计算法与实验法相结合确定沥青混合料最佳油石比
HMA和SMA最佳油石比快速确定法
Gsb
2. 599 2. 590 2. 596 2. 596 2. 599 2. 851 2. 648
Gb 按(3) 式 计 Qbe
Gsa
1. 034 1. 034 1. 03 1. 03 1. 03 1. 029 1. 034 3. 865 4. 642 4. 873 4. 873 4. 867 4. 432 4. 289 2. 649 2. 644 2. 65 2. 648 2. 652 2. 898 2. 701
关键词 : 最佳油石比 ; 集料毛体积相对密度 ; 集料表观相对密度 ; 集料有效相对密度 ; 沥青 相对密度
1 沥青混合料的体积分析 混合料的组成配比设计 , 包括沥青混凝土 、水泥
混凝土等都是体积配比设计 , 然后换算为质量比 , 供 工程使用 。不过水泥混凝土类的集料在混合料中可以 吸饱水泥浆 , 故集料处于表观密度状态 , 体积分析比 较简单 , 而沥青混合料类集料的表面空隙不能吸满沥 青而残余部分空隙成为新的闭口空隙 , 故集料处于有 效密度状态 , 使体积分析比较复杂 。
度 Gsb计算的最大理论密度偏低 , 使 v 值也偏小所致 。
0. 724 0. 585 5. 458 5. 18 5. 20
0. 731 0. 569 5. 442 5116 5. 30
0. 728 0. 592 5. 459 5118 5. 10
0. 779 0. 457 4. 889 4166 4. 70
0. 735 0. 565 4. 854 4163 4. 70
式中 W ———为集料面干吸水率 ,
W = (1/ Gsb - 1/ Gsa) ×100 ( %) 。
表 1
不同类别沥青混合料 Gse检验
沥青混合料配合比设计方法
沥青混合料配合比设计方法Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】嘉兴市春秋建设工程检测中心有限责任公司 CQ/Q040530-2003沥青混合料配合比设计方法批准人：状态：持有人：分发号：2003年11月1日批准 2003年11月25日实施地址：浙江省嘉兴市南湖经济开发区春园路电话：、2600330 传真：沥青混合料配合比设计方法1.沥青混合料配合比设计基本原则对于高速公路和一级公路沥青路面的上面和中面层的沥青混凝土混合料进行配合比设计时，应通过车辙试验机对抗车辙能力进行检验。
在温度60℃、轮压条件下进行车辙试验的动稳定度，对高速公路不小于800次/㎜，对一级公路应不小于600次/㎜沥青碎石混合料的配合比设计应根据实践经验和马歇尔试验的结果，经过试拌试铺论证确定。
高速公路和一级公路的热拌沥青混合料的配合比设计应遵照下列步骤进行：±%等三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。
2.矿质混合料的配合组成设计矿质混合料配合组成设计的目的，是选配一个具有足够密实度、并且有较高内摩阻力的矿质混合料。
可以根据级配理论，计算出需要的矿质混合料的级配范围；但是为了应用已有的研究成果和实践经验，通常是采用规范推荐的矿质混合料级配范围来确定。
按现行规范《沥青路面施工及验收规范》（GB500092—96）中规定，按下列步骤进行；确定沥青混合料类型沥青混合料的类型，根据道路等级、路面类型及所处的结构层位，按表2选定。
确定矿质混合料的级配范围根据已确定的沥青混合料类型，查阅规范推荐的矿质混合料级配范围表即可确定所需的级配范围。
矿质混合料配合比计算沥青混合料类型表2根据各组成材料的筛析试验资料，采用图解或试算（电算）法，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例。
计算得的合成级配应根据下列要求作必要的配合比调整。
