矿质混合料图解法共26页
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矿质混合料—配合比设计试算法
Z aM ( j) 100 aC( j)
令 aA( j) aB( j) 0
• 计算出中间粒径集料在混合料中的用量比例。
⑤
Y 100 ( X Z )
• 逐个筛孔进行校核，不在级配范围内时，进行调整。
⑥
aA(i) X aB(i)Y aC (i) Z aM (i)
总结
级配参数均要以分计筛余百分率体现； 优势粒径的应用仅限于最粗和最细集料； 校核时要逐个筛孔进行。
• 在最粗集料优势粒径下应用合成公式，得其用量比例；
③
aM (i) aA(i) X aB(i)Y aC (i) Z
X aM (i) 100 a A(i)
令 aB(i) aC (i) 0
• 在最细集料优势粒径下应用合成公式， Nhomakorabea其用量比例；
④
aM ( j ) aA( j ) X aB( j )Y aC ( j ) Z
集料 2
集料1
1.设计目的：确定各组 成材料的用量比例。
2.适用范围：试算法适 用于混合料由2~3种集 料组成。
2 设计资料
集料2
集料1
集料3
级配组成 分计筛余百分率 累计筛余百分率
通过率
混合 料
级配范围 规范查取或级配理论计算
3 设计步骤
• 设定未知数： X Y Z 100
①
② • 将级配参数转化为分计筛余百分率；
配合比设计—试算法
模块一
01 矿 质 混 合 料 02
03
岩石 集料
矿质混合料 试算法
C目 录 ONTENTS 1 设计目的及适用范围 2 设计资料 3 设计步骤
矿质混合料由两种或两种以上集料按比 例配制而成。
矿质混合料的设计3种方法46页PPT
谢谢！
46
矿质混合料的设计3种方法
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
矿质混合料组成设计
1. 矿质混合料组成设计有两种方法进行组成设计：试算法和图解法。
•试算法1. 试算法的基本原理首先假设混合料中某种粒径的颗粒，是由对这一粒径占优势的一种集料组成，其他集料不含这一别试探各种级料的大致比例，不合适再进行调整，逐步接近，最终达到符合要求的集料的配合比2. 步骤及方法将A、B、C三种集料配成M级配的矿料：(表9.6.1)mai X+ mbi Y+ mci Z=Mi。
Mi-混合料M在I粒级上的含量，mai, mbi, mci -A、B、C在Ⅰ粒级①求X：选取A料占优势的粒径Ⅰ(mm)，令 mbi = mci =0，则 X= Mi / mai。
②求Z：选取C料占优势的粒径j(mm)，令mbi = mci =0，则X= Mi / mai。
③求Y：Y=100-X-Z 。
④核对：按 mai X+ mbi Y+ mci Z=M逐级核对。
不符合要求，应对X、Y、Z比例进行适当的调整i集料满足混合矿料的级配要求。
•图解法适用于多种集料组成的矿料配合比设计。
1. 基本原理:把设计要求矿料的级配，按所采用各种集料的粒径范围分成几个区段，然后令各种集料的含量（求的级配中各相应区段的颗粒含量(%)。
2. 已知条件① 各种集料筛分析结果→各级料的通过百分率→级配曲线；② 按技术规范要求的合成级配范围→合成级配的通过百分率中值。
3. 设计步骤①绘制坐标图：绘制长方形图框，坐标纵坐标为通过百分率。
对角线作为合成级配中值。
横坐横坐标确定方法：据合成级配中值要求的各筛孔通过百分率，从纵坐标引平行线，与对角线交点横坐标交点，为相应筛孔的孔径位置。
②绘制级配曲线：将各集料的级配曲线绘制在上述坐标图上。
③ 确定各相邻级配曲线的关系：相邻级配曲线重叠（A与B）、相邻级配曲线相接（B与C）、相离（C与D）。
④确定各集料的用量。
•2. 沥青最佳用量的确定沥青最佳用量一般通过马歇尔试验确定。
根据规范推荐的沥青的用量范围，每隔0.5%为一组，选用5个以上的沥青用量，各制备马歇尔试测试各组试件的技术指标 ( Sm(0), f, V v, S m)。
《集料与矿质混合料》PPT课件
石 粉
比重瓶
ppt课件
17
恒温水槽
砂浴
❖ 3、将比重瓶砂浴上沸煮（不得少于1h），目的是使
空气逸出。冷却至室温，再向瓶中注入蒸馏水，接
近满瓶，然后置于恒温水槽中。从恒温水槽取出比
重瓶，擦干瓶外水分，立即称其质量m1。
ppt课件
18
❖ 4、倾出悬液，注入蒸馏水接近满瓶，再置于恒温水槽
内，水温与上一步相同。并称其质量m2 ❖ 5、 m1为：瓶+水+石粉在水中质量；
石灰岩
ppt课件
6
2、岩石分类
岩石的性质除了与构成岩石的矿物有关之外， 还取决于不同的成岩条件。根据成岩条件将岩石 分成三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。
ppt课件
7
3、三种岩石种类的特征
类型
成因
矿物结构与构造
常见代表岩石
深成岩
岩浆岩
喷出岩
由地壳深处的岩浆冷凝而成 由岩浆喷出地面后凝结而成
结晶体和块状构造、结构致 密
Vs
开口孔隙 闭口孔隙
矿物实体
m0 M
mS
ppt课件
13
Diagram
定义
真实密度
计算
表观密度
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测定
毛体积密度
14
真实密度
真实密度是指在规定 条件下，烘干石料矿 质实体单位真实体积 （不包括孔隙体积） 的质量。
t
ms Vs
——石料的真实密度，g/cm3；
ms——石料矿质实体的质量，g Vs——石料矿质实体的体积，cm3
❖ 将石料试样锤打成粒径约50mm的不规则形状试 件至少3快或将石料试样制成边长50mm立方体 试件(或直径与高均为50mm的圆柱体试件)3个， 冲洗干净，注明编号备用。
矿质混合料级配
