～ 10

0.075 0 ～ 5 0 ～ 5 0 ～ 5

沥青混合料用机制砂或石屑规格

规格

公称粒径mm

通过各筛孔 (mm) 的质量百分比，％

9.5 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 0.075

S15 0 ～ 5 100 90~100 60~90 40~75 20~55 7~40 2~20 0~10

S16 0 ～ 3 - 100 80~100 50~80 25~60 8~45 0~25 0~15

沥青混合料用矿粉质量要求 项目 单位 高速公路、

一级公路 其他等级公路 试验方法

表观相对密度，不小于 - 2.5 2.45 T0352

含水量，不大于 % 1 1T0103 烘干

法级配范围 <0.6mm <0.15mm <0.075mm

%%%

10090~10075~100

10090~10070~100

T0351

外观 - 无团料结块 -

亲水系数，不大于 - <1 T0353

塑性指数，不大于 % <4 T0354

热安定性 - 实测记录 T0355

沥青混合料的技术标准

热拌沥青混合料的种类

密级配沥青混合料关键性筛孔通过率

不同类型沥青混合料矿料级配范围及技术要求

热拌沥青混合料的种类

混合料类型

密级配 开级配 半开级配

公称最大粒径，

mm

连续级配 间断级配 间断级配沥青碎

石沥青混凝土

沥青稳定碎石

沥青玛蹄脂碎石

排水式沥青磨耗层

排水式沥青碎石基层

特粗式 - ATB-40 ATPB-40 37.5

粗粒式- ATB-30 ATPB-30 31.5

AC-25 ATB-25 ATPB-25 26.5

中粒式AC-20 SMA-20 AM-20 19

AC-16 SMA-16 OGFC-16 AM-16 16

细粒式AC-13 SMA-13 OGFC-13 AM-13 13.2

AC-10 SMA-10 OGFC-10 AM-10 9.5

砂粒式 AC-5 AM-5 4.75

设计空隙率，％ 3~5 3~6 3~4 >18 >18 6~12 -

密级配沥青混合料关键性筛孔通过率

混合料类型

公称最大粒径mm

特征筛孔mm

粗型密级配 细型密级配

名称 关键筛孔通过率，％ 名称 关键筛孔通过

率，％

AC-25 26.5 4.75 AC-25C <40 AC-25F >40

AC-20 19 4.75 AC-20C <45 AC-20F >45

AC-16 16 2.36 AC-16C <38 AC-16F >38

AC-13 13.2 2.36 AC-13C <40 AC-13F >40

AC-10 9.5 2.36 AC-10C <45 AC-10F >45

不同种类沥青混合料级配范围及技术要求

级配范围

技术标准

AC-5 ～ 25

SMA-10 ～ 20

OGFC-10 ～ 16

ATB-25 ～ 35

AM-10 ～ 20

ATPB-25 ～ 35

名词解释

VV- 空隙率MS- 马歇尔试验稳定度FL- 马歇尔试验流值AC-20F 公称最大粒径 19mm的细型密级配沥青混凝土AC-20C 公称最大粒径 19mm的粗型密级配沥青混凝土VMA- 矿料间隙率VFA- 沥青饱和度VCA- 粗集料骨架间隙率

沥青混合料性能技术要求 -高温性能气候条件与技术指标 相应于下列气候分区所要求的动稳定度 ( 次 /mm)

试验方法七月平均最高气温 (℃) 及

气候分区

＞ 30 20 ～ 30 ＜ 20

1. 夏炎热区 2. 夏热区 3. 夏凉区

1-1

1-2

1-3

1-4 2-1 2-2

2-3 2-4 3-2

普通沥青混合料

非改性 , 不小于

800 1000 600 800 600

T0719

改性 , 不小于 2400 2800 2000

2400 1800

SMA 混合料

非改性 , 不小于

1500

改性 , 不小于 3000

OGFC 混合料 1500( 一般交通路段 ) 、 3000( 重交通路段 )

沥青混合料性能技术要求 -低温性能

气候条件与技术指标

相应于下列气候分区所要求的破坏应变 ()

试验方法年极端最低气温

( )℃ 及气候分区

<-37.0 -21.5 ～ -37.0 -9.0 ～ -21.5

>-9.0

1. 冬严寒区

2. 冬寒区 3. 冬冷区

4. 冬温区

1-1 2-1 1-2 2-2 3-2 1-3 2-3 1-4 2-4

普通沥青混合料，不小于

2600 2300 2000

T0728改性沥青混合料，

不小于3000 2800 2500

沥青混合料性能技术要求 -水稳定性气候条件与技术指标 相应于下列气候分区所的技术要求 ( ％ )