a)通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使㎜、㎜和㎜筛孔的通过量尽量接近设计级配防卫的中限；b)对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路等交通量大、轴载重的道路，宜偏向级配范围的下（粗）限。
沥青混合料油石比试验
沥青混合料油石比试验（一）射线法：适用于热拌热铺沥青混合料路面施工时的沥青用量检测使用，以快速评定拌和厂产品质量。
（二）离心分离法：本方法适用于热拌热铺沥青混合料路面施工时的沥青用量检测）以评定拌和厂产品质量。
此法也适用于旧路调查时检测沥青混合料的沥青用量，用此法抽提的沥青溶液可用于回收沥青，以评定沥青的老化性质。
1）准备工作（1）在拌和厂从运料卡车采取沥青混合料试样，放在金属盘中适当拌和，待温度稍下降至100℃以下时，用大烧杯取混合料试样质量1000-1500g左右（m）（粗粒式沥青混合料用高限，细粒式用低限，中粒式用中限），准确至0.1g。
（2）如果试样是路上用钻机法或切割法取得的，应用电风扇吹风使其完全干燥，置微波炉或烘箱中适当加热后成松散状态取样，但不得用锤击以防集料破碎。
2）试验步骤（1）向装有试样的烧杯中注入三氯乙烯溶剂，将其浸没，记录溶剂角量浸泡30min，用玻璃棒适当搅动混合料，使沥青充分溶解。
注：也可直接在离心分离器中浸泡。
（2）将混合料及溶液倒人离心分离器，用少量溶剂将烧杯及玻璃棒上的粘附物全部洗入分离容器中。
（3）称取洁净的圆环形滤纸质量，准确至0.01g。
注意，滤纸不宜多次反复使用，有破损者不能使用，有石粉粘附时应用毛刷清除干净。
（4）将滤纸垫在分离器边缘上，加益紧固。
在分离器出口处放上回收瓶，上口应注意密封，防止流出液成雾状散失。
（5）开动离心机，转速逐渐增至3000r／min，沥青溶液通过排出口注人回收瓶中，待流出停止后停机。
（6）从上盖的孔中加入新溶剂，数量相同。
稍停3-5min后，重复上述操作，如此数次直至流出的抽提液成清彻的淡黄色为止。
（7）卸下上盖，取下圆环形滤纸，在通风橱或室内空气中蒸发后放人105℃±5℃的烘箱中干燥，称取质量，其增重部分（m2）为矿粉的一部分。
③将容器中的集料仔细取出，在通凤橱或室内空气中蒸发后放人：105℃±5℃的烘箱中烘干（一般需4h），然后放人大干燥器中冷却至室温，称取集料质量（m1）。
第五章_第四节沥青混合料最佳用油量的确定 (1)解析
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4.2 为什么要确定最佳沥青用量
➢ 沥青用量过多
泛油
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车辙
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推移、拥包
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4.2 为什么要确定最佳沥青用量
➢对沥青混合料强度影响
= c + (tan
沥青混合料 沥青粘结 集料嵌挤
的强度 c
交 互 沥青性质 作 用
集料性质
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4．在矩形图上绘制出各集料的通过百分率的筛分曲线 5．按照各集料曲线重叠、相接、相离三种情况确定各集料的用量比例 6．合成级配， 7. 校验、调整
矿质混合料组成设计
第四节 沥青混合料最佳沥青用量确定
WHAT
WHY
HOW
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4.1 最佳沥青用量（OAC）
