檢測(cè)培訓(xùn)《粗、細(xì)集料試驗(yàn)、礦料級(jí)配設(shè)計(jì).ppt

1、第五章 集料試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù),重點(diǎn)內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求 本章著重闡述砂石材料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求，以及礦質(zhì)混合料級(jí)配理論和組成設(shè)計(jì)方法。 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，要求學(xué)生熟悉砂石材料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求，掌握級(jí)配理論和組成設(shè)計(jì)方法，會(huì)用圖解法和試算法設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料的配合比。,一、粗集料的技術(shù)性質(zhì),（一）粗集料的物理性質(zhì) 1粗集料的密度 (1)表觀密度(簡(jiǎn)稱視密度) 粗集料的表觀密度是在規(guī)定條件(1055烘干至恒重)下，單位表觀體積(包括礦質(zhì)實(shí)體和閉口孔隙的體積)的質(zhì)量。,石料的質(zhì)量與體積關(guān)系如圖,粗集料表觀密度的測(cè)定方法：按照現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E42 2005規(guī)定，采用網(wǎng)籃法，將粗集料在規(guī)定條件(1

2、055烘干至恒重)下烘干后稱其質(zhì)量為ma，再將干燥粗集料裝在金屬吊籃中浸水24h，使開(kāi)口孔隙飽水，然后在浸水天平上稱出飽水的粗集料在水中的質(zhì)量mw，再用濕毛巾擦干飽水集料的表面水后稱得飽和面干質(zhì)量mf，根據(jù)粗集料的烘干質(zhì)量ma和飽水后在水中的質(zhì)量mw，按下式計(jì)算粗集料表觀密度a：,(2)毛體積密度 粗集料的毛體積密度是在規(guī)定的條件下，單位毛體積(包括礦質(zhì)實(shí)體、閉口孔隙和開(kāi)口孔隙)的質(zhì)量。按圖13，粗集料毛體積密度可由下式求得：,粗集料毛體積密度測(cè)定方法:同粗集料表觀密度測(cè)定方法，但按下式計(jì)算毛體積相對(duì)密度：,(3)表干密度（飽和面干毛體積密度) 粗集料的飽和面干密度是在規(guī)定的條件下，單位毛體積

3、(包括礦質(zhì)實(shí)體、閉口孔隙和開(kāi)口孔隙)的飽和面干質(zhì)量。粗集料飽和面干密度可由下式求得：,粗集料表干密度測(cè)定方法：同粗集料表觀密度測(cè)定方法，但按下式計(jì)算表干密度,(4)堆積密度 粗集料的堆積密度是集料裝填于容器中(包括集料之間的空隙和顆粒內(nèi)部的孔隙)單位體積的質(zhì)量，可按下式求得,粗集料的堆積密度，包括自然堆積狀態(tài)、振實(shí)狀態(tài)和搗實(shí)狀態(tài)下的堆積密度。 粗集料的自然堆積密度是干燥的粗集料用平頭鐵鍬離筒口50mm左右裝入規(guī)定容積的容量筒的單位體積的質(zhì)量；振實(shí)密度是將裝滿試樣的容量筒在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)3min后單位體積的質(zhì)量；搗實(shí)密度是將試樣分三次裝入容量筒，每層用搗棒均勻搗實(shí)25次的單位體積的質(zhì)量。,堆積密度

4、的測(cè)定方法：按照現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E42 2005規(guī)定，將干燥的材料用平頭鐵鍬離筒口50mm左右裝入、振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)或搗棒均勻搗實(shí)體積為V的容量筒，并稱得其質(zhì)量m2，倒出材料再稱得容量筒的質(zhì)量為m1。按式(112b)計(jì)算材料的堆積密度(包括堆積密度、振實(shí)密度和搗實(shí)密度)： (5)含水率粗集料含水率是粗集料在自然狀態(tài)條件下的含水量的大小。,3. 級(jí)配(Gradation),級(jí)配: 粗集料中各組成顆粒的分級(jí)和搭配稱為級(jí)配，級(jí)配通過(guò)篩分試驗(yàn)確定。 集料級(jí)配有關(guān)的參數(shù)：分計(jì)篩余百分率、累計(jì)篩余百分率和通過(guò)百分率。,1、分計(jì)篩余百分率 是指某號(hào)篩上的篩余質(zhì)量占試樣總質(zhì)量百分率 2、累計(jì)篩余百

