矿质混合料组成配合比设计系统
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)。
矿质混合料配合比设计及路用性能试验分析
由于 水泥稳 定碎 石呈脆 性 ，且 对温 度 、湿度 的变化 响较小 ，因而 其具有收缩性能较好。但这种结构 的空 隙率
比较 敏 感 ， 在麓 工 及 使 用过 程 中 。会 在 温 度 或 湿 度 交 替 变
化 时容 易产生 收缩开 裂。从己建成的高速公路使用调查来 看 ，水泥稳定碎石基层沥 青路面裂缝问题 日益突 出，并 己 成为该结构的主要缺 陷。 早期的裂缝对行车并无明显的影响 ，但随着表面雨水 的侵入 ，在 大量行车荷载反复作用下 ，会导致路面强度 明 显下降 ，产生 冲刷和 唧泥 现象 ，使 裂缝加宽 ．裂缝两侧 的 沥青面层碎裂 。影响了沥青路面的使 用性能。 鉴于上述问题 ，有必要对水泥稳定碎石混合料作 为基
２１ ． 水泥稳定碎石组成级配类型
２１１ 续 级 配 （ 架 密实 结 构 ） ．． 连 骨
Ｃ－种集料在某一 筛孔上的分计筛余分 别为 。 （ ｃ － ｌ ｉ ） 【
（）． ｃ。（） 。打算配 制矿质 混合料Ｍ。混合料Ｍ在相 ｉ ｃ ｉ 应筛孔上 的分计 筛余百分率 为ｏ （）。设Ａ．Ｂ 【 ｉ Ｃ三种
层 的配 合 比设 计 、路 用 性 能 进 行 试 验 分 析 ，寻 求 一 种 比较
综上所述 ，矿质混合料 中各组成成分 的空 间位置排列
不 同，就会导致 混合料 整体 性质发生变化 ，而连续级配 中 的骨架 密实结构汲取 了悬浮密实结构和骨架空隙结构 的优
点 。在振碾工艺 条件 下，骨架密实结构能够台粗细集料 之
一
般是粗集料较 多。而细集料数量过少 。集料能够形成 骨
架 ．但其残余 空间较 大。三轴试验表 明，虽然这种结构粘
结 力较低 。但 其内摩阻角较大 。其强度主要取决于 内摩 阻 力 。因此形威 的水泥稳定级配碎石层 ，受结合料 性质 的影
矿质混合料级配理论分析及组成设计方法研究
２０１８年 第８期（总第２９４期）黑龙江交通科技ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩＮｏ．８，２０１８（ＳｕｍＮｏ．２９４）矿质混合料级配理论分析及组成设计方法研究郑东辉（东莞市交业工程质量检测中心，广东东莞 ５２３１２５）摘 要：分析了最大密度曲线和粒子干涉两大矿质混合料级配理论，并对富勒（Ｗ．Ｂ．Ｆｕｌｌｅｒ）理论、泰波理论、我国规范所采用的连续级配理论以及魏矛斯（Ｇ．Ａ．Ｗｅｇｍｏｕｔｈ）粒子干涉理论的原理和应用范围进行了深入探讨。
采用数解法、图解法、计算机求解法以及正规方程法可进行矿质混合料配比设计。
关键词：最大密度曲线理论；级配指数；粒子干涉理论；矿质混合料；合成级配中图分类号：Ｕ４１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－３３８３（２０１８）０８－０００６－０２收稿日期：２０１８－０６－１３作者简介：郑东辉（１９８３－），男，广东陆河人，工程师，从事路桥试验检测工作。
１ 级配曲线根据矿质混合料粒径组成的特点，级配类型根据不同的理论可分为连续级配曲线和间断级配曲线。
若用半对数坐标表示筛孔尺寸，则曲线为凹型，如图１所示。
图１ 级配曲线图由级配曲线可知，曲线斜率代表着某粒径范围内的颗粒数量，斜率越大说明相应颗粒越多，呈平台状时说明相应粒径的缺失。
２ 最大密度曲线理论２．１ 富勒理论富勒（Ｗ．Ｂ．ＦｕＬｌｅｒ）早在２０世纪初便对级配曲线进行试验研究，试验采用１ｍ３箱子，将不同粒径的集料堆积进去进行筛分试验，记录每一次的质量通过率和筛孔尺寸之间的关系，发现当二者呈现抛物线关系时，矿质混合料组合具有最大密度，富勒公式可表示为ｐｉ＝１００ｄｉｄ()ｍａｘ０ ５（１）公式中ｐｉ为某级颗粒粒径集料的通过率，ｄｍａｘ为最大粒径。
富勒公式描述的抛物线是理论上矿质混合料的最大密实状态，但这种状态通常只在试验室能完成，在工程实践中很难找到集料能掺配成满足这条曲线的级配组成。
另外，在配置沥青混合料时，这种级配曲线本身计算得到的细集料偏多，不利于高温稳定性。
04讲—矿质混合料组成设计 01
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1
矿质混合料组成设计
一、矿质混合料组成设计概述
1、矿质混合料组成设计的作用
在水泥混凝土或沥青混合料中，所用集料颗粒的粒径尺寸
范围较大，而天然或人工轧制的一种集料往往仅有几种粒
径尺寸的颗粒组成，难以满足工程对某一混合料的目标设 计级配范围的要求，因此需要将两种或两种以上的集料配 合使用。
注意： ①在实际组成设计中，可根据集料的级配情况，具体选择 各集料的先后顺序； ②当集料超过三种时，方程中的未知数将增加，按上述原 理重复步骤1和步骤2
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矿质混合料组成设计
试算法案例分析：
现有碎石、砂和矿粉三种集料，经筛析试验 各集料的分计筛余百分比如下表，并按推荐要 求设计混合料的级配范围，试求碎石、砂、矿 粉在要求级配混合料中的用量比例。
70.5 51.5 41.5 33.5
29.5 48.5 58.5 66.5
0.315 0.16
0.08 <0.08
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—— ——
—— ---
36.0 7.0
3.0 2.0
4.0 5.5
3.2 83.3
15-35 12-30
10-25
25.0 21.0
17.5
75.0 79
82.5 100
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矿质混合料组成设计