沥青用量
沥青占沥青混合料的比例 油石比：沥青占集料及矿粉之和的比例
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4.2 为什么要确定最佳沥青用量
稳高定色温性
低香温
抗裂性
水温味定性
耐久性
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色
香
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味
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4.2 为什么要确定最佳沥青用量
➢沥青用量过少
松散
坑槽
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X aM i 100 a Ai
• (2)计算B集料在矿质混合料中的用量,设B集料中占优势粒径的粒径尺寸为j,其含量为 aB(j),混合料M中该粒径要求的分计筛余百分率为aM(j),则B在混合料中的用量(Y)为
Y aM j 100 aB j
沥青混合料油石比设计方法
马歇尔设计方法
试验所用的仪器设备主要有马歇尔试仪、恒温 水槽、烘箱、天平、温度基、开尺 马歇尔自动试验 仪包括主机、测力装 置、流值测量装置、 打印装置及相关附件。
马歇尔设计方法
原理和步骤：
1、准备工作 (1) 按标准击实法成型马歇尔试件，其尺寸应符合规范规定，一组试 件的数量最少不得少于4个。 (2) 量测试件的直径及高度。 (3) 按规范规定的方法测定试件的密度、计算有关物理指标。 (4) 将恒温水槽调节至要求的试验温度。
沥青体积法
综合确定总油石比
混合料中总的沥青用量应包括被集料 吸收的沥青、成膜沥青和自由沥青，即沥 青膜厚法确定结构油石比和空隙体积法确 定自由油石比方法中确定的沥青用量之和 。
沥青体积法
关于沥青体积法的讨论
沥青体积法运用了混合料中沥青膜的 厚度估算和空隙率反推沥青用量的方法， 得出的油石比最大。此方法优点在于试验 量较小且易于操作，但是由于细集料比表 面积较大，因此会造成空隙率反推自由沥 青用量时重复计算了一部分细集料表面的 成膜沥青，因此结果偏大，准确性还有待 提高。
最大粘结力法
最大粘结力法的原理
最大粘结力法
依据莫尔强度理论，沥青浑浑燃料的抗 压强度R和抗拉强度r取决于其内摩阻力φ 和粘结力C：
由此可以推出： 即沥青混合料 黏结力C可以通过抗压强度R和抗拉强度r的 乘积来确定，即可用R和r的乘积为指标来 确定最佳油石比。
最大粘结力法
最大粘结力法确定油石比的步骤：
沥 青 体 积 法
沥青膜厚法确定 结构油石比
空隙体积法确定 自由油石比
沥青体积法
沥青膜厚法确定结构油石比
沥 青 混 合 料 中 沥 青 的Βιβλιοθήκη 组 成1.被集料表面吸收的部分
沥青混合料空隙率的选定及最佳油石比快速确定法的应用
沥青混合料空隙率的选定及最佳油石比快速确定法的应用摘要：该文论述了沥青混合料设计空隙率为何要选定为4%，并对我国沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)中有关设计空隙率VV和最小矿料间隙率VMA规定进行了讨论，最后对《华东公路》“HMA和SMA最佳油石比快速确定法”进行工程实例论证。
关键词:空隙率、矿料间隙率、最佳油石比快速确定。
1 设计空隙率VV空隙率VV决定于沥青混合料的最大理论相对密度rt和沥青混合料试件的毛体积相对密度rf，即VV=(1-rf/rt)*100%最大理论相对密度应用抽真空法测定，而试件的毛体积相对密度应用表干法测定，才能得出正确的结果。
那么在沥青混凝土路面设计中应采用多大的空隙率作为设计空隙率呢？一直到1994年，美国沥青路面协会(NAPA)的马歇尔设计标准，在不同交通量采用不同击实次数基础上，设计空隙率VV都是统一规定为3-5%，并以4%为基准。
