TLA改性沥青配合比设计

摘要：依托TLA改性沥青在瑞赣高速公路路面工程中面层的应用，提出中面层TLA改性沥青混合料AC-20C配合比的设计方法。

关键词：TLA改性沥青；混合料；配合比；灰分

中文分类号：U414 文献标识码：B 文章编号：

TLA modified asphalt mixture AC-20C mixture ratio design

Abstract: Relying on TLA modified asphalt in Rui Gan highway pavement in the application of surface engineering, and puts forward the surface of TLA modified asphalt mixture AC-20C mixture design method。

Key words: TLA modified asphalt; Mixture; Mix; Ash content

湖沥青（Trinidad Lake Asphalt，简称TLA在我国使用时间较短，缺乏在实体工程TLA）在国外开始应用很早，而我国自从江中的设计经验。本文结合瑞赣高速公路路面阴长江大桥采用特立尼达湖沥青（TLA）改工程提出TLA改性沥青混合料AC-20C配合性沥青作为桥面铺装的主要材料后，TLA得比的设计方法，为TLA改性沥青在高温多雨到了普遍的关注。目前国内也有许多高速公地区应用提供参考。 路和桥面铺装中用到TLA改性沥青。但由于

的TLA改性沥青的各项指标，按照《公路工

1 原材料的选择与试验 程沥青及沥青混合料试验规程》1.1 沥青胶结料 （JTG052-2000）中的试验方法对基质沥青和

该工程两个标段中、上面层均采用TLA掺配后的TLA改性沥青的主要技术指标进行改性沥青，参考国内外TLA改性沥青的应用检测，技术要求和检测试验结果见表1.1、表经验，并考路面的耐久性和经济性，选用TLA1.2和表1.3。由检测结果可以看出，沥青各项的掺量为30%；基质沥青选用泰国泰普克70指标均能满足所提出的质量要求。 号道路石油沥青；为检验基质沥青和掺配后

表1.1 我国制定的TLA改性沥青质量技术要求

指标

针入度25℃，100g，5s 粘度（135℃）不大于

闪点不小于 溶解度(三氯乙烯)

灰分

TFOT后残留物针入度比25℃不小于

密度（15℃）

单位 0.1mm Pa.s ℃ % % % （g/cm3）

58

针入度等级

TMA-30 20～40 4.0

TMA-50 40～60 3.8

240 77～90 7.5～19.5 55

52

47

TMA-70 60～80 2.7

TMA-90 80～100 2.1

试验方法 T0604 T0625 T0619 T0611 T0607 T0614 T0610 T0604 T0603

实测记录

第1页 共8页

表1.2 泰国泰普克70号道路石油沥青试验结果

试验项目

针入度(25℃，5s，100g)

针入度指数PI 10℃延度 15℃延度 软化点(R&B) 60℃动力粘度 密度(15℃) 闪点 溶解度 蜡含量(蒸馏法)

单位 0.1mm cm cm ℃ Pa·s g/cm3 ℃ % %

试验数值 66 -0.85 36 >150 49.0 307 1.031 290 99.82 1.7

TFOT后

质量变化 残留针入度比25℃ 残留延度(10℃) 残留延度(15℃)

% % cm cm

-0.24 68.3 7 34

≯±0.8 ≮61 ≮6 -

T0609-1993 T0604-2000 T0605-1993 T0605-1993

技术要求* 60~80 -1.5~+1.0 ≮15 ≮100 ≮46 ≮180 实测记录 ≮260 ≮99.5 ≯2.2

试验方法 T0604-2000 T0604-2000 T0605-1993 T0605-1993 T0606-2000 T0625-2000 T0603-1993 T0611-1993 T0607-1993 T0615-2000