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矿质混合料组成设计
相邻级配曲线直接存在三种关系
（1）重叠关系： 相邻两条级配曲线相互重叠，图中集料的级配曲线下 部与集料的级配曲线上部搭接。在两条级配曲线重叠部分 之间进行等分，引一条垂线，要求该垂线与集料的级配曲 线截距相等。此时垂线与对角线相交于点，再通过该点作 一水平线与纵坐标交于点，线段的几何长度（以mm计）就 是集料的用量比例（%）。
矿质混合料级配
计算步骤：（先计算粗集料，在计算细料，最后计算中间料）
①、计算A（粗集料）料在混合料中的用量 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（及aB（i）＝0、aC（i）＝0），故 a A（i）*X＝aM（i） X＝（aM（i）／aA（i））*100
②、 计算C（细集料）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 B、C两种集料在此粒径的含量（及aA（j）＝0、aC（j）＝0），故 aC（j）*Z＝aM（j） Z＝（aM（j）／aC（j））*100
筛孔尺寸di(mm)
30
20
10
5
2.5
1.25
0.63
0.315
0.16
各筛孔尺寸的 对数值㏒Dx
1.48
1.30
1
0.7
0.4
0.1
－0.2
－0.5
－0.7
各筛孔距0.16mm 筛孔距离Sx(mm)
100
92
79
66
52
39
26
13
0
n=0.3 不同泰波 指数时的 通过百分 率
100
88.5
71.9
78～88
48～68 36～53 24～41 18～30 17～22 8～16 4～ 8
79.0
58.0 44.5 32.5 24.0 19.5 12.0 6.0 0
21.0
42.0 55.5 67.5 76.0 80.5 88.0 94.0 100
18.5
21.0 13.5 12.0 8.5 4.5 7.5 6.0 6.0 100
矿质混合料的组成设计方法
矿质混合料的组成设计(道路建筑材料课件)
2 5. 0 (1 5. 0)
8.0 ( 8.0)
9 7.5 ( 97.5)
9 5～1 00 98
筛孔尺寸（方孔筛）/mm
9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15
通过百分率/%
26
O
O
知识要点
图解法确定各种矿料的组成比例 试算法确定各种矿料的组成比例
（1）图解法 1）绘制级配曲线坐标图
（1）图解法 2）确定各种集料用量
① 两相邻级配曲线重叠，等分； ② 两相邻级配曲线相接，连分； ③ 两相邻级配曲线相离，平分。
（1）图解法
（1）图解法
3）校 核
按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配是否符合要 求。如不能符合要求，即超出级配范围，应调整各集料的用量。
70～88 48～68 36～53 24～41 18～30 12～22 8～16
79
58
45
33
24
17
12
0 .075
O O O 83 0 ( 0) 0 ( 0)
0 ( 0)
6 .6 ( 6.6)
6 .6 ( 6.6)
4～8 6
结论
经调整，各种材料用量为碎石:石屑:砂:矿=41%:36%:15%:8%。 按此结果重新计算合成级配，计算结果如表1.4(表中括号部分) 并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配 曲线的下限。
80 7
70 9
M
60 5
50 7
4
40 5
N
30 20
3 32 41
10 71 0 26
SMA混合料目标配合比设计
SMA混合料目标配合比设计一、SMA矿质混合料设计SMA矿质混合料配合比设计按现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F402004）推荐的矿质混合料标准级配范围，确定级配范围。
按规格参照。
二、选择设计沥青用量一般来讲，SMA的沥青用量比沥青混凝土的沥青用量约大1%或更大，沥青含量不足会直接影响路面耐久性，但过多的沥青也会使路面产生泛油或车辙等病害，所以SMA希望沥青用量有一个最低限值。
SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求见下表4-15.混合料设计级配一经选定，即需要增加或减少沥青含量来获得混合料的设计空隙率，根据设计级配用初试沥青含量试验的空隙率情况，以0.2%~0.4%为间隔，调整3个以上不同的沥青含量，拌制混合料，制作马歇尔试件，每一组的试件不得少于4个，另有两个用作真空法实测理论最大相对密度的试件。
若初试沥青含量的空隙率及各项体积指标恰好符合设计要求时，可直接作为最佳沥青含量。
符合规范要求。
进行马歇尔稳定度试验，得出每一种沥青含量时混合料的马歇尔特性，包括VV、VMA、VFA、VCAmix以及马歇尔稳定度和流值，是否符合表4-15要求。
绘制以上各项体积指标与沥青含量的关系曲线，根据希望的设计空隙率，确定最佳沥青含量。
三、目标配合比设计检验①析漏性能检验。
SMA混合料应进行谢伦堡沥青析漏试验，析漏损失不得超过规范规定的容许值。
②动稳定度检验。
SMA混合料必须进行车辙试验，对混合料的高温抗车辙能力进行验证，并满足规范要求。
③水稳定性能检验。
SMA混合料必须进行水稳定性试验，并满足规范要求。
（2）生产配合比设计和试拌试铺验证。
对SMA混合料的生产配合比设计和试拌试铺验证，与普通的热拌沥青混合料没有什么区别，可参照通用的办法进行，SMA混合料应根据目标配合比设计的结果，按现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF402004）规定的方法进行生产配合比设计和试拌试铺检验。