5、分率 是指某號(hào)篩的分計(jì)篩余百分率和大于該號(hào)篩的各篩分計(jì)篩余百分率之總和 3、通過(guò)百分率 是指通過(guò)某號(hào)篩的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分 率，即100與某號(hào)篩累計(jì)篩余百分率之差,分計(jì)篩余、累計(jì)篩余和通過(guò)量的關(guān)系,4. 粗集料針片狀顆粒含量,粗集料的顆粒形狀以正立方體為佳，不宜含有過(guò)多的針、片狀顆粒，否則將顯著影響混合料的強(qiáng)度和施工。針狀顆粒是指顆粒長(zhǎng)度大于平均粒徑的2.4倍的顆粒，片狀顆粒是指顆粒厚度小于平均粒徑的0.4倍的顆粒 (平均粒徑指該粒級(jí)上、下粒徑的平均值)。按現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，粗集料針片狀顆粒含量可采用規(guī)準(zhǔn)儀法和游標(biāo)卡尺法測(cè)定。,5. 堅(jiān)固性,除前述的將

6、原巖加工成規(guī)則試塊進(jìn)行抗凍性和堅(jiān)固性試驗(yàn)外，對(duì)已軋制成的碎石或天然卵石，亦可采用規(guī)定級(jí)配的各粒級(jí)集料，按現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，選取規(guī)定數(shù)量的集料，分別裝在金屬網(wǎng)籃中浸入飽和硫酸鈉溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)。經(jīng)一定的循環(huán)次數(shù)后，觀察其表面破壞情況，并用質(zhì)量損失百分率來(lái)計(jì)算其堅(jiān)固性。,(二)粗集料的力學(xué)性質(zhì),道路與橋梁建筑用粗集料的力學(xué)性質(zhì)，主要是壓碎值和磨耗損失，其次是磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值。不同道路等級(jí)抗滑表層集料的磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值有不同的技術(shù)要求,表1-8 抗滑表層和集料技術(shù)要求,1集料壓碎值,集料壓碎值是集料在連續(xù)增加的荷載下，抵抗壓碎的能力。它作為

7、衡量石材強(qiáng)度的一個(gè)相對(duì)指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)石料在公路工程中的適用性。,集料壓碎值測(cè)定方法：按照現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，有關(guān)路用瀝青混凝土集料壓碎值測(cè)定的規(guī)定(水泥混凝土集料壓碎值的測(cè)定方法稍有不同，見(jiàn)GB/T146852001)，將粒徑為9.5 13.2 mm的集料試樣，先用一個(gè)容積1 767cm3的標(biāo)準(zhǔn)量筒，分三層裝料，并用標(biāo)準(zhǔn)的方法夯實(shí)，確定試驗(yàn)時(shí)所需集料的數(shù)量。然后按此確定的集料試樣，用標(biāo)準(zhǔn)夯實(shí)法分三層裝入集料壓碎值測(cè)定儀(如圖14)的鋼質(zhì)圓筒內(nèi)，每層用夯棒夯25次，最后在碎石上再加一壓頭。將試模移于壓力機(jī)上，于10min內(nèi)均勻加荷至400kN，使壓頭勻速人筒內(nèi)，部

8、分集料即被壓碎為碎屑，測(cè)定通過(guò)236篩孔的碎屑的質(zhì)量占原集料總質(zhì)量的百分率，此值稱為壓碎值，用 ，表示，可按下式求,2集料磨光值(簡(jiǎn)稱PSV),現(xiàn)代高速交通的條件對(duì)路面的抗滑性提出了更高的要求。作為高速公路瀝青路面用的集料，在車輛輪胎的作用下，不僅要求具有高的抗磨耗性，而且要求具有高的抗磨光性。,圖15 集料磨光值試驗(yàn) 1-金鋼砂箱；2-電動(dòng)機(jī)；3-模擬汽車輪胎；4-道路輪 5-配重錘； 6-底座； 7-罩殼； 8-試件,集料磨光值測(cè)定方法：按照現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，集料抗磨光性用集料的磨光值(Polished Stone Value，簡(jiǎn)稱PSV) 來(lái)表示。選取粒