表1.3 30%掺量TLA改性沥青试验结果

试验项目 针入度25℃，100g，5s

运动粘度135℃

闪点 溶解度 灰分

单位 0.1mm Pa·s ℃ % %

试验数值 38 1.000 314 87.3 9.95

RTFOT后残留物

质量变化 残留针入度比25℃ 密度（15℃）

% % （g/cm3）

-0.31 66.8 1.111

- ≮58 实测记录

T0609-1993 T0604-2000 T0603

技术要求* 20~40 ≯4.0 ≮240 77~90 7.5~19.5

试验方法 T0604-2000 T0625-2000 T0611-1993 T0607-1993 T0614-1993

1.2 粗、细集料 按照《公路工程集料试验规程》

粗、细集料采用石灰岩集料，填料采用（JTGE42-2005）中的试验方法得到集料和填石灰岩矿粉，集料分为四档：1#（16-26.5mm）；料的主要技术指标，试验结果见表1.3和表2#（6-16mm）；3#（3-6mm）；4#（0-3mm）。1.4。

表1.3 集料试验结果

试验项目

粒径大于9.5mm针片状颗粒含量 粒径小于9.5mm针片状颗粒含量

石料压碎值 洛杉矶磨耗损失（C类）

砂当量

粗集料与沥青的粘附性 1#料表观相对密度 2#料表观相对密度

单位 % % % % % 级 / /

试验数值 6.2 7.9 22.5 24.7 73 5 2.810 2.845

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技术要求 ≤12 ≤18 ≤26 ≤28 ≥60 不小于4 ≥2.60 ≥2.60

试验方法 T0312-2005 T0312-2005 T0316-2005 T0317-2005 T0334-2005 T0616-1993 T0304-2005 T0304-2005

3#料表观相对密度 4#料表观相对密度 1#料毛体积相对密度 2#料毛体积相对密度 3#料毛体积相对密度 4#料毛体积相对密度

1#料吸水率 2#料吸水率 3#料吸水率 4#料吸水率

/ / / / / / % % % %

2.851 2.817 2.788 2.812 2.805 2.748 0.27 0.42 0.57 0.90

≥2.60 ≥2.50 / / / / ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 /

T0304-2005 T0330-2005 T0304-2005 T0304-2005 T0304-2005 T0330-2005 T0304-2005 T0304-2005 T0304-2005 T0330-2005

表1.4 矿粉试验结果

试验项目 表观相对密度 含水量 塑性指数

单位 g/cm3 % %

试验数值 2.724 0.3 2.4

技术要求 不小于2.50g/cm3 不大于1% 小于4%

2 目标配合比设计

2.1 初选级配

依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的设计要求，在选择集料结构时，根据集料的筛分结果首先初选出粗、中、细三个级配（级配1、级配2、级配3），

表2.1 初选级配的矿料比例和合成级配

级配1 级配2 级配3 筛孔(mm) 26.5mm 19.0mm 16.0mm 13.2mm 9.5mm 4.75mm 2.36mm 1.18mm 0.60mm 0.30mm 0.15mm 0.075mm

100 62.7 24.8 2.5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

100 100 99.6 90 55.5 2.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

1# 22.0 20.0 18.0

2# 39.0 39.0 39.0

3# 11.0 11.0 11.0 100 100 100 100 100 76.7 6.1 2.6 0.4 0.4 0.4 0.4

100 100 100 100 100 100 88.7 62.8 40.6 27.6 22.2 10.3

100 100 100 100 100 100 100 100 100 97.2 93.2 81.4

4# 26.0 28.0 30.0

矿粉 2.0 2.0 2.0

级配1 100 91.8 83.3 74.7 60.7 37.3 25.9 18.8 12.8 9.3 7.8 4.5

级配2 100 92.5 84.8 76.6 62.7 39.3 27.7 20 13.6 9.9 8.3 4.7 组合级配

然后根据当地的工程实际应用情况选择油石比，分别制作马歇尔试件，得出试件的体积指标，根据体积指标初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。表2.1为三个级配的矿料比例明细表、合成级配明细表及级配范围，图2.1为三种级配曲线图。