他们推荐的选择最佳沥青含量最通用的方法是：首先根据VV=4%确定沥青含量，然后按此沥青含量比较稳定度、流值、饱和度、如所有数据都在标准范围内，则以VV=4%时的沥青含量即为最佳沥青含量。
如某些数据在标准范围以外，则混合料须重新设计。
另一种方法是AI提出的，即以最大稳定度、最大密度、与空隙率为4%的沥青含量平均值作为最佳含量。
当某些混合料的密度与稳定度不出现最大值时，也只有设计空隙率为4%作为确定最佳沥青含量的标准了。
可见马歇尔设计法确定最佳沥青含量，本来不像我国规范这么复杂。
鉴于空隙率VV每相差1%，沥青含量约相差0.4%，那么VV=3-5%范围值，沥青含量约有0.8%变化，因此以VV的范围值定沥青含量还谈不上最佳。
既然马歇尔设计法本来就是以VV=4%为基准，所以Superpave设计法就明确规定设计空隙率为4%，而不用范围值。
设计空隙率VV=4%，也不是Superpave法的首创，这实际是前人大量实践的共识。
它是依据以下各点得到的。
沥青混合料沥青的含量测试方法油石比
5．报告 同一试样至少平行试验两次，其差值不大于0.3%时，取其平均值作为试验结果。
（四）脂肪抽提器法方法适用于热拌热铺沥青混合料路面施工查时检测沥青混合料的沥青用量。
1）准备工作：（1）在拌和厂或施工现场采取沥青混合料试样，放在金属盘中适当拌和，待温度稍下降至100℃以下时，取混合料试样质量200g左右（m），准确至0.1g。 （2）如果试样是路上用钻机法或切割法取得的，应待其干燥，置微波炉或烘箱中适当加热后成松散状态取样，但不得用锤击以防集料破碎。 （3）安装滤纸筒于脂肪抽提器中，如无滤纸筒时，可用大张滤纸裁成约180mm x 400mm大小，然后将其卷成直径约40mm、长140mm的纸筒。注意，卷纸时应一边卷一边将底边招好，卷好后用线将纸筒上口系牢。用一块脱脂棉花垫在筒底，将已称重的沥青混合料装人滤纸筒内，上面再盖一层脱脂棉，滤纸筒内的棉花均应称量（mp），至0.01g。
2）试验步骤（1）向装有试样的烧杯中注入三氯乙烯溶剂，将其浸没，记录溶剂角量浸泡30min，用玻璃棒适当搅动混合料，使沥青充分溶解。注：也可直接在离心分离器中浸泡。（2）将混合料及溶液倒人离心分离器，用少量溶剂将烧杯及玻璃棒上的粘附物全部洗入分离容器中。（3）称取洁净的圆环形滤纸质量，准确至0.01g。注意，滤纸不宜多次反复使用，有破损者不能使用，有石粉粘附时应用毛刷清除干净。（4）将滤纸垫在分离器边缘上，加益紧固。在分离器出口处放上回收瓶，上口应注意密封，防止流出液成雾状散失。（5）开动离心机，转速逐渐增至3000r／min，沥青溶液通过排出口注人回收瓶中，待流出停止后停机。（6）从上盖的孔中加入新溶剂，数量相同。稍停3-5min后，重复上述操作，如此数次直至流出的抽提液成清彻的淡黄色为止。（7）卸下上盖，取下圆环形滤纸，在通风橱或室内空气中蒸发后放人105℃±5℃的烘箱中干燥，称取质量，其增重部分（m2）为矿粉的一部分。③将容器中的集料仔细取出，在通凤橱或室内空气中蒸发后放人：105℃±5℃的烘箱中烘干（一般需4h），然后放人大干燥器中冷却至室温，称取集料质量（m1）。（9）用压力过滤器过滤回收瓶中的沥青溶液，由滤纸的增重购得出泄漏入滤液中矿粉。如元压力过滤器时，也可用燃烧法测定。（10）用燃烧法测定抽提液中矿粉质量的步骤如下：①将回收瓶中的抽提液倒人量筒中，准确定量至（Va）mL。②充分搅匀抽提液，取出10mL（Vb）放人增蜗中，在热浴上适当加热使溶液试样变成暗黑色后，置高温炉[（500-600）℃]中烧成残渣，取出坩埚冷却。③向坩埚中按每1g残渣5mL的用量比例，注入碳酸铵饱和溶液，静置lh后放人105℃±5℃炉箱中干燥。④取出后放在干燥器中冷却，称取残渣质量（m4）。计算沥青混合料中矿料的总质量。计算沥青混合料中的沥青含量和油石比
