矿料的级配和组成设计讲解

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ATB-30配合比设计

ATB-30配合比设计

为应对高速公路通车后交通量迅速增长,大型车辆和严重超载等现象,避免沥青路面早期破坏,近几年我国开始应用推广以沥青碎石为代表的柔性基层。沥青碎石基层可以增强路面排水能力,减少沥青层的温度收缩裂缝和防止反射裂缝的发生,改善路面使用性能,提高其使用寿命。

ATB称为密级配沥青稳定碎石混合料,它与普通沥青混凝土的区别主要是公称粒径的的不同,公称最大粒径通常≥26.5mm。ATB沥青稳定碎石一般设计空隙率为3%-6%,铺筑层厚度较厚。路面铺筑后具有良好的骨架结构,且具有防水、高温稳定、低温抗裂等特性,因此柔性基层路面结构具有优良的路面性能以及抵抗。环境和重交通荷载疲劳作用的能力。

采用ATB—30沥青稳定碎石结构,是为了减少路面反射裂缝的出现,延长路面使用寿命。

2 ATB-30结构的特点

原材料的技术标准要求如见表1、表2。

表1 沥青稳定碎石矿料级配范围

级配类型 通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)

37.5 31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

ATB-30 规范要求 100 90-100 70-90 53-72 44-66 39-60 31-51 20-40 15-32 10-25 8-18 5-14 3-10 2-6

长珲要求 100 90-100 70-90 53-72 46-66 41-60 35-51 28-35 18-25 12-18 8-13 5-11 4-8 4-6

表2 沥青稳定碎石混合料马歇尔技术标准

试验指标 公称最大粒径(mm) 马歇尔试件尺寸

(mm) 击实次数(双面)

(次) 空隙率

Vv

(%) 稳定度

不小于(KN) 流值(mm) 沥青饱和度VFA(%) 矿料间隙VMA,

不小于(%) 马歇尔残留稳定度

不小于(%) 冻融劈裂残留强度比不小于(%) 动稳定度不小于(次/mm)· 20℃无侧限抗压强度,不小于(Mpa)

实验三:集料的筛析和级配试验

实验三:集料的筛析和级配试验

实验三:集料的筛析和级配试验

一、实验目的

测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)、 细集料(天然砂、人工砂、石屑)、矿粉的颗粒组成,对沥青混合料及基层用粗、细集料必须采用水洗法试验。

二、试验原理

集料中各组成颗粒的分级和搭配称为级配,级配通过筛分试验确定。筛分试验就是将集料通过一系列规定筛孔尺寸的标准筛,测定出存留在各个筛上的集料质量,根据集料试样的质量与存留在各筛孔尺寸的集料质量,就可求得一系列与集料级配有关的参数分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百分率。

三、预习要求

1、理解级配的概念,了解试验原理。

2、了解试验仪器的用法,掌握集料的筛分试验方法。

四、实验仪器

1、试验筛:根据需要选用规定的标准筛。

2、摇筛机。

3、天平或台秤:粗集料要求感量不大于试样质量的0.1%;细集料要求称量1000g,感量不大于0.5g;矿粉要求感量不大于0.1g。

4、其它:盘子、铲子、毛刷、搪瓷盘、橡皮头研杵等。

5、烘箱:能控温在105℃±5℃。

五、实验内容

(1)粗集料筛分试验

试验准备:按规定将来料用分料器或四分法缩分至表3-1要求的试样所需量,风干后备用。根据需要可按要求的集料最大粒径的筛孔尺寸过筛,除去超粒径部分颗粒后,再进行筛分。

表3-1筛分用的试样质量

公称最大粒径(mm)756337.531.526.519169.54.75试样质量不小于(kg)108542.52110.51、沥青混合料及基层用粗集料水洗法试验步骤

1.1取一份试样,将试样置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重,称取干燥集料试样的总质量(m3),准确至0.1%。

注:恒重系指相邻两次称取间隔时间大于3h(通常不少于6h)的情况下,前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精密度。下同。

1.2将试样置一洁净容器中,加入足够数量的洁净水,将集料全部淹没,但不得使用任何洗涤剂、分散剂或表面活性剂。

1.3用搅棒充分搅动集料,使集料表面洗涤干净他细粉悬浮在水中,但不得破碎集料或有集料从水中溅出。

SMA混合料配合比设计总结讲解

SMA混合料配合比设计总结讲解

SMA昆合料配合比设计总结

刘积军 山东省路桥集团有限公司第四分公司

摘 要:SMA是近年来使用较多的性能优越的沥青混合料, 但其施工工

艺要求较高, 其配合比设计标准及方法也与普通的热拌沥青昆合料有较 大不同。本文结合工程实例,介绍其配合比设计标准及方法。

关键词:沥青玛蹄脂碎石(SMA);配合比设计;