级配范围

级配3 100 93.3 86.3 78.6 64.7 41.3 29.4 21.3 14.4 10.4 8.7 4.9

上限（%） 下限（%） 100 100 92 80 72 56 44 33 24 17 13 7

100 90 78 62 50 26 16 12 8 5 4 3

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1009080706050403020100级配上限级配下限级配1级配2级配3筛孔尺寸（mm） 通过率（%）0.150.30.61.182.364.759.513.216.019.0图2.1 AC-20C型三种试级配曲线图

2.2 试验级配评价 一份沥青中实际加入TLA改性沥青为

参照以往沥青路面中面层AC-20C目标1/0.9005＝1.11。例如：设计油石比为4.5%，配合比的工程应用情况，一般改性沥青油石需要加入的TLA改性沥青油石比为4.5×1.11比为4.2%~4.5%左右，我们选择油石比为＝4.997%。故我们选择5.0%的油石比作为三4.5%，由于30%掺量的TLA改性沥青中灰分种试级配用油石比、双面各击实75次成型马含量为9.95%，则一份30%掺量TLA改性沥歇尔试件。马歇尔试验结果汇总如表2.2所青，实际含有的纯沥青为：1-9.95%=90.05%，示。

表2.2 三种试级配马歇尔试验结果汇总表

体积指标 级配 级配1 级配2 级配3 技术要求

TLA改性沥青 油石比 （%） 5.0 5.0 5.0 /

纯 沥青 用量 （%） 4.29 4.29 4.29 *

试件毛体积相对 密度 2.518 2.536 2.556 /

计算理论 最大 相对 密度 2.627 2.627 2.627 /

空隙率 VV （%） 4.2 3.5 2.7 4.0~6.0

矿料 间隙率 VMA （%） 13.5 12.9 12.2 *

饱和度 VFA （%） 69.3 73.2 77.9 65~75

*注：要求空隙率4、5、6所对应的VMA最小值分别为13、14、15，当空隙率不是整数时，由内插确定要求

的VMA最小值。

由表2.2可以看出级配2和级配3体积根据经验本次设计选择级配1为设计级配。 指标不满足要求，级配1体积指标满足要求，2.3 马歇尔试验 试验结果见表2.3。根据试验结果并结合当地

按级配1矿料比例配料，采用五种油石地区的高温多雨气候特征最终确定设计TLA比进行马歇尔稳定度试验，确定最佳油石比，改性沥青最佳油石比为5.0%。

表2.3 AC-20C设计级配马歇尔稳定度试验结果 类型 TLA改性沥青 油石比 （%） 4.0

AC-20C

4.5 5.0

实际沥青用量（%） 3.465 3.879 4.290

级配 试件毛体积相对 密度 2.489 2.503 2.517

计算理论 最大相对 密度 2.662 2.644 2.627

空隙率 VV （%） 6.5 5.3 4.2

矿料间隙率VMA （%） 13.8 13.7 13.6

饱和度 VFA （%） 52.9 61.0 69.1

稳定度（kN） 流值(0.1mm) 21.5 23.7 28.6

0.0759.23 10.67 11.34

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26.55.5 6.0

要求

4.697 5.099 /

2.526 2.535

2.610 2.594 /

3.2 2.3 4.0~6.0

13.6 13.7 *

76.4 83.4 65~75

10.21 9.78 ≥8.0

30.1 33.2 15~40

2.4 设计结果 39.0%：11.0%：26.0%：2.0%，TLA改性沥

根据上述试验分析，选择级配1为设计级青油石比为5.0%， 配，配合比为1#：2#：3#：4#：矿粉=22.0%：2.5 沥青混合料路用性能检验 4.5%。

为验证该AC-20C改性沥青混合料的路2.5.1 水稳定性检验 用性能，采用在最佳油石比时的合成级配根据设计油石比及级配采用浸水马歇尔AC-20C分别拌制基质沥青（70号道路石油试验和冻融劈裂试验来检验设计TLA改性沥沥青）混合料和30%TLA改性沥青混合料成青混合料的水稳定性能。试验结果分别见表型试件进行对比分析，其中基质沥青混合料2.4和表2.5。 最佳油石比采用马歇尔试验方法确定为