沥青混合料最佳油石比4则
沥青混合料最佳油石比4则以下是网友分享的关于沥青混合料最佳油石比的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
《沥青混合料设计中最佳油石比的确定范文一》沥青混合料设计中最佳油石比的确定摘要：分析沥青混合料的体积构成，确定计算混合料最佳油石比的公式，并通过实际工程对其加以检验。
对混合料最佳油石比进行了预估，并分析了矿料关键词：沥青混合料设计：体积分析法：最佳油石比：矿料间隙率。
[正文]1、前言沥青混合料设计主要是混合料的集料级配和最佳油石比的确定。
在集料级配相对固定的情况下，油石比是影响空隙率、沥青饱和度等马歇尔技术指标的唯一因素。
因此，在混合料设计中能否准确定出最佳油石比将对混合料的性能产生很大影响。
2、确定最佳油石比的经验公式沥青混合料设计国内外普遍采用体积设计法或体积分析法，本文将采用体积分析法确定混合料的最佳油石比，并对与油石比有关的几个问题提出粗浅的看法。
经过多年的试验研究，笔者认为，沥青混合料（本文所指沥青混合料包括密级配沥青混凝土混合料和沥青玛蹄脂碎石混合料）的最佳油石比可采用公式Pa=(VMA V a)*Ra*100%计算。
Rsb*(100 V MA)式中:VMA——沥青混合料的矿料间隙率,%.由于沥青混合料的矿料间隙率不得小于规范规定最小矿料间隙率，在初算时可采用规范规定最小矿料间隙率代替，在明确沥青混合料的实际矿料间隙率后再用此公式算出。
Va——沥青混合料设计空隙率,%.规范规定为3~5%,在实际工程中可取为4%或其它定值。
Ra——沥青结合料相对密度,(25℃/25℃)1Rsb——集料平均毛体积相对密度，无量纲。
Rsb=100P1P2Pn ~R1R2Rn,式中P1,P2,P3~Pn为各种集料的配比,其和为100,相应的毛体积相对密度为R1,R2~Rn(石屑和矿粉采用表观相对密度)。
分析沥青混合料的体积构成,可以认为,1体积混合料中有(100-VMA)%体积的集料构成骨架;有预先希望的Va%体积空隙(即设计空隙率);所剩(VMA -Va)%体积均为沥青填充,此即最佳油石比的确定方法。
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计算法与实验法相结合确定沥青混合料最佳油石比摘要：该文介绍了在缺乏已建类似工程资料的情况下，用热拌沥青混合料最佳油石比快速确定方法预估沥青混合料初始油石比，以预估的初始油石比为中值进行油石比分级，再进行马歇尔实验，这种计算法与实验法相结合确定出的最佳油石比非常准确，并且大大提高了试验效率。
关键词：沥青混合料；最佳油石比；计算法；实验法
abstract: this paper introduces the lack of already built in the similar project material with hot mix
asphalt mixture is rapid determination method than estimated asphalt mixture initial proportion, in order to estimate of initial proportion of value for grading proportion, and then to marshall test, the calculation method and experimental method to determine the optimum proportion of very accurate
, and greatly improve the efficiency of the test.