3）、计算矿粉在混合料中的用量Z 由表可知，矿粉中占优势含量粒径＜0.075mm。故计算矿粉 用量时，假设混合料中＜0.075mm粒径全部由矿粉组成，即 aB（＜0.075）＝0, aA（＜0.075）＝0, Z＝（aM（j）／aC（j））*100 ＝（6.0／86.8）*100 ＝ 6.9％ 4）、计算石屑在混合料中的用量Y Y＝100－（X+Z）＝100－（41.6＋6.9）＝51.5％ 5）、合成级配的计算与校核 根据计算，矿质混合料中各种集料的比例为： 碎石：石屑：矿粉 ＝ X：Y：Z ＝ 41.6：51.5：6.9
作业:请分别用“试算法”和“图解法”设计某矿质混合料的配合比 （1）、原材料：碎石、石屑和矿粉的筛分试验结果如下表：
原材料筛分析试验结果（分计筛余，％） 设计级配范围通过百分率（％） 范围P（i） （5） 100
筛孔尺寸di(mm)
（1 ） 26.5
碎石 （2 ） 100 97 61.5
石屑 （3 ）
×41.6
50.5 2.6 21.0 1.0
0.6
0.3 0.15 0.075 ＜0.075 合计 100 41.6
16.0
12.4 11.5 10.8 1.2 100
×51.5
8.2
6.4 5.9 5.6 0.6 51.5 13.2 ×6.9 86.8 100 6.0 6.9 0.9
8.2
6.4 5.9 6.5 6.6 100
矿质混合料的组成设计方法
矿质混合料的组成设计方法：
1、数解法——试算法； 2、图解法——修正平衡面积法
矿质混合料组成设计的已知条件
1、已知各种集料的级配参数 2、根据设计要求、技术规范或理论计算，确定矿质 混合料级配范围
实验
31.4 (31.4) 26.0 (26.0) 32.0 (34.0) 10.0 (8.0) 99.4 (99.4) 95～ 100
95.5
98.2 100
5.3 (5.3) 24.8 (24.8) 31.4 (33.4) 10.0 (8.0) 71.5 (71.5)
36.4
95.7 100
0.3 (0.3) 9.5 (9.5) 30.6 (32.5) 10.0 (8.0) 50.4 (50.3)
三种矿料
• ㈡ 图解法 • 旧：两种或三种集料：矩形法、三角形法 • 多种矿料含集料： • 现采用：平衡面积法→修正平衡面积。
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
• (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，按算术标尺绘制(0～100%)， 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
• 两相邻级配曲线重叠
• 两相邻级配曲线相接 •两相邻级配曲线相离
3．校核
• 按照图解法求得的各种集料用量，• 表校核计算所得 列 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。
•
练习： 现有碎石、细碎石、砂、
矿粉四种矿料，其筛分试验通过百 分率及要求的级配范围中值结果如 下，试用图解法将其配制成LH-20 －Ι型沥青混合料。
5．列表校核
矿质混合料组成计算和校核表
筛 原 材 料
16.0 碎石 各种矿料 分计筛余 （％） 石屑 矿粉 碎石41.6 2.2 17.4 21.0 1.0 13.2 5.2 9.5 41.7 4.75 50.5 1.6 2.36 2.6 24.0 22.5 16.0 12.4 11.5 10.8 13.2 1.2 86.6 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
95.5
98.2 100
5.3 (5.3) 24.8 (24.8) 31.4 (33.4) 10.0 (8.0) 71.5 (71.5)
36.4
95.7 100
0.3 (0.3) 9.5 (9.5) 30.6 (32.5) 10.0 (8.0) 50.4 (50.3)
三种矿料
• ㈡ 图解法 • 旧：两种或三种集料：矩形法、三角形法 • 多种矿料含集料： • 现采用：平衡面积法→修正平衡面积。
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
• (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，按算术标尺绘制(0～100%)， 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
• 两相邻级配曲线重叠
• 两相邻级配曲线相接 •两相邻级配曲线相离
3．校核
• 按照图解法求得的各种集料用量，• 表校核计算所得 列 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。
•
练习： 现有碎石、细碎石、砂、
矿粉四种矿料，其筛分试验通过百 分率及要求的级配范围中值结果如 下，试用图解法将其配制成LH-20 －Ι型沥青混合料。
5．列表校核
矿质混合料组成计算和校核表
筛 原 材 料
16.0 碎石 各种矿料 分计筛余 （％） 石屑 矿粉 碎石41.6 2.2 17.4 21.0 1.0 13.2 5.2 9.5 41.7 4.75 50.5 1.6 2.36 2.6 24.0 22.5 16.0 12.4 11.5 10.8 13.2 1.2 86.6 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
矿质混合料组成设计
或
n幂公式
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0.3～0.7之间。目前多采用n次幂的通式表达。
式中：p, d 和D —— 意义同前； n —— 试验指数。