9、徑為9.513.2集料試樣，密排于試模中，先用砂填密集料間空隙，然后再用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿固結(jié)，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，即制成試件。將制備好的試件安裝于加速磨光機(jī)的道路輪上(如圖15)，當(dāng)電機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，模擬汽車輪胎即以320rmin5rmin的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在兩輪之間加入水和金剛砂使試件受到金剛砂的磨耗。先用30號(hào)金剛砂磨3h，然后用280號(hào)金剛砂磨3h。經(jīng)磨耗6h后取下試件，沖洗去金剛砂，用擺試摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定磨光值。 集料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好。抗滑面層應(yīng)選用磨光值高的集料，如玄武巖、安山巖、砂巖和花崗巖等。,3集料沖擊值(Aggregate Impact Value),集料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載作用的性

10、能稱為沖擊韌性。 集料沖擊值測(cè)定方法：按照現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，集料抗沖擊能力采用“集料沖擊值”(簡(jiǎn)稱AIV)表示。選取粒徑為9.513.2mm的集料試樣，用金屬量筒分三次搗實(shí)的方法確定試驗(yàn)用集料數(shù)量。將集料裝于沖擊值.試驗(yàn)儀(圖16)的盛樣器中，用搗實(shí)桿每層搗實(shí)25次，使其初步壓實(shí)。然后用質(zhì)量為13.750.05kg的沖擊錘，沿導(dǎo)桿自380mm5mm處自由落下錘擊集料，并連續(xù)錘擊15次，每次錘擊間隔時(shí)間不少于1s。 沖擊值越小,表示集料的抗沖擊性越好。,4集料磨耗值(簡(jiǎn)稱AAV),集料磨耗值用于評(píng)定抗滑表層的集料抵抗車輪磨耗的能力。 (1)道瑞磨耗試驗(yàn) 按照現(xiàn)行

11、公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，采用道瑞磨耗試驗(yàn)機(jī)(Dorry Abrasion Testing Machine)來(lái)測(cè)定集料磨耗值(簡(jiǎn)稱AAV)。選取粒徑為9.513.2mm洗凈、烘干的集料試樣，單層緊排于兩個(gè)試模內(nèi)(不少于24粒)，然后排砂并用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿填充密實(shí)。經(jīng)養(yǎng)護(hù)24h后，拆模取出試件，刷清殘砂，準(zhǔn)確稱出試件質(zhì)量，然后將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)附的托盤上(如圖17)。為保證試件受磨時(shí)的壓力固定，應(yīng)使試件、托盤和配重的總質(zhì)量為2000g10g將試件安裝于道瑞磨耗機(jī)上。道瑞磨耗機(jī)的磨盤以2830rmin 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，料斗上的石英砂、磨料可均勻地灑于磨盤上，石英砂磨料流速

12、應(yīng)保證為 700-900gmin。可預(yù)磨100圈調(diào)整流速，然后再磨400圈，共磨500圈后，取出試件，刷凈殘砂，準(zhǔn)確稱出試件質(zhì)量。,(2)洛杉磯式磨耗試驗(yàn)（Los Angeles Abrasion Test） 洛杉磯式磨耗試驗(yàn)的測(cè)定方法：按照現(xiàn)行公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，洛杉磯式磨耗試驗(yàn)又稱擱板式磨耗試驗(yàn)。試驗(yàn)機(jī)是由一個(gè)圓鼓和鼓中一個(gè)擱板所組成。試驗(yàn)用的試樣是按一定規(guī)格組成的級(jí)配石材，總質(zhì)量為5000g。當(dāng)試樣加人磨耗鼓中的同時(shí)，加入12個(gè)鋼球，鋼球總質(zhì)量為5000g。磨耗鼓以3033r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于擱板的作用，可將集料和鋼球帶到高處落下。經(jīng)旋轉(zhuǎn)500

