矿质混合料组成设计详案

第一节矿质混合料的组成设计道路和桥梁用砂石材料，大多数是以矿质混合料的形式与各种结合料（水泥或沥青）组成混合料使用。要使水泥混凝土和沥青混合料具备优良的路用性能，矿质混合料必须满足最小空隙率（最大密实度）和最大摩擦力的基本要求。一、级配理论和级配曲线范围（一）级配类型1、 连续级配：级配曲线平顺光滑2、 间断级配：剔除一个或几个级配分级100901009080706050403020to0LL毁配住k线ar^- ■Jfr/r1—— -m卜= —间晞艮配曲线河\J/卜-6A0.080.160.3150.631.252.5 5 1015203040连续级配和间断级配曲线图（二）级配理论（最大密度曲线理论）1、 富勒理论：当级配曲线越接近抛物线其密度越大2、 泰波理论：当n=0.3—0.6时，具有较好的密实度°n=0.45时的级配曲线为最大理论密度曲线，常用的矿质混合料的级配指数在0.3—0.7之间。P二100-其中：p—集料颗粒在筛孔尺寸上的通过百分率;d—集料的筛孔尺寸（mm）；D—最大粒径；n一试验指数。二、级配曲线的绘制1、建立坐标（半对数坐标）（1） 确定横坐标的长度S。（2） 确定横坐标的对数间距系数lgd-lgdmax min（3）各颗粒粒径在横坐标上距最小粒径的位置Sd-lgd）Ki i min三、矿质混合料的组成设计方法（一）试算法（因目前工程单位用的较多的是图解法，故试算法由学生自习）1、 基本原理：（适用于2-3种矿料组成）A、 在确定各组成集料在混合料中的比例时，先假定混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对这一粒径占优势的集料组成，而其它各种集料中不含有此粒径。根据各个主要粒径去试算各种集料在混合料中的大致比例，再经过较核调整，最终获得满足混合料级配的各集料的配合比例。2、 解题思路：（两个重要假设）1） 假定混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对这一粒径占优势的集料组成，而其它各种集料中不含有此粒径。2） 设碎石、砂和矿粉的配合比为X、Y、Z,则X+Y+Z=1003） 设混合料M中某一级粒径（i）要求的含量为aM（i）,A、B、C三种集料原来级配中此粒径颗粒的含量分别为aA（i）、aB（i）、aC（i）则X.aa（i）+YaB（i）+Z.aC（i）=aM（i）4） 假设混合料M中某一粒径（i）主要由A集料所提供（即A料占优势），而忽略其它集料在此粒经的含量，X.Aa（i）=aM（i）aB（i）=0、aC（i）=0即可计算出A料在混合料中的用量比例X=aM（i）/aA（i）同理可计算出C料在混合料中的用量比例Z=aM（j）/aA（j）则B料在混合料中的用量比例为Y=100-（X+Z）例1:现有碎石、砂和矿粉三种集料，以筛析试验，各集料的分计筛余百分率列于下表,并列出规范推荐要求的设计混合料的级配范围，试求碎石、砂和矿粉三种集料在要求级配混合料中的用量比例。筛孔尺寸碎石分计筛余砂分计筛余矿粉分计筛余要求级配范围(mm)(%)(%)(%)通过百分率(％)13.20.8 1004.7560.0 63-782.3623.510.5_40-631.1814.422.1一30-530.61.319.44.022-450.3 364.015-350.15 7.05.512-300.075 3.03.210-25<0.075一2.083.3一解：1•将通过百分率换算为分计筛余百分率，设三种矿料的含量分别为X、Y、Z。由表1分析可知，碎石中4.75mm粒径含量占优势，矿粉中〈0.075mm粒径颗粒占优势，假设混合料中4.75mm粒径全部由碎石提供，〈0.075mm粒径颗粒全部由矿粉提供则有：Y=100-(X+Y)=100-49-21=30%3、 校核，如果校核结果不符合级配范围，应调整配合比进行试算，逐步接近，直至达到要求，确实不能符合级配要求，应调整或增加集料品种。计算过程见下表。

筛孔尺寸(mm)碎石分计筛余(%)砂分计筛余(%)矿粉分计筛余(%)要求级配通过中值P(i)(%)(规范推荐)要求级配范围累计筛余值A要求级配范围分计筛余中值13.20.8 100 4.7560.0 70.529.529.52.3623.510.5 51.548.519.01.1814.422.1 41.558.510.00.61.319.44.033.566.5&00.3 364.02575.0&50.15 7.05.52179.04.00.075 3.03.217.582.53.5<0.075—2.083.3—100.017.5(二)图解法(修正平衡面积法)是目前工程单位用的较多的一种方法，(适用于由3种以上的多种集料进行组配)步骤：①绘制级配曲线图确定各种集料的用量比例：两线相叠、两线相接、两线相离。校核及调整将调整后的合成级配绘于规范要求的级配范围中，如曲线应光滑，位于规范要求的级配范围内且靠近级配范围的中值线，则表明确定的矿料组成完全符合