2.4矿质混合料组成设计ppt课件

1、教学目标,矿质混合料组成设计各种矿料用量的调整。,清楚矿质混合料理论级配的含义，能够绘制级配范围曲线。学会矿质混合料组成设计方法，能用试算法和图解法设计矿质混合料。,矿质混合料的级配理论和级配曲线的绘制，矿 质混合料组成设计方法。,教学重点,教学难点,第四节矿质混合料组成设计,1,第四节矿质混合料组成设计,级配理论和级配曲线范围,2,观看动画,例题,级配理论,最大密度曲线理论（用于计算连续级配）,最大密度曲线的n幂公式,级配曲线范围的绘制,矿质混合料的组成设计方法,试算法,例题,图解法,观看动画,观看动画,或,级配范围习题,3,连续级配,表示集料的粗细分级不同粒径颗粒搭配的比例情况，集料的颗粒

2、由大到小逐级都有。例如天然河卵石即属连续级配。级配曲线是一条光滑的抛物线。,表示集料的粗细分级不同粒径颗粒搭配的比例情况，集料缺中间一级或几级所形成的级配。在级配曲线上有一条或几条水平线。,间断级配,4,或,最大密度曲线理论,式中：p 各级颗粒粒径集料的通过量()； d 矿质混合料各级颗粒粒径(mm)； k 常数。 当dD时，p100 ；故 求任一级颗粒粒径d 的通过量p时,经过大量试验而得到的一种理论。该理论认为“矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大”。最大密度理想曲线可用粒径(d)与通过量(p)表示为： p2=kd,5,式中：p, d 和D 意义同前； n 试验指数。,n幂公

3、式,在实际应用中，研究认为矿质混合料的级配曲线应该允许在一定范围内波动，其范围(n幂指数常)在0.30.7之间。目前多采用n次幂的通式表达。,6,1各种颗粒粒径在横坐标上的位置确定方法 确定横坐标的长度S 确定横坐标的对数间距系数 式中：S 给定的横坐标长度 (mm)； 集料的最大粒径 (mm)； 集料的最小粒径 (mm)。 各种颗粒粒径在横坐标上距最小粒径的位置式中Sx 各筛孔距0.16mm筛孔距离(mm)； DX 需要计算的颗粒粒径 (mm)。,级配曲线范围的绘制,半对数坐标即横坐标颗粒粒径(筛孔尺寸)用对数坐标，纵坐标通过(或存留)百分率用算术坐标。,绘制方法,7,例题 绘制筛孔径为30

4、，20，10，5，2.5，1.25, 0.63，0.315,0.16mm，横坐标为100mm；试验指数n0.30.5级配范围曲线图。 解： 确定各筛孔在横坐标上的位置, 确定级配曲线范围 根据泰波公式,8, 绘制级配范围曲线图,理论级配曲线各级粒径通过百分率,9,几种矿质集料配制成一种有一定级配要求的混合料，在确定各种矿质集料的用量时，先找出各种矿质集料分计筛余百分率最大的筛孔径(占优势粒径)，并按照所确定的筛孔径进行试算，最终确定出各种矿质集料在混合料中的用量。,试算法,基本原理,计算方法,设有A、B、C三种集料，需配制成级配为M的 混合料，求A、B、C集料在混合料中的用量比例X, Y, Z

5、。,10,x + y + z 100 (1) a A(i) x + a B(i) y +a C(i) z = a M(i) (2) 式中： x ， y，z A，B，C三种集料在混合料中的 用量比例()； a A(i) ， a B(i) ， a C(i) A，B，C三种集料在(i)mm 筛孔的分计筛余量()； a M(i) 级配为M的混合料在(i)mm筛孔的分计筛余量()。 计算次序：先计算粗料，再计算细料，最后计算中间料。,根据题意有,计算步骤,(1) 计算A料在混合料中的用量,11,按A料占优势粒径计算，设A料在(i)mm筛孔占 优势，此时忽略B、C两种集料在此粒径的含量(即 a B(i)a

6、 C(i)0)，故a A(i)x =a M(i),(2) 计算C料在混合料中的用量,按C料占优势粒径计算，设C料在(j)mm筛孔占优势，此时忽略A、B两种集料在此粒径的含量 (即a A(j)a B(j)0)，故 a C(j) z =a M(j),(3) 计算B料在混合料中的用量,y = 100 - (x + z ),12,现有碎石、石屑和矿粉三种矿质材料，筛分结果按分计筛余列于表1，要求配制成AC-13级配要求的混合料，求碎石、石屑和矿粉三种材料在混合料中的用量比例。原有集料的分计筛余和混合料要求级配范围表 1,试算法例题,13,解:1计算AC-13级配范围的分计筛余百分率中值表2,2 计算碎

7、石在混合料中的用量 碎石在4.75mm筛孔占优势(分计筛余百分率最大)，令aB(4.75)aC(4.75)0,因此,14,3 计算矿粉在混合料中的用量 矿粉在0.075mm筛孔占优势(分计筛余百分 率最大)，令aA(0.075)aB(0.075)0,因此,4计算石屑在混合料中的用量 5列表校核,15,矿质混合料组成计算和校核表,16,根据以上计算得到矿质混合料的组成配合比为：碎石X=41.6%；石屑Y=51.5%;矿粉Z=6.9%(注意：如不符合级配范围要求应调整矿料配合比至达到要求为止)。,17,(1)绘制级配曲线图 在设计说明书上绘一长方形图框并联接对角线。纵坐标为通过百分率，按算术标尺绘