13、次后，將集料試樣取出，用2mm圓孔篩或1.7mm方孔篩篩去石屑，并洗凈烘干稱其質(zhì)量。,集料磨耗值愈高，表示集料的耐磨性愈差。高速公路、一級(jí)公路抗滑層用集料的AAV應(yīng)不大于14。 粗集料的洛杉磯磨耗損失是集料使用性能的重要指標(biāo)，尤其是瀝青混合料和基層集料，它與瀝青路面的抗車轍能力、耐磨性、耐久性密切相關(guān)，一般磨耗損失小的集料，集料堅(jiān)硬、耐磨、耐久性好。軟弱顆粒含量多、風(fēng)化嚴(yán)重的石料經(jīng)過(guò)磨耗試驗(yàn)，粉碎嚴(yán)重，這個(gè)指標(biāo)很難通過(guò)。洛杉磯磨耗試驗(yàn)是優(yōu)選石料的一個(gè)重要手段。,二、細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì),細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)與粗集料的技術(shù)性質(zhì)基本相同，但是由于細(xì)度的特點(diǎn)，亦有不同之處。 細(xì)集料的表觀密度、堆積密度和空隙

14、率等技術(shù)性質(zhì)的含意與粗集料基本相同，現(xiàn)分述如下。 1、細(xì)集料的密度 (1)細(xì)集料的表觀密度 細(xì)集料表觀密度測(cè)定方法：按照公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，將細(xì)集料在規(guī)定條件(1055烘干至恒重)下烘干后稱其質(zhì)量為m0，再將干燥細(xì)集料裝入盛有半瓶蒸餾水的容量瓶中，在水中浸24h，使開(kāi)口孔隙飽水后將水加滿，然后稱其質(zhì)量為m2，倒出容量瓶中的水和細(xì)集料并裝滿水，稱得容量瓶裝滿水的質(zhì)量為m1 。,(2)細(xì)集料的毛體積密度、表干密度（飽和面干密度）、吸水率 細(xì)集料毛體積密度、表干密度測(cè)定方法：按照公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，將細(xì)集料在水中浸24h，使開(kāi)口孔隙飽水，再適當(dāng)

15、蒸發(fā)表面水后放人飽和面干試模，提起飽和面于試模后要求飽和面干試樣的塌陷形狀如圖18，立即稱取飽和面干試樣質(zhì)量m3，迅速放人容量瓶中，將水加滿，稱其質(zhì)量m2。倒出容量瓶中的水和細(xì)集料并裝滿水，稱得容量瓶裝滿水的質(zhì)量為m1，將倒出的細(xì)集料在規(guī)定條件(1055烘干至恒重)下烘干后稱其質(zhì)量為m0。按式(125)和式(126)計(jì)算出毛體積密度b、表干密度s。,(3)細(xì)集料的堆積密度及空隙率 細(xì)集料在自然狀態(tài)下的堆積密度是反映細(xì)集料棱角性的主要指標(biāo)?？障堵视?，說(shuō)明細(xì)集料的棱角性愈好。 細(xì)集料堆積密度的測(cè)定方法：按照公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E422005規(guī)定，將細(xì)集裝入漏斗中 (圖19)，漏斗出料口距

16、容量筒筒口50mm左右，裝滿 并刮平后稱試樣和容量筒的總質(zhì)量。,2級(jí)配(Gradation),級(jí)配是集料各級(jí)顆粒的分配情況，細(xì)集料的級(jí)配可通過(guò)細(xì)集料的篩分試驗(yàn)確定。取試樣500g在一整套標(biāo)準(zhǔn)篩上進(jìn)行篩分試驗(yàn)，分別求出試樣存留在各篩上的質(zhì)量，然后計(jì)算其級(jí)配有關(guān)參數(shù)，具體方法與粗集料相同。,3粗度(Coarseness),粗度是評(píng)價(jià)細(xì)集料粗細(xì)程度的一種指標(biāo)，用細(xì)度模數(shù)(Fineness Modulus)表示。 1、對(duì)水泥混凝土用細(xì)集料，細(xì)度模數(shù)按下式計(jì)算 2、對(duì)瀝青混凝土面層及各種路面的基層、底基層用細(xì)集料，細(xì)度模數(shù)按下式計(jì)算,細(xì)度模數(shù)愈大，表示細(xì)集料愈粗。砂的粗度按細(xì)度模數(shù)一般可分為下列三級(jí)：