1 工程概况

菏关高速公路位于山东省菏泽市, 是日照至南洋高速公路的一部

分,南北走向的重要交通干道之一。路线全长 60 多公里,主线路面结 构采用30cm石灰、粉煤灰土底基层+14cm水泥稳定碎石下基层+14cm柔 性基层(大粒径沥青碎石混合料 LSM-30)+8cmAC-25C粗粒式+6cmAC-20C 中粒式+4cmSMA-1沥青玛蹄脂碎石混合料结构,桥面铺装采用 6cmAC-20C+4cmSMA-结构。

2 SMA混合料性能及组成特点

2 .1 SMA混合料性能

沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种由优质沥青、纤维稳定剂、

矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配粗集料骨架间隙 组成的一体混合料, 它的最基本组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两 大部分,与我国现行规范规定的沥青混合料,如密级配沥青混合料 (AC 型),),密级配沥青碎石混合料(ATB ,半开级配沥青碎石混合料(AM), 开级配沥青碎石混合料(ATPB,开级配排水式磨耗层沥青混合料(OGFC) 相比,都表现出其优越性,SMA具有AC的空隙率小,水稳定性及耐久性 好,AM ATB的集料嵌挤作用好,高温抗车辙能力强, OGFC勺抗滑性能 好等各种特点,同时又克服了 AC的高温稳定性能不足,AM及 ATB的不 耐抗裂、抗老化、抗水损害性能差的缺点,因而是一种比较理想的混合 料结构。

2 . 2 SMA结构特点

2.2.1 矿料是间断级配,粗集料占到 70%以上,粗集料颗粒之 间有良好的嵌挤作用,沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力, 即使在高温条件下,沥青玛蹄脂的粘度下降,对这种抵抗能力的影响也 不会减小,因而有较强的高温抗车辙能力。

沥青混合料矿料级配设计计算图表_

沥青混合料矿料级配设计计算图表_

16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075

10010086.684.221.211.171.161.141.131.11

10010010088.219.70.10000

10010010099.986.135.12214.36.73.8

10010010010010091.647.421.19.11.9

10010010010010010099.698.594.186.3

碎石0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0

石屑0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0

机制砂(3-5mm)0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0

石屑(3-0mm)0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0

矿粉0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0

100.0100.095.060.044.032.022.516.011.06.0

100.0100.090.045.030.020.013.09.06.04.0

100.0100.0100.075.058.044.032.023.016.08.0

负责:工程设计级配范围级配中值矿质材料 筛孔孔径

碎石

石屑机制砂(3-5mm)

矿粉

混合料矿料合成级配沥青混合料矿料级配设计计算图表

沥青混合料类型:AC-13

校核:计算:石屑(3-0mm)

下限

上限沥青混合料矿质组成材料

各矿质组成材料所占比例

0102030405060708090100

03.482通过量(%)矿料级配曲线图

0.0750.150.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16.0

筛孔尺寸(mm)

矿料级配及空间分布对混合料性能的影响

矿料级配及空间分布对混合料性能的影响

2010年I2月 石油沥青PETROLEUM ASPHALT 第24卷第6期 

矿料级配及空间分布对混合料性能的影响 

张志辉 李玉梅 裴建中 

1 河南省交通科学技术研究院有限公司(郑州450006) 2长安大学(西安710064) 

摘要为了了解沥青混合料中矿料自身几何特性、分布及混合情况对混合料性能的影 响,利用有限元方法构建单多颗集料模型并探究其力学特性,之后模拟三种特定沥青混合料 结构进行分析对比,最后优化级配曲线。结果如下:胶浆与集料的交界面上易出现应力极值 及损伤;集料间垂直距离对等效应力的影响大于水平距离;与骨架一空隙结构相比,骨架一 密实结构、悬浮一密实结构抗剪性能与承载性较好;AC一13最佳级配曲线在规范级配中值 下方,颗粒偏粗。结果表明矿料中集料的细观力学特性决定沥青混合料的宏观承载能力,为 更好地研究沥青混合料内部不均匀性引起的力学行为提供了新的思路。 关键词道路工程沥青混合料数值模拟矿料级配空间分布力学特性 