试验方法年降雨量 (mm) 及气候分区

>1000 500 ～1000

250 ～ 500 <250

1. 潮湿区 2. 湿润区 3. 半干区 4. 干旱区

浸水马歇尔试验残留稳定度，不小于，％

普通沥青混合料非改性 不小于 80 75

T0790改性 不小于 85 80

SMA 混合料非改性 不小于 75

改性 不小于 80

冻融劈裂试验残留强度比，不小于，％

普通沥青混合料非改性 不小于 75 70

T0729改性 不小于 80 75

SMA 混合料非改性 不小于 75

改性 不小于 80

混合料类型 单位 渗水系数技术要求，不大于 试验方法

密级配沥青混凝土，不大于

mL/min 120

T 0730SMA 混合料，不大于 mL/min 80

OGFC 混合料，不大于 mL/min 实测

沥青混合料渗水系数技术要求

矿质混合料级配设计步骤

Phase one确定 HMA 类型

Phase one确定 HMA 类型

Phase two确定 HMA 级配范围

Phase two确定 HMA 级配范围

Phase three矿料配合比计算Phase three

矿料配合比计算

道路等级、路面类型、结构层位

道路等级、路面类型、结构层位

根据 Phase one查表根据 Phase

one查表1.组成材料原始数据测

定

1.组成材料原始数据测

定3.配合比的调整

3.配合比的调整

2.组成材料配比计算

2.组成材料配比计算

试算法

A(i) B(i) C(i) M(i)a X a Y a Z=a

X Y Z=100

M(i) M(j)

A(i) C(j)

a aY=100- 100 100

a a

筛孔尺寸

碎石分计筛余

石屑分计筛余

矿粉分计筛余

按累计筛余计级配范围

按累计筛余计级配范围

中值

按分计筛余计级配范围

中值

16.0 - - - 0 0 0

13.2 5.2 - - 0 ～ 5 2.5 2.5

9.5 41.7 - - 12 ～ 30 21.0 18.5

4.75 50.5 1.6 - 32 ～ 52 42.0 21.0

2.36 2.6 24.0 - 47 ～ 64 55.5 13.5

1.18 - 22.5 - 59 ～ 76 67.5 12.0

0.6 - 16.0 - 70 ～ 82 76.0 8.5

0.3 - 12.4 - 78 ～ 88 83.0 7.0

0.15 - 11.5 - 84 ～ 92 88.0 5.0

0.075 - 10.8 13.2 92 ～ 96 94.0 6.0

<0.075 - 1.2 86.8 - 100 6.0

试算法

筛孔尺寸

粗集料（碎石） 细集料（石屑） 填料（矿粉） 矿质混合料 规范要求级配范围通过百分

率

原来级配分计筛余

采用百分率X

占混合料的百分率

原来级配分计

筛余

采用百分率Y

占混合料的百分率

原来级配分计筛余

采用百分率

占混合料的百分率

分计筛余

累计筛余

通过百分

率

1 2 3 4 ＝2×3

5 6 7 ＝5×6

8 9 10 ＝8×9

16.0

41.62

51.5 6.9

100 100

13.2 5.2 2.2 2.2 2.2 97.8 95 ～100

9.5 41.7 17.4 17.4 19.6 80.4 70 ～88

4.75 50.5 21.0 1.6 0.8 21.8 41.4 58.6 48 ～68

2.36 2.6 1.0 24.0 12.4 13.4 54.0 46.0 36 ～53

1.18 22.5 11.6 11.6 66.4 33.6 24 ～41

0.6 16.0 8.2 8.2 74.6 25.4 18 ～30

0.3 12.4 6.4 6.4 81.0 19.0 12 ～22

0.15 11.5 5.9 5.9 86.9 13.1 8 ～ 16

0.075 10.8 5.6 13.2 0.9 6.5 93.4 6.6 4 ～ 8

<0.075 1.2 0.6 86.8 6.0 6.6 100 - -

校核 100 41.6 100 51.5 100 6.9 100

筛孔尺寸

碎石通过百分

率（％）

石屑通过百分

率（％）

矿粉通过百分

率（％）

设计级配范围

(%)

16 100 - - 100

13.2 94.8 - - 95 ～100

9.5 53.1 100 - 70 ～ 88

4.75 2.6 98.5 - 48 ～ 68

2.36 　 74.1 - 36 ～ 53

1.18 - 51.6 - 24 ～ 41

0.6 - 35.9 - 18 ～ 30

0.3 - 23.5 - 12 ～ 22

0.15 - 12 100 8 ～ 16

0.075 - 1.8 88.8 4 ～ 8

<0.075 - 　 　

练习题练习题1. 计算每种集料的分计筛余1. 计算每种集料的分计筛余

2. 计算级配范围的中值2. 计算级配范围的中值3. 计算级配范围的中值的分计筛余3. 计算级配范围的中值的分计筛余4. 采用试算法计算碎石、矿粉和石屑所占的比例4. 采用试算法计算碎石、矿粉和石屑所占的比例