17、Mx = 3.73.1為粗砂； Mx =3.02.3為中砂； Mx =2.21.6為細(xì)砂。 細(xì)度模數(shù)的數(shù)值主要決定于累計(jì)篩余量。由于在累計(jì)篩余的總和中，粗顆粒分計(jì)篩余的“權(quán)”比細(xì)顆粒大，所以它的數(shù)值很大程度上決定于粗顆粒含量。另外，細(xì)度模數(shù)的值與小于0.15mm的顆粒含量無(wú)關(guān)，所以雖然細(xì)度模數(shù)在一定程度上能反映砂的粗細(xì)概念，但并未能全面反映砂的粒徑分布情況，因?yàn)椴煌?jí)配的砂可以具有相同的細(xì)度模數(shù)。,第五節(jié) 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì),道路與橋梁建筑用的砂石材料，大多數(shù)是以礦質(zhì)混合料的形式與各種結(jié)合料(如水泥或?yàn)r青等)組成混合料使用，不同水泥混凝土或?yàn)r青混合料對(duì)礦質(zhì)混合料有著不同的級(jí)配要求。因此，對(duì)礦

18、質(zhì)混合料必須進(jìn)行組成設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括級(jí)配理論和級(jí)配范圍的確定，基本組成的設(shè)計(jì)方法。,一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論和級(jí)配曲線范圍,1. 礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論 （1）級(jí)配曲線（Grading curve） 各種不同粒徑的集料，按照一定的比例搭配起來(lái)，以達(dá)到較高的密實(shí)度（或較大摩擦力)，可以采用下列兩種級(jí)配組成。 連續(xù)級(jí)配(Continuous gradation) 連續(xù)級(jí)配是某一礦質(zhì)混合料在標(biāo)準(zhǔn)篩孔配成的套篩中進(jìn)行篩析時(shí)，所得的級(jí)配曲線平順圓滑，具有連續(xù)的(不間斷)性質(zhì)，相鄰粒徑的粒料之間，有一定的比例關(guān)系(按質(zhì)量計(jì))。這種由大到小的比例，逐級(jí)粒徑均有。按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料，稱為連續(xù)級(jí)配礦質(zhì)

19、混合料。 間斷級(jí)配(Gap gradation) 間斷級(jí)配是在礦質(zhì)混合料中剔除其一個(gè)(或幾個(gè))分級(jí)，形成一種不連續(xù)的混合料。這種混合料稱為間斷級(jí)配礦質(zhì)混合料。連續(xù)級(jí)配曲線和間斷級(jí)配曲線如圖110所示。,圖1-10 連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配曲線,通過(guò)百分率（% ）,(2)級(jí)配理論(Theory of gradation) 關(guān)于級(jí)配理論的研究，實(shí)質(zhì)上發(fā)源于我國(guó)的垛積理論。但這一理論在級(jí)配應(yīng)用上沒(méi)有得到發(fā)展。目前常用的級(jí)配理論主要有最大密度曲線理論和粒子干涉理論。本節(jié)主要介紹最大密度曲線理論，該理論主要描述了連續(xù)級(jí)配的粒徑分布。 最大密度曲線公式 最大密度曲線是通過(guò)試驗(yàn)提出的一種理想曲線。WB富勒(Ful

20、ler)和他的同事研究認(rèn)為：固體顆粒按粒度大小有規(guī)則地組合排列，粗細(xì)搭配可以得到密度最大、空隙最小的混合料。初期研究的理想曲線是：細(xì)集料以下的顆粒級(jí)配為橢圓形曲線，粗集料為與橢圓曲線相切的直線。由這兩部分組成的級(jí)配曲線可以達(dá)到最大的密度。這種曲線計(jì)算比較繁雜，后來(lái)經(jīng)過(guò)許多研究改進(jìn)，提出簡(jiǎn)化的“拋物線最大密度理想曲線”。該理論認(rèn)為：“礦質(zhì)混合料的顆粒級(jí)配曲線愈接近拋物線，則其密度愈大”。根據(jù)上述理論，當(dāng)?shù)V物混合料的級(jí)配曲線為拋物線(如圖111)時(shí)，最大密度理想曲線集料各級(jí)粒徑(d) 與通過(guò)量（P）表示如式（133）： P = kd,最大密度曲線n次冪公式最大密度曲線是一種理論的級(jí)配曲線。在實(shí)際應(yīng)