8、制(0100%)，横坐标为各筛孔位置，按照级配中值要求的各筛孔通过百分率位置，从纵坐标引平行线和对角线相交，从交点向下作垂线，垂足位置就是各相应筛孔位置。,图解法,1已知条件,(1) 所用集料筛分后的各级粒径通过百分率。(2) 技术规范(或理论级配)要求的级配范围,且求出级配范围的通过百分率中间值。,2设计步骤,18,(2) 确定各种集料用量 把所用集料的通过量绘在级配曲线坐标图上，按照所用集料的级配曲线相互间的关系，确定所用集料在混合料中的用量。,19,第一条曲线与第二条曲线相互搭接时，在两条级配曲线之间各引一垂直于横坐标的直线并且平分(使aa)与对角线相交于交点M，通过作一水平线与纵坐标交

9、于点，OP即为集料的用量。,将前一集料曲线末端与后一集料曲线首端作垂线相连，与对角线相交于交点，通过点作一水平线与纵坐标相交于点，PQ为集料的用量。,三种情况,两相邻级配曲线重叠,两相邻级配曲线相接,20,两相邻级配曲线相离,按照图解法求得的各种集料用量，列表校核计算所得合成级配是否符合要求，超出级配范围时，应调整各种集料在混合料中的用量。,集料C的末端与集料D的首端相互分离，作一垂直线平分相离开的距离(bb)垂线与对角线相交于点R，过R作一水平线与纵坐标相交于S点，QS即为C料用量。,剩余S-T即为D料用量。,3校核,21,现有碎石、细碎石、砂、矿粉四种矿料，其筛分试验通过百分率及要求的级配

10、范围中值结果如下，试用图解法将其配制成LH-20型沥青混合料。 各种矿料筛分结果,图解法例题,22,解：1 作图确定各种矿料在混合料中的用量,LH-20型沥青混合料级配范围及中值 表2,2 列表校核,23,注：( )中数字为调整后用量。调整后各筛孔都满足级配要求。,24,小结,通过讲授矿质混合料的级配理论，知道集料中各种粒径的颗粒搭配比例不同，其密实度存在差异，当各种矿料颗粒搭配比例合理时，混合料具有最大的密实度，此时其筛分曲线为抛物线。最大密度曲线的n幂公式指出矿质混合料最大密度的范围，给实际应用带来了很大方便。,混合料组成设计中的试算法适用于三种矿料组成的混合料。图解法适用于多种矿料组成的

11、混合料组成的混合料。,25,最大密度曲线和级配范围曲线各级粒径通过百分率,26,贝雷级配分析法,主要应用于多级嵌挤密级配沥青混合料的配合比设计，它考虑了粗细集料的分界尺寸、集料的装填特性等。,集料的分界尺寸,集料的控制粒径尺寸dk是形成嵌挤结构的第一级分界点，粗、细集料是相对概念。 大于dk为粗集料，其中大于D/2部分集料的粗集料较粗，从D/2到dk部分集料的粗集料较细。 小于dk为细集料。dn是集料的公称最大粒径。D是集料的最大粒径。,粗、细集料的分界尺寸dk,27,贝雷级配分析法,集料的分界尺寸d1和d2,细集料的第一分界尺寸d1,细集料的第二分界尺寸d2,细集料按颗粒大小不同，分为较粗部

12、分（dn/4dn/16）；较细部分（dn/16dn/64）；更细部分（dn/640） 。,dn是集料的公称最大粒径，指集料可能全部通过或允许有少量不通过(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。通常比集料最大粒径小一个粒级。 D是集料最大粒径 ，指集料的100%都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸。,28,贝雷级配分析法,沥青路面及各类基层集料的粒径均以方孔标准筛为准，标准筛筛孔尺寸依次为75mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.0

13、75mm。,29,贝雷级配分析法,粗、细集料的装填特性,混合料强度的主要来源是嵌锁力，嵌锁力取决于装填密度和压实功。 嵌锁力下限是装填密度达到松装密度的95105，嵌锁力上限相当于110的松装密度。 越靠近紧装密度，达到一定密实度所需的压实功越大。 粗集料骨架的空隙由细集料填充，细集料的体积不应大于粗集料骨架空隙。空隙中细集料达到紧装密度时，混合料可获得最大稳定性。细集料能否达到紧装密度状态取决于压实功的大小。,30,贝雷级配分析法,多级嵌挤密级配的评价,粗集料比,改变粗集料中较细部分与较粗部分的比例，可改变集料的空隙率，从而影响粗集料的骨架结构。 当CA值较小，即粗集料中的较细部分（PD/2Pdk）较少，集料容易产生离析。 随CA增加，粗集料中的较细部分将较粗部分的骨架推开，产生干涉作用，虽不离析，但难于压实。通常CA较高的级配曲线呈S形。 根据工程实践，密级配混合料的CA在0.40.8之间较合适。,31,贝雷级配分析法,多级嵌挤密级配的评价,细集料比FA