在一定程度上,矿料级配组成是沥青混合料 

性能的核心;同时,沥青路面主要结构形式发展 

变化的核心是矿料的组成结构和构成机理的改 变。在矿质混合料中,通常认为粗集料构成了矿 

质混合料的骨架,而细集料主要是填充粗集料间 

的间隙。粗细集料的比例不同,相应所构成的矿 

质混合料结构的性能也将有明显不同。根据库仑 理论,沥青混合料的抗剪强度由沥青提供的粘聚 力和集料提供的内摩阻力构成…。 

目前有研究者用接触力学和引入棱角系数的 方法来研究集料骨架结构 J,但由于其力学模 

型较为复杂,目前还较难有实用化的研究成果。 

一般对粗骨料的认识常停留于经验的层面上,集 

料的特性对沥青混合料中力的响应影响是怎样 的,怎样的粗细集料搭配能有效地承受荷载,这 

是本文研究的重点。 

在充分吸收国内外研究成果的基础上,基于 

有限元方法探究沥青混合料矿料结构受力模式, 

并针对三种具有代表性的沥青混合料结构进行对 

与“级配”相关的概念(一二建通用)

与“级配”相关的概念(一二建通用)

与“级配”相关的概念

热拌沥青混合料(HMA)分为密级配、开级配和半开级配三类。

其中密级配又可分为连续级配(沥青混凝土AC、沥青稳定碎石ATB)与密实性间断级配(沥青玛蹄脂碎石SMA)。

开级配一般为非密实性间断级配(OGFC、排水式沥青碎石ATPB),半开级配一般以沥青碎石(AM)为主。

01

连续级配

粗粒径到细粒径的级配曲线是一条顺滑的曲线,具有连续线,相邻粒级的粒料之间有一定的比例关系,由大到小,各粒级颗粒按质量比例搭配组成。连续级配混凝土拌和物具有良好的工作性,不易产生离析,经适当振捣获得密实结构。

02

间断级配

矿料级配组成中缺少中间某类或某几类档次粒径而形成的级配间断的沥青混合料。

03

密级配

与连续级配概念相似的密级配,指的是填充情况,所以即使骨料过渡的曲线并非圆滑状态,孔隙率比较低的混合料也就是孔隙少、填充密实的混合料,都叫做密级配。按照设计空隙率区分的,3~6%为密级配。

04

开级配

级配主要由粗集料组成,细集料及填料很少。典型代表是排水式沥青磨耗层混合料(OGFC)。开级配沥青混合料是矿料级配主要由粗集料嵌挤组成,细集料和填料较少,矿料相互分开,压实后空隙率大于18%的开式沥青混合料。

05

半开级配

沥青混合料由适当比例的粗集料、细集料及少量填料(或不加填料)与沥青结合料拌和而成,压实后剩余空隙率在6~12%的半开式沥青混合料,也称沥青碎石混合料(以AM表示,采用圆孔筛时用LSM表示),一般做为柔性基层。

浅谈沥青混合料矿料级配计算方法

浅谈沥青混合料矿料级配计算方法

通过计算和反复实验,总结出设计和调整沥青混合料矿料级配的一种计算方法。该方法准确、灵活、计算简单,可根据实际需要绘制级配范围内的任意曲线。

标签:分级筛分;水筛法;计算;合成级配

用粗集料、细集料、矿粉等几种集料,经过配比使合成的级配符合预定要求,此为集料配合比设计。沥青混合料因矿料级配变化而构成不同组成结构,不同结构混合料则表现出不同物理力学性质和使用性能。集料排列特征和级配对混合料的组成结构和性能有着较大影响,甚至起着决定性作用,因此在沥青混合料设计中,准确的计算方法、合理的矿料级配至关重要。

文章以AC-13型沥青混合料矿料级配为例,介绍了设计合成级配的各个环节。

1 实验部分[1]

对沥青混合料集料进行矿料分级筛分,得到每一级矿料在套筛中的通过率,并对计算得到的一定配比的集料进行水筛法实验,实验结果见表1。

表1 集料水筛法筛分记录

2 计算方法

此计算方法根据表2的试验记录步骤,进行回推计算,首先确定目标级配,即目标通过百分率,回算累计筛余、分计筛余,得到洗后筛上重量。结合表1,根据各级矿料的通过率,计算集料混合料配比。

2.1 AC-13型沥青混合料配合比设计实例

该类型沥青混合料的矿料级配范围参照交通部公路科学研究所推荐的工程级配范围。[2]

根据工程级配范围确定一个S型目标级配,通过各级筛孔的质量百分率如表2所示:

表2 AC-13目标级配

首先计算粒径为16mm~13.2mm的比例,目标通过率为97%,则其累计筛余为3%,分计筛余3%,洗后重量90g,洗前重量设为A,因其在孔径为13.2mm的方孔筛的通过率为4.7%,即A-A*4.8%=90,解得A=94,该粒径的比例B=94/3000=3.1%。依照此法计算粒径为13.2mm~9.5mm的比例,目标通过率为

77%,累计筛余应为23%,分计筛余则为20%,洗后重量600g,洗前重量设为A2,该粒径在孔径9.5mm处的通过率3.1%,A2-A2*3.1%+94*4.8%=600,由此解得A2=20.48,但这不是该级矿料的最终比例,因为9.5mm~4.75mm的粒径在筛孔9.5mm处的通过率为99.6%,有0.4%的矿料没有通过9.5mm的筛孔,经简单试算,13.2mm~9.5mm粒径的比例确定为20.4%。

自编EXCEL程序设计沥青混合料的矿料级配

第3期(总第146期) 2010年6月 中圄 跋 

CHINA MUNICIPA[ ENGINEERING No.3(SeriaI No.146) Jun.2010 

自编EXCEL程序设计沥青混合料的矿料级配 

李兰军 f菏泽市市政工程管理处.山东菏泽274000) 

摘要:矿料级配是沥青混合料配合比设计巾关键环节。传统的矿料级配方法费时、费力、精度差。采用自编的EXCEL 程序代替传统方法,可以提高矿料级配精度及效率。以目标配合比设计为例,介绍T矿料级配曲线、优化矿料级配曲 线的形成过程.以及生产配合比设计、生产配合比设计验证阶段的程序应用 关键词:沥青路面;沥青混合料;矿料级配;EXCEL;级配曲线 中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:1004—4655(2010)03-0010-02 

沥青路面具有表面平整、行车舒适、振动小、噪 声低、施工期短、养护维修方便等特点。目前我国高 

等级城市道路、公路大都采用沥青路面结构。 生产合格的沥青混合料是沥青面层施工的必要条 件.而混合料中矿料级配是选定沥青混合料类型后的 

首要工作.也是混合料配比设计中较为繁琐的阶段, 多年来一直是工程生产、试验人员感到困惑与棘手的 问题 下面介绍采用自编EXCEL程序来解决此项问 

题的方法。 1 传统矿料级配设计方法 JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试 验规程 中T0725沥青混合料矿料级配检验方法的矿 

料级配曲线绘制基本上属于图解法与手算法范畴.用 

一些传统的工具.在方格纸上分别绘…各种参与配比 的矿料通过率.假定各种矿料比例后.用试算法逐一 尝试级配曲线是否符合要求。此方法工作量相当大, 

且精度不高。 2 用EXCEL程序设计矿料级配的可行性 随着办公自动化的普及.微机在办公室、家庭、 

拌合站、工地指挥部等随处可见.人们操作微机水平 也日益提高.因此此项新技术方法能得以普及。 

3 自编程序设计矿料级配 热拌沥青混合料配合比设计要经历目标配合比设 

沥青混合料配合比设计矿料级配图表(LAC-20I)

16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075

10099.753.51.50.70.70.70.70.70.7

10010099.812.32.61.81.4000

10010010010097.217.18.84.42.92.9

10010010010098.88255.532.323.318.9

10010010010010010010010097.896.9

碎石(9.5-13.2mm)40.040.039.921.40.60.30.30.30.30.30.3

碎石(4.75-13.2mm)20.020.020.020.02.50.50.40.30.00.00.0

机制砂(1.18-2.36mm)20.020.020.020.020.019.43.41.80.90.60.6

石屑(1.18-0mm)17.017.017.017.017.016.813.99.45.54.03.2

矿粉3.03.03.03.03.03.03.03.03.02.92.9

100.099.981.443.140.021.014.89.77.87.0

100.095.076.553.037.026.519.013.510.06.0

100.090.068.038.024.015.010.07.05.04.0

100.0100.085.068.050.038.028.020.015.08.0

负责:工程设计级配范围级配中值矿质材料 筛孔孔径

碎石(9.5-13.2mm)

碎石(4.75-13.2mm)机制砂(1.18-2.36mm)

矿粉

混合料矿料合成级配沥青混合料矿料级配设计计算图表

沥青混合料类型:AC-13

校核:计算:石屑(1.18-0mm)