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。
4～8
解:1．计算AC-13级配范围的分计筛余百分率中值表2
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 <0.075
AC-13级配 范围通过 100 95～100 70～88 （％）
AC-13级配
范围
累计筛余
0
（％）
5～0 30～12
AC-13级配
绘制方法
1．各种颗粒粒径在横坐标上的位置确定方法 ① 确定横坐标的长度S ② 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)。
③ 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)。
(3) 计算B料在混合料中的用量 y = 100 - (x + z )
试算法例题
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
原材料
n幂公式
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0.3～0.7之间。目前多采用n次幂的通式表达。
式中：p, d 和D —— 意义同前； n —— 试验指数。
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。
4～8
解:1．计算AC-13级配范围的分计筛余百分率中值表2
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 <0.075
AC-13级配 范围通过 100 95～100 70～88 （％）
AC-13级配
范围
累计筛余
0
（％）
5～0 30～12
AC-13级配
绘制方法
1．各种颗粒粒径在横坐标上的位置确定方法 ① 确定横坐标的长度S ② 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)。
③ 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)。
(3) 计算B料在混合料中的用量 y = 100 - (x + z )
试算法例题
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
原材料
矿料配合比详解
A集料的配合比为X%； B集料的配合比为Y%； C集料的配合比为Z%； D集料的配合比为W%。
⑦调整校核
在用作图法求出x%、y%、z%、w%后， 要用计算表格进行调整校核，使集料混 合料的级配曲线应在所要求满足的级配 范围之内，并尽量使其曲线平滑。
若不能满足工程级配要求，需要一一进 行计算调整。
X=di0.45 3.193 3.482 3.762 4.370 4.723 5.109 5.969 6.452
现代工程认为沥青混合料的最佳矿料级配是： P=100(d/D)0.45
由公式P=100(d/D)0.45 计算的各粒径di与通过率 Pi之间的数值关系如下表。
即可得泰勒横坐标图（主要用于配合比设计）
在横坐标上标出各粒径的相应坐标位置。
② 泰勒横坐标法（幂指数坐标法）
《公路工程沥青及沥青混合料试验规 程》规定，按T 0725 (沥青混合料的矿 料级配检验方法)执行。
求出各粒径尺寸的0.45次方，即di0.45； 横坐标即为x=di0.45； 统一按一定倍数（如：4~5倍）放大。
如：0.0750.45=0.312
整。 ③Excel电子表格法 该方法利用试算法原理，可根据矿料级
配曲线及时作出试算和调整，直到满足 要求。（该方法在此省略）
（2）图解法
修正平衡面积法 图解法步骤：
假设有A、B、C、D四种规格的矿质集 料和已知的工程级配要求范围。
通过筛分析已知它们各自的通过百分 率（%）。
用修正平衡面积法求出满足工程级配 要求的矿质混合料配合比。
100.0 90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0
0.075 0.15 0.3 0.6 1.18
⑦调整校核
在用作图法求出x%、y%、z%、w%后， 要用计算表格进行调整校核，使集料混 合料的级配曲线应在所要求满足的级配 范围之内，并尽量使其曲线平滑。
若不能满足工程级配要求，需要一一进 行计算调整。
X=di0.45 3.193 3.482 3.762 4.370 4.723 5.109 5.969 6.452
现代工程认为沥青混合料的最佳矿料级配是： P=100(d/D)0.45
由公式P=100(d/D)0.45 计算的各粒径di与通过率 Pi之间的数值关系如下表。
即可得泰勒横坐标图（主要用于配合比设计）
在横坐标上标出各粒径的相应坐标位置。
② 泰勒横坐标法（幂指数坐标法）
《公路工程沥青及沥青混合料试验规 程》规定，按T 0725 (沥青混合料的矿 料级配检验方法)执行。
求出各粒径尺寸的0.45次方，即di0.45； 横坐标即为x=di0.45； 统一按一定倍数（如：4~5倍）放大。
如：0.0750.45=0.312
整。 ③Excel电子表格法 该方法利用试算法原理，可根据矿料级
配曲线及时作出试算和调整，直到满足 要求。（该方法在此省略）
（2）图解法
修正平衡面积法 图解法步骤：
假设有A、B、C、D四种规格的矿质集 料和已知的工程级配要求范围。
通过筛分析已知它们各自的通过百分 率（%）。
用修正平衡面积法求出满足工程级配 要求的矿质混合料配合比。
100.0 90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0
0.075 0.15 0.3 0.6 1.18