keywords: asphalt mixture; the optimum proportion; calculation method; the experimental method of
中图分类号： tv431+.5 文献标识码： a 文章编号：
1前言
在诸多的沥青混合料设计参数中，最佳油石比是其中最重要的设计参数之一。
在沥青混合料设计过程中，通常采用马歇尔方法确
定最佳油石比，但是马歇尔设计方法也具有一定的局限性[1]，笔者进行马歇尔实验之前，首先采用热拌沥青混合料最佳油石比快速确定方法来预估初始油石比，以预估的油石比为中值进行油石比的分级，再进行马歇尔实验，对沥青混合料进行最佳油石比的设计。
在柞小高速公路某标段中心试验室, 笔者曾在中面层ac- 25型沥青混合料目标配合比最佳油石比的确定中采用了该方法。
2原材料技术性质分析及级配设计方案
沥青为韩国产sk sbs 改性沥青，集料为陕西柞水县赤水沟料场的闪长岩，笔者对沥青和集料的主要技术指标进行了室内试验，其主要技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
以jtg f40-2004提供的级配为基础，参考国内外ac-25沥青混合料级配使用情况，根据筛分结果适当调整初步确定级配的各筛孔通过率，最终确定ac-25沥青混合料设计级配，见表1。
表1合成级配通过率
基金项目：四川省教育厅面上项目(11zb101)及四川理工学院科研基金项目(2011rc22)资助
作者简介：李红梅（1982-），女，汉族，山东潍坊人，助理实验师，硕士研究生，从事土木工程方向教学及科研工作
3 计算法预估沥青混合料初始油石比
沥青混合料预估的初始油石比可根据集料的合成毛体积相对密度、已建类似工程集料的合成毛体积相对密度以及已建类似工程沥
青混合料的标准油石比来计算；在缺乏已建类似工程资料的情况下，也可采用式(1)～(3)预估热拌沥青混合料初始油石比[2]。
有效沥青油石比(%)(1)
被集料吸去的沥青油石比(2)
式中：集料吸人沥青体积系数[3]
沥青混合料的最佳油石比(3)
例如：柞小高速公路，气候分区属于1-2，ac-25沥青混合料中面层要求空隙率3%～6%，取中值vv=4.5%，vma取值12.5%，sbs改性沥青的25℃的相对密度为1.026，集料的合成毛体积相对密度为2.676，c=0.840，w=0.332，将以上各参数代入式（3）得=3.79%，因此可将预估的最佳油石比定为3.8%。
4 实验法确定沥青混合料最佳油石比
以预估的油石比3.8%为中值，同时以0.3%的间隔分别取3.2%，3.5%，3.8%，4.1%，4.4%五个油石比，分别在五个油石比下成型标准马歇尔试件，测定其稳定度、流值，并计算出试件相应的的空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度等指标，绘制油石比与各项指标关系曲线，确定沥青混合料最佳油石比[4]。
柞小高速的气候分区属于1-2区，且属重载交通路面，规范规定的1-2区重交通沥青混凝土的空隙率范围为4%～6%，中面层的空隙率不宜过大，招标文件要求空隙率3%～6%，因此把目标空隙率定为4.5%。
oac1=(a1+a2+a3+a4)/4=3.70%。
oac2=(oacmin+oacmax)= （3.22%+4.29%）=3.75%，最后确定的最佳油石比oac=3.72%。
在最佳油石比3.72%下成型试件，测得试件的各项指标如表2所示。
从表2可以看出在最佳油石比下的路用性能均满足公路沥青路面施工技术规范的要求，且高出了业主下发的柞小高速沥青混合料性能技术标准的要求。
表2 最佳油石比下的各项指标
5 结论以及建议
在缺乏已建类似工程资料的情况下，通过计算法与实验法相结合进行沥青混合料最佳油石比的确定，可以在较短的时间内预估出最佳用油量, 并经试验验证, 结果显示在最佳油石比下的沥青混合料的性能均满足技术标准要求, 且一些指标远远高出业主的要求标准，这样使得施工单位在较短的时间内就能完成沥青混合料设计, 加快了工程进度, 提高了工程效率。
因此, 建议施工单位在进行混合料最佳油石比设计前用沥青混合料最佳油石比快速确定方法预估初始油石比，根据初始油石比确定油石比的分级，使试验人员在试验前有一个具体目标，从而更好地指导实际工程，预估出初始油石比以后还要经过试验验证, 确保采用预估油石比的沥青混合料具有良好的性能, 使得在加快工程进度的同时, 确保工程质量。
参考文献：
[1] 陈华鑫,江星.沥青混合料马歇尔设计异常现象分析[j].中外公路,2006,26(4)
[2] 林绣贤.hma和sma最佳油石比快速确定法[j].华东公路,2003,(2)
[3] 王勤,游国兰.沥青混合料中集料有效相对密度测定法与计算法的研究[j].华东公路,2001,6.
[4] jtg f40- 2004，公路沥青路面施工技术规范[s].
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。