表2.4 浸水马歇尔稳定度试验结果

混合料类型 基质沥青混合料 30%TLA改性沥青混合料

浸水前马歇尔稳定度

（kN） 13.27 13.44

浸水48h后马歇尔稳定度

（kN） 10.86 12.14

残留稳定度MS（%） 82.1 90.3

要求（%） ≥80 ≥85

表2.5 冻融劈裂试验结果

混合料类型 基质沥青混合料 30%TLA改性沥青混合料

未经冻融循环劈裂 抗拉强度（MPa）

0.9002 0.9547

经冻融循环劈裂 抗拉强度（MPa）

0.7365 0.8268

残留强度TSR（%） 81.8 86.6

要求（%） ≥75 ≥80

由表2.7和表2.8可见，30%TLA改性沥青混合料的水稳定性优于基质沥青混合料。

青混合料的马歇尔残留稳定度比普通沥青提2.5.2 高温稳定性试验 高了8%。冻融劈裂试验表明，30%改性沥青试验条件：在60±1℃，0.67MPa（实测混合料的TSR比基质沥青混合料提高4.7%。值）条件下进行车辙试验以检验沥青混合料因此，表明TLA改性沥青混合料具有优良的的高温稳定性，动稳定度试验结果分别见表水稳定性，TLA沥青的掺入显著改善了沥青2.6。 混合料的水稳定性。总体上来说，TLA改性

表2.6 车辙试验动稳定度

混合料类型 基质沥青混合料 30%TLA改性沥青混合料

动稳定度（次/mm）

1 1657 4200

2 1500 4200

3 1800 3705

平均 1652 4035

要求 ≥1000 ≥3000

变异系数（%） 9.1 7.1

要求（%） ≤20 ≤20

从表2.6可以看出，基质沥青混合料和

30%TLA改性沥青混合料的动稳定度均满足技术要求。30%TLA改性沥青混合料的动稳定度比普通沥青混合料的动稳定度更是提高

了将近245%，说明TLA的掺入使沥青混合料的抗车辙能力显著提高，高温稳定性明显改善。

3 生产配合比设计

3.1 生产配合比调试

依据目标配合比设计级配及热料仓筛分

试验结果，进行了生产配合比级配组成设计，下图3.1为生产和目标配合比级配对比图。

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级配上限 90级配下限 生产配比80目标配比 70 6050 40 30 20 10 0 筛孔尺寸（mm） 图3.1 生产和目标配合比合成级配对比图 3.2 马歇尔试验 过0.2个百分点，应按生产配合比确定的

根据《公路沥青路面施工技术规范》OAC进行试拌和试铺，或分析确定试拌试铺（JTGF40-2004）中生产配合比设计过程的要用油石比；如相差超过0.2个百分点，应找求，对调试的生产配合比按目标配合比设计出原因，进一步试验分析后确定试拌试铺用确定的最佳油石比，分别进行了最佳油石比、油石比。本次AC-20C生产配合比和目标配最佳油石比±0.3%条件下的马歇尔试验。即采合比最佳油石比相差0.02个百分点，远小于用4.7%、5.0%、5.3%三种油石比试验，确定规范的要求。根据VMA计算值，结合江西生产配合比的最佳油石比，试验结果如表3.1地区气候特征生产配合比取设计TLA改性沥所示。根据规范要求，当生产配合比OAC可青油石比为5.0%。 能与目标配合比的OAC不一致，如相差不超