21、用中，許多研究認(rèn)為：這一公式的指數(shù)不應(yīng)固定為0.5 。有的研究認(rèn)為在瀝青混合料中應(yīng)用時(shí)，當(dāng)n0.45時(shí)密度最大；有的研究認(rèn)為在水泥混凝土中應(yīng)用時(shí)，當(dāng)n0.250.45時(shí)工作性較好。通常使用的礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍(包括密級(jí)配和開(kāi)級(jí)配)，n次冪常在0.30.7之間。因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，礦質(zhì)混合料的級(jí)配曲線應(yīng)該允許在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，所以目前多采用n次冪的通式表達(dá)如式(1-37)。不同n次冪的級(jí)配曲線如圖1-12。,圖中n=0.5為最佳級(jí)配曲線，n0.30.7為允許波動(dòng)范圍，曲線級(jí)配范圍包括密級(jí)配和開(kāi)級(jí)配,2. 級(jí)配曲線范圍的繪制 按前述級(jí)配理論公式計(jì)算出各級(jí)集料在礦質(zhì)混合料的通過(guò)百分率，以通過(guò)百分率為

22、縱坐標(biāo)軸，以粒徑(mm)為橫坐標(biāo)軸，繪制成曲線，即為理論級(jí)配曲線。但由于礦料在軋制過(guò)程中的不均勻性，以及混合料配制時(shí)的誤差等因素影響，使所配制的混合料往往不可能與理論級(jí)配完全符合。因此，必須允許配料時(shí)的合成級(jí)配在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)波動(dòng)。 常用篩孔是1/2遞減的，篩分曲線如按常規(guī)坐標(biāo)繪制，則必然造成前疏后密，不便于繪制和查閱。為此，通常用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)代替，即橫坐標(biāo)軸顆粒粒徑(即篩孔尺寸)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，而縱坐標(biāo)軸通過(guò)(或存留)百分率采用常規(guī)坐標(biāo)。 我國(guó)沿用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系繪制級(jí)配范圍曲線的方法，首先要按對(duì)數(shù)計(jì)算出各種顆粒粒徑(即篩孔尺寸)在橫坐標(biāo)軸上的位置，而表示通過(guò)(或存留)百分率的縱坐標(biāo)則按普通算術(shù)坐標(biāo)繪

23、制。繪制好縱、橫坐標(biāo)后，最后將計(jì)算所得的各顆粒粒徑（di）的通過(guò)百分率(pi)繪制在坐標(biāo)圖上，再將確定的各點(diǎn)連接為光滑的曲線，在兩個(gè)指數(shù)(nl和n2)之間所包括的范圍即為級(jí)配范圍(通常用加繪陰影表示)。,二、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,天然或人工軋制的一種集料的級(jí)配往往很難完全符合某一級(jí)配范圍的要求，因此必須采用兩種或兩種以上的集料配合起來(lái)才能符合級(jí)配范圍的要求。礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì)的任務(wù)就是確定組成混合料各集料的比例。確定混合料配合比的方法很多，但是歸納起來(lái)主要有試算法與圖解法兩種。 1. 試算法 (1)基本原理 試算法的基本原理是：設(shè)有幾種礦質(zhì)集料，欲配制某種一定級(jí)配要求的混合料；在決定各

24、組成集料在混合料中的比例時(shí)，先假定混合料中某種粒徑的顆粒是由某一種對(duì)該粒徑占優(yōu)勢(shì)的集料所組成，而其他各種集料不含這種粒徑。如此，根據(jù)各個(gè)主要粒徑去試算各種集料在混合料中的大致比例。如果比例不合適，則稍加調(diào)整，這樣逐步漸進(jìn)，最終達(dá)到符合混合料級(jí)配要求的各集料配合比例。,設(shè)有A、B、C三種集料，欲配制成級(jí)配為M的礦質(zhì)混合料(如圖114)，求A、B、C集料在混合料中的比例，即為配合比。 按上述表達(dá)作出下列兩點(diǎn)假設(shè)。 設(shè)A、B、C三種集料在混合料M中的用量比例為X、y、Z，則 X+Y+Z100 又設(shè)混合料M中某一粒徑要求的含量為M(i)，A、B、C三種集料在該粒徑的含量為A(i) 、B(i) 、C(i