下限

上限沥青混合料矿质组成材料

各矿质组成材料所占比例

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

03.482通过量(%)矿料级配曲线图

0.0750.150.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16.0

采用组合矿料级配设计配制C90山砂混凝土研究

2011年第8期(总第262期) Number 8 in2011(Tota1No.262) 混 凝 土 Concrete 原材料及辅助物料 MATERIAL AND ADMINICLE doi:10.3969 ̄.issn.1002—3550.201 1.08.028 采用组合矿料级配设计Wi ̄fU C90山砂混凝土研究 徐立斌,钟安鑫,王勇,陈尚伟,胡伟伟 (贵州中建建筑科研设计院有限公司,贵州贵阳550006) 摘要:根据贵州地方砂、石材料的特性,参考公路沥青混合料标准中组合矿料级配设计方法,采用复合掺合料、聚羧酸高效减水剂和控 制山砂中石粉含量等因素,最终使用P・O42.5级水泥、II级粉煤灰、¥95级矿渣粉、硅粉配制出了28 d抗压强度大于100MPa的C90山砂 混凝土,其中利用不同粒径骨料相互搭配和山砂中适量的石粉,达到了低成本、高性能目的。 关键词: 组合矿料级配;C90山砂混凝土 中图分类号:TU528.062 文献标志码:A 文章编号:1002—3550(2011)08—0085—03 Study the design method of aggregate particle grading on C90 pit sand concrete XULi—bin,ZHONGAn-xin,WANG Yong,CHENShang-wei,HU Wei—wei (Guizhou Science Research and Design Institute ofCSCES,Guiyang 550006,China) Abstract:Based on the material properties in Guizhou province,referenced standards of highway asphalt mixture combined aggregate design methods,this paper through controlling the cementitious material ratio,the volume of polycarboxylic water—reducing agents and the content of micro—finesin pit sand,finallyusesP‘O 42.5 cement,gradeIlfly ash,¥95 slagpowders and silicon powdertowork OutC90 high—performancepit sand concrete that compressive strength of 28 d is more than 1 00 MPa.It uses different size aggregate particle grading and the proper amount of micro—fines in pit sand,applied to low cost and high performance objective. Key words:aggregate particle grading;C90 pit sand concrete 0 引言 贵州省从2O世纪50年代开始使用山砂配制混凝土,目前 工程中大量使用的是机制山砂配制的C30~C50山砂混凝土,生 产及应用混凝土的最高强度等级为C60混凝土。C60以上的山 砂混凝土研究、应用很少,其主要原因是当地机制山砂的颗粒 级配较河砂差、石粉含量不宜控制等因素造成的。本研究针对上 述难题,通过采用组合骨料颗粒级配、石粉含量等因素进行研 究,配制出了C90高性能山砂混凝土。 1试验原材料 (1)水泥:配制C80以上的高强混凝土,一般选用52.5级的 水泥,利于保证强度。但目前贵州省内大量应用的是P・0 42.5级 水泥,52.5级及以上的水泥生产、应用较少。本研究选用贵州 金龙水泥厂生产的“金龙”牌P・0 42.5级水泥,其性能如表1 所示 表1 P・0 42.5级水泥的主要性能指标 (2)矿物掺合料:为提高胶凝材料与骨料的胶结强度及混 凝土的密实性,仅依靠高强度等级水泥和提高水泥用量是不够 的,水泥用量过大,对混凝土的水化热、收缩会产生不利影响。 掺合料与水泥水化产物中的薄弱结晶氢氧化钙起作用生成水 化硅酸钙,从根本上改善混凝土的微观结构性能,特别是骨料 界面的性能。另外,复合矿物掺合料的使用填充了水泥颗粒间及 水泥与骨料的孔隙,起“微集料”的作用,可降低水泥用量,改善 混凝土拌合物的和易性、稳定性,减少离析和泌水现象,提高水 泥浆和集料界面密实程度Ⅲ。本文选用了贵州金龙水泥厂¥95 粒化高炉矿渣粉,密度2.87 eCcm ,比表面积510 m2/kg,活性指 数7d为83%、28 d为103%,流动度比95%;贵州金沙电厂II级 收稿日期:2011_02—14 基金项目:贵州省科技厅社会攻关项目(黔科合GY字[2009】3019) 粉煤灰,细度18.3%,含水量0.6%,烧失量5.6%,需水量比95%, 活性指数80%;贵州遵义硅灰作28 d活性指数98.8%,比表面 积16.8 m ,需水量比122.2%,烧失量1.87%。 (3)外加剂:外加剂选用厦门建科院生产的固体聚羧酸高效 减水剂,具有减水率高、保坍陛好等优点,性能指标如表2所示。 表2外加剂性能指标 细骨料:采用当地的机制山砂,其细度模数为3.0,石粉含 量为4.8%,表观密度为2 670 kg/rn。,堆积密度为1 430 kg/m ,性 ・85・

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