表3.1 生产配合比不同油石比马歇尔试验结果

100通过率（%）0.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.019.0试件毛

油石比 （%）

体积 相对密度

4.7 5.0 5.3

2.636 2.625 2.615

2.636 2.625 2.615 / 计算理论最大相对密度

空隙率 VV （%） 5.1 4.4 3.9 4~6

矿料间隙率VMA （%） 13.9 13.9 13.9 *

饱和度 VFA （%） 63.5 68.2 72.3 65~75

稳定度 （kN）

流值 （0.01mm）

12.34 13.42 12.30 ≥8

26.4 28.4 31.3 15~40

技术要求

3.3 TLA中灰分对TLA改性混合料级配和油石比的影响

为研究灰分对TLA改性沥青混合料级配和油石比的影响，更好的进行试拌试铺中面层，同时更好的控制TLA改性沥青混合料质量，最终保证路面质量。主要通过理论计算并结合抽提试验进行分析。 3.3.1 灰分对油石比的影响

由于30%掺量的TLA改性沥青中灰分含量为9.95%，则一份30%掺量TLA改性沥青，实际含有的纯沥青为：1-9.95%=90.05%，即TLA改性沥青混合料中实际沥青油石比（或

沥青用量）为TLA改性沥青油石比（或沥青用量）的0.9005倍，或TLA改性沥青油石比（或沥青用量）是实际沥青油石比（或沥青用量）的1.11倍，即：

PTLA1.11PA----------------------------------（1）

-----------------------------（2）

PA0.9005PTLA式中，PA：TLA改性沥青混合料中纯沥青油石比；

PTLA：TLA改性沥青混合料中TLA改性沥

青油石比。

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26.5表3.2 各种不同掺量下的油石比换算系数

TLA掺量 （%） 25 30 35 40

TLA改性沥青灰分含量

（%） 7.97 9.95 11.33 13.86

根据实测灰分 计算油石比换算系数

1.09 1.11 1.13 1.16

瑞赣高速中面层采用30%TLA改性沥青石比关系的准确性，更好的在生产过程中的设计的AC-20C，最佳油石比为5.0%，那转换控制TLA改性沥青油石比，以评价油石比是成纯沥青油石比为4.5%，其中TLA中析出的否控制在±0.3%的范围，特对拌制的油石比为灰分含量为5.0%-4.5%=0.5%，为进一步验证5.0%TLA改性沥青混合料进行抽提试验进行TLA改性沥青混合料的油石比与实际有效油验证，试验结果见表3.3。

表3.3 抽提试验结果

试样 质量 （g） 1270.4 1324.4

抽提前抽 提筒和滤 纸质量 （g） 560.9 503.4

抽提后抽提筒，

滤纸和 矿粉质量 （g） 592.5 536.6

粉料质量 （g） 31.6 33.2

容器中集料 质量 （g） 1182.70 1233.6

干矿料 合计 质量 （g） 1214.30 1266.80

沥青 质量 （g） 56.10 57.60

实际有效 油石比 （%） 4.62 4.55

换算后TLA改性沥青油石比（%）

5.12 5.04

从试验结果可知，经过换算后的TLA改性沥青油石比平均值为5.08%，与拌制沥青混合料采用的TLA改性沥青油石比5.0%只相差0.08%，完全满足规范油石比控制在±0.3%的3.3.2 灰分对级配的影响

TLA改性沥青中的灰分相当于在TLA改性沥青混合料中额外加入了矿粉，所以必然对混合料的合成级配造成影响。因此，为了能够准确地分析TLA改性沥青混合料的合成级配，有必要分析TLA中灰分对合成级配的影响。通过试验分析表明，TLA改性沥青中灰分的0.075mm通过率约为90%，0.075mm以上筛孔的通过率均为100%，对于TLA改性沥青混合料的生产级配，建议采用下列公式对抽提试验得到的级配结果进行不计人灰分的修正。

P0.075=Pj0.0750.9c100c*100-------------（3）

范围内，表明抽提后采用公式（1）对油石比

进行换算，可准确可靠检测TLA改性沥青混合料油石比。

Pi：不考虑灰分各筛孔通过率；

Pj0.075：0.075mm抽提通过率； Pji：各筛孔抽提通过率；

c：TLA改性沥青中矿粉含量，即

c0.10PA。

为进一步验证计算得到的生产级配与不计入灰分的原设计级配各筛孔通过率的偏差，以评价各筛孔通过率的偏差是否满足规范的控制要求。对于中面层TLA改性沥青混合料AC-20C进行抽提试验，试验结果见表3.4。