25、) ，則 A(i)X +B(i)Y +C(i)Z =100M(i),(2)計(jì)算步驟 在上述兩點(diǎn)假設(shè)的前提下，按下列步驟求A、 B、C三種集料在混合料中的用量。 計(jì)算A料在礦質(zhì)混合料中的用量 在計(jì)算A料在混合料中的用量時(shí)，按A料占優(yōu)勢(shì)含量的某一粒徑計(jì)算（即混合料M中某一級(jí)粒徑主要由A集料所提供，A料占優(yōu)勢(shì)），而忽略其他集料在此粒徑的含量。 設(shè)A料占優(yōu)勢(shì)粒徑的粒徑尺寸為i (mm)，則B料和C料在該粒徑的含量B(i)和C(i)均認(rèn)為等于零（如圖115）。由式可得： A(i)X = 100M(i) （1-39） 即A料在混合料中的用量：,計(jì)算C料在礦質(zhì)混合料中的用量 同前理，在計(jì)算C料在混合料中的用

26、量時(shí)，按C料占優(yōu)勢(shì)的某一粒徑計(jì)算，而忽略其他集料在此粒級(jí)的含量。 設(shè)按C料粒徑尺寸為j(mm) 的粒徑來(lái)進(jìn)行計(jì)算，則A料和B料在該粒徑的含量A(j)和B(j)均等于零（如圖115）。由式可得： 即C料在混合料中的用量：,(140),計(jì)算B料在礦質(zhì)混合料中的用量 由式(139)和式(140)求得A料和C料在混合料中的含量X和Z后，由式(138a)即可得： Y100(X+Z) (141) 如為四種集料配合時(shí)，C料和D料仍可按其占優(yōu)勢(shì)粒級(jí)用試算法確定。,校核調(diào)整 按以上計(jì)算的配合比，經(jīng)校核如不在要求的級(jí)配范圍內(nèi)，應(yīng)調(diào)整配合比重新計(jì)算和復(fù)核，經(jīng)幾次調(diào)整，逐步漸進(jìn)，直到符合要求為止。如經(jīng)計(jì)算確不能滿足級(jí)

27、配要求時(shí)，可摻加某些單粒級(jí)集料，或調(diào)換其他原始集料。,2. 圖解法 采用圖解法來(lái)確定礦質(zhì)混合料的組成，常采用“平衡面積法”，該法是采用一條直線來(lái)代替集料的級(jí)配曲線，這條直線是使曲線左右兩邊的面積平衡(即相等)，這樣簡(jiǎn)化了曲線的復(fù)雜性。這種方法又經(jīng)過(guò)許多研究者的修正，故稱現(xiàn)行的圖解方法為“修正平衡面積法”(以下簡(jiǎn)稱圖解法)。,(2)圖解法設(shè)計(jì)步驟 繪制級(jí)配曲線坐標(biāo)圖 在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)上按規(guī)定尺寸繪一方形圖框。通?？v坐標(biāo)通過(guò)量取10cm，橫坐標(biāo)篩孔尺寸(或粒徑)取15cm。連對(duì)角線(如圖118)作為要求級(jí)配曲線中值?？v坐標(biāo)按算術(shù)標(biāo)尺，標(biāo)出通過(guò)量百分率(0100%)。根據(jù)要求級(jí)配中值(舉例如圖118)的