5. 计算合成级配5. 计算合成级配

6. 验证所得级配是否满足要求6. 验证所得级配是否满足要求

正规方程法（线性规划法）集料筛孔

各种集料 各种集料的用量级配范围中值

1 2 … n X1 X2 … Xn

1 P11 P21 … Pn1 P11·X1 P21·X2 … Pn1·Xn M1

2 P12 P22 … Pn2 P12·X1 P22·X2 … Pn2·Xn M2

… … … … … … … …

k P1k P2k Pnk P1k·X1 P2k·X2 Pnk·Xn Mk

11 1 21 2 31 3 n1 n 1

12 1 22 2 32 3 n2 n 2

1k 1 2k 2 3k 3 nk n k

P X P X P X P X M

P X P X P X P X M

P X P X P X P X M

L

L

L

图解法 ( 修正平衡面积法 )

横坐标 15cm ，纵坐标 10cm ，对角线为中值，由中值通过率得筛孔尺寸

图解法

图解法

材料名称筛（方孔筛）孔尺寸（ mm ）

16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

通过百分率（％）

原材料级

配

碎石 100 93 17 0

石屑 100 100 100 84 14 8 4 0

砂 100 100 100 100 92 82 42 21 11 4

矿粉 100 100 100 100 100 100 100 100 96 87

各种矿料在混合料中的级配

碎石 31.0 （ 31.0 ）

28.8 （ 28.8 ）

5.3 （ 5.3 ） 0 （ 0 ）

石屑 30.0 （ 26.0 ）

30.0 （ 26.0 ）

30.0 （ 26.0 ）

25.2 （ 21.8 ）

4.2 （ 3.6 ）

2.4 （ 2.1 ）

1.2 （ 1.1 ） 0 （ 0 ）

砂 31.0 （ 37.0 ）

31.0 （ 37.0 ）

31.0 （ 37.0 ）

31.0 （ 31.0 ）

28.5 （ 34.0 ）

25.4 （ 30.3 ）

13.0 （ 15.5 ）

6.5 （ 7.8 ）

3.4 （ 4.1 ）

1.2 （ 1.5 ）

矿粉 8.0 （ 6.0 ）

8.0 （ 6.0 ）

8.0 （ 6.0 ）

8.0 （ 6.0 ）

8.0 （ 6.0 ）

8.0 （ 6.0 ）

8.0 （ 6.0 ）

8.0 （ 6.0 ）

7.9 （ 5.8 ）

7.0 （ 5.2 ）

合成级配 100 （ 100 ）

97.8（ 97.8

）74.3 （ 7

4.3 ）58.8 （ 6

4.2 ）40.7 （ 4

3.6 ）35.8 （ 3

8.4 ）22.2 （ 2

2.6 ）14.5 （ 1

3.8 ）11.3 （ 9

.9 ）8.2 （ 6.

7 ）

规范要求的级配范围 100

95 ～100

70 ～88

48 ～68

36 ～53

24 ～41

18 ～30

12 ～22

8 ～16

4 ～ 8

沥青混合料最佳用油量的确定AA

试件的制备

BB物理指标的测定

CC

力学指标的测定

DD马歇尔试验结果分析

EE沥青混合料性能检验

物理指标的定义

视密度 -水中重法

理论密度

as w

a w

m

m m

1 2

1 2

100 at w

n a

n a

PP PP P

'' 'b1 2

1 2

100t w

n

n a

P PP P

油石比油石比

含油量含油量

物理指标的定义

空隙率 VV

沥青体积百分率 VA

(1 ) 100%s

t

VV

b s

a w

PVA

(100 )a s

a a w

PVA

P

含油量含油量

油石比油石比

物理指标的定义

矿料间隙率 VMA（除去集料体积后剩余体积占总体积的百分率）

沥青饱和度 VFA（沥青体积占矿料骨架体积以外空隙部分的百分率）

VMA VV VA

100%VA

VFAVMA

力学指标的测定

马歇尔稳定度MS

马歇尔流值 FL （以 0.1mm计）

马歇尔模数 T

10MST

FL

马歇尔试验结果分析

1a 2a

马歇尔试验结果分析

3a

1 1 2 31

( )3

OAC a a a

马歇尔试验结果分析

马歇尔试验结果分析

2 min max1

( )2

OAC OAC OAC

1 21

( )2

OAC OAC OAC

最佳用油量的确定

热区、重交通

0.5%OAC2

热区、重交通

0.5%OAC2

寒区、低等级道路

0.3%OAC2

寒区、低等级道路

0.3%OAC2

沥青混合料性能检验

考试题型

填空题符号题简答题论述题绘图题计算题说明题

Company

LOGO祝学业顺利祝学业顺利