Pi=Pjic100c*100--------------------------（4）

式中，P：不考虑灰分的0.075mm通过率； 0.075

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表3.4 中面层TLA改性沥青AC-20C混合料抽提试验结果

混合料 实测级配 修正后级配 生产配比 级配偏差值 级配上限 级配下限 矿料级配与生产级配的差值

下列筛孔（mm）的通过率（%）

26.5 100 100 100 0.0 100 100 ±5

19.0 93.7 93.7 91.5 2.2 100 90 ±5

16.0 84.2 84.1 82.2 1.9 92 78 ±5

13.2 73.3 73.2 75.0 -1.8 80 62 ±5

9.5 61.2 61.0 59.3 1.7 72 50 ±5

4.75 35.5 35.2 37.2 -2.0 56 26 ±5

2.36 26.3 25.9 24.5 1.4 44 16 ±4

1.18 19.6 19.2 17.8 1.4 33 12 ±4

0.6 13.5 13.1 11.7 1.4 24 8 ±4

0.3 9.6 9.1 7.6 1.5 17 5 ±4

0.15 7.5 7.0 5.8 1.2 13 4 ±4

0.075 6.0 5.6 4.7 0.9 7 3 ±2

从抽提级配筛分结果可知，2.36mm以上

的各筛孔尺寸通过率应控制在±5%以内，0.15mm~2.36mm的各筛孔尺寸通过率控制在3.4 生产配合比设计结论

以目标配合比设计的结论为基础，进行了中面层AC-20C改性沥青混合料的生产配合比调试，得出了以下结论：配合比为5#仓：

±4%以内，0.075mm筛孔通过率也控制在±2%

以内，表明经过修正后的合成级配与计算的合成级配偏差都能满足规范控制的范围。 4#仓：3#仓：2#仓：1#仓：矿粉=18.0%：22.0%：22.0%：13.0%：22.0%：3.0%，TLA改性沥青油石比为5.0%。

比均有较大幅度的提升。对于南方高温多雨地区来说，高温稳定性和水稳定性的大幅改善具有重要意义；

（4）通过对拌合楼拌制的TLA改性沥青混合料进行马歇尔、抽提等室内试验对生产配合比进行抽检，其中对于30%TLA改性沥青混合料，由于灰分的存在，抽提得到的有效油石比需乘上1.11倍的换算系数，抽提得到的合成级配需要进行修正，修正后再与生产级配进行比对看能否满足规范的控制要求；

参考文献：

[1] JTG F40-2004.《公路沥青路面施工技术规范》[S]；

[2] JTG 052-2000.《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[S]；

[3] JTG E42-2005.《公路工程集料试验规程》[S]；

[4] 黄雷.《灰分对TLA改性沥青及其沥青混合料的性能影响研究》[D]（长沙理工大学硕士学位论文）长沙，长沙理工大学20080415。

4 结论

本文以瑞赣高速公路为依托，提出了

TLA改性沥青混合料AC-20C目标配合比和生产配合比的设计方法，得出以下结论：

（1）TLA改性沥青混合料的设计油石比的选择必须考虑灰分的影响，根据所掺TLA比例不同综合换算，设计掺量30%的TLA改性沥青油石比必须比常规设计油石比提高0.5~0.6左右，当然TLA掺量不同提高的幅度也有所不同；

（2）当进行TLA改性沥青混合料目标配合比设计过程中计算各项体积指标，必须考虑灰分对油石比的影响，通过换算系数计算出实际的油石比得到实际的沥青用量，计算准确相关体积指标（理论密度、孔隙率、VMA、VFA），最终才能更准确的评价沥青混合料的路用性能；

（3）通过对比AC-20C改性沥青混合料和普通沥青混合料的路用性能，发现掺加了30%TLA的TLA改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性与普通道路石油沥青混合料相

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