28、各篩孔通過(guò)百分率標(biāo)于縱坐標(biāo)上，則縱坐標(biāo)引水平線與對(duì)角線相交，再?gòu)慕稽c(diǎn)作出垂線與橫坐標(biāo)相交，其交點(diǎn)即為各相應(yīng)篩孔尺寸的位置。表111為細(xì)粒式瀝青混合料用礦料級(jí)配范圍。,表1-11 細(xì)粒式瀝青混合料用礦料級(jí)配范圍,確定各種集料用量 將各種集料的通過(guò)量繪于級(jí)配曲線坐標(biāo)圖上(如圖119)。因?yàn)閷?shí)際集料的相鄰級(jí)配曲線并不像計(jì)算原理所述那樣，均為首尾相接，可能有下列三種情況(如圖119)。根據(jù)各集料之間的關(guān)系，按下述方法即可確定各種集料用量。,a兩相鄰級(jí)配曲線重疊 (如集料A級(jí)配曲線的下部與集料B級(jí)配曲線上部搭接時(shí))，在兩級(jí)配曲線之間引一根垂直于橫坐標(biāo)的直線(即)線AA，與對(duì)角線OO，交于點(diǎn)M，通過(guò)M作出

29、一水平線與縱坐標(biāo)交于P點(diǎn)。OP即為集料A的用量。 b兩相鄰級(jí)配曲線相接 (如集料B的級(jí)配曲線末端于集料C的級(jí)配曲線首端，正好在一垂直線上時(shí))，將前一集料曲線末端與后一集料曲線首端作出垂線相連，垂線BB，與對(duì)角線OO相交于點(diǎn)N。通過(guò)N作出一水平線與縱坐標(biāo)交于Q點(diǎn)。PQ即為集料B的用量。 c兩相鄰級(jí)配曲線相離 (如集料C的集配曲線末端與集料D的級(jí)配曲線首端，在水平方向彼此離開(kāi)一段距離時(shí))，作出一垂直平分相離開(kāi)的距離(即bb)，垂線CC，與對(duì)角線OO，相交于點(diǎn)R，通過(guò)R作出一水平線與縱坐標(biāo)交于S點(diǎn)，QS即為C集料的用量。剩余ST即為集料D用量。,校核 按圖解所得的各種集料用量，校核計(jì)算所得合成級(jí)配是

30、否符合要求。如不能符合要求(超出要求的級(jí)配范圍)，應(yīng)調(diào)整各集料的用量。,礦質(zhì)混合料組成配合計(jì)算例題(一),題目 試計(jì)算某大橋橋面鋪裝用細(xì)粒式瀝青混凝土礦質(zhì)混合料配合比。（用試算法） 原始資料 (1)現(xiàn)有碎石、石屑和礦粉三種礦質(zhì)材料，篩分結(jié)果按分計(jì)篩余列于表1-10 (2)細(xì)粒式瀝青混凝土的級(jí)配范圍，根據(jù)規(guī)范規(guī)定細(xì)粒式混凝土的要求級(jí)配范圍按通過(guò)量列于表112。 計(jì)算要求 (1)按試算法確定碎石、石屑和礦粉在混合料中所占的比例。 (2)按題給的規(guī)范要求校核礦質(zhì)混合料計(jì)算結(jié)果，確定其是否符合級(jí)配范圍。,表110 原有集料的分計(jì)篩余和混合料要求級(jí)配范圍,計(jì)算步驟 礦質(zhì)混合科中各種集料用量配合組成可按下

31、述步驟計(jì)算： (1)計(jì)算各篩孔分計(jì)篩余 先將表112中礦質(zhì)混合料的要求級(jí)配范圍的通過(guò)百分率換算為累計(jì)篩余百分率，然后再計(jì)算為各篩號(hào)的分計(jì)篩余百分率。計(jì)算結(jié)果列于表113。 (2)計(jì)算碎石在礦質(zhì)混合料中用量 由表113可知，碎石中475mm的粒徑含量占優(yōu)勢(shì)，故計(jì)算碎石的配合組成時(shí)，假設(shè)混合料中475mm的粒徑全部是由碎石所提供。B(475)和C(475)均等于零。 A(4.75) X = 100M(4.75) X = 由表1-13知M(4.75) = 21，A(4.75) = 505，代入上式得： X = 21.0/50.5 100% = 41.6%,(3)計(jì)算礦粉在礦質(zhì)混合料中的用量 同理，計(jì)算礦粉在混合料中的配合比時(shí)，按礦粉占優(yōu)勢(shì)的，小于0075mm粒徑計(jì)算，忽略碎石和砂中此粒徑顆粒的含量，即假設(shè)A(0.075)和B(0.075)均為零。 C(0.075)Z =M(