应用Excel进行沥青混合料级配设计

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1、公路与汽运总第１４５期Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ１１１应用Ｅｘｃｅｌ进行沥青混合料级配设计李芳１，李辉２（１．兰州交通大学交通运输学院，甘肃兰州７３００７０；２．北京市高速公路监理有限公司，北京１０１５００）摘要：结合某高速公路中面层ＡＣ２０级配设计，利用Ｅｘｃｅｌ中规划求解功能确定混合料级配，再通过利用Ｅｘｃｅｌ制作的软件求解混合料级配，并对二者作对比分析。结果表明应用Ｅｘｃｅｌ可以快速、方便和有效地求出沥青混合料合成级配。关键词：公路；沥青混合料；配合比；级配设计；Ｅｘｃｅｌ；规划求解中图分类号：Ｕ４１６．２１７文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－

2、２６６８（２０１１）０４－０１１１－０４沥青混合料的设计主要就是级配和沥青用量的过百分率ｐｉ（ｊ）乘以各种集料在混合料中的用量ｘｉ确定，而级配的确定是沥青混合料设计的基础，直接之和，即影响沥青混合料的整体使用性能。因此，如何准确、∑ｐｉ（ｊ）×ｘｉ＝ｐ（ｊ）（１）快速地确定沥青混合料级配成为工程建设中的主要式中：ｉ为集料种类，ｉ＝１，２，３，…，ｋ；ｊ为筛孔数，ｊ任务。传统的集料级配确定方法有数解法和图解＝１，２，…，ｎ。法，但这些方法不是不能准确定出级配就是太繁杂。式（１）可列为下列方程组：而利用Ｅｘｃｅｌ中的规划求解功能或者自编Ｅｘｃｅｌ程ｐ１（１）×ｘ１＋ｐ２（１）×ｘ２＋…＋ｐ

3、ｋ（１）×ｘｋ＝ｐ（１）序，可快速、有效地确定混合料级配。ｐ１（２）×ｘ１＋ｐ２（２）×ｘ２＋…＋ｐｋ（２）×ｘｋ＝ｐ（２）１传统级配设计方法…ｐ１（ｎ）×ｘ１＋ｐ２（ｎ）×ｘ２＋…＋ｐｋ（ｎ）×ｘｋ＝ｐ（ｎ）确定混合料级配的方法很多，常用的归纳起来上述方程可用数学回归法或电算法求解。主要可分为数解法和图解法两大类。１．２图解法１．１数解法采用图解法（Ｇｒａｐｈｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ）来确定矿质混用数解法（Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ）解矿质混合合料的组成，常用的有２种集料组成的“矩形法”和料组成的方法很多，最常用的为“试算法”和“正规方３种集料组配的“三角形法”等，但对于多种集

4、料，则程法”。前者用于３～４种矿料组成，后者用于多种不能求解。确定多种集料级配图解法，可采用“平衡矿料组成。所得结果准确，但计算较为繁杂，不如图面积法”（Ｂａｌａｎｃｅｄａｒｅａｍｅｔｈｏｄ），该法是采用一条解法简便。直线来代替集料的级配曲线，这条直线是使曲线左（１）试算法。试算法的基本原理是，设有几种右两边的面积平衡（即相等），这样简化了曲线的复矿质集料，欲配置某一种一定级配要求的混合料。杂性。这种方法又经过许多研究者的修正，故称现在决定各组成集料在混合料中的比例时，先假定混行的图解方法为“修正平衡面积法”。合料中某种粒径的颗粒是由某一种对该粒径占优势的集料所组成，而其他各种集料不含

5、这种粒径，如此２应用Ｅｘｃｅｌ规划求解功能确定级配根据各个主要粒径去试算各种集料在混合料中的大致比例，若比例不合适，则稍加调整，这样逐步渐进，下面以某高速公路某标段中面层沥青混合料最终得出符合混合料级配要求的各集料配合比例。ＡＣ２０级配设计为例，利用Ｅｘｃｅｌ中规划求解功能确（２）正规方程法。多种集料采用数解法求解配定级配。集料的筛分结果见表１。合比，其基本原理是根据各种集料的筛分数据和规开打Ｅｘｃｅｌ表格，输入筛分结果和规范要求的范要求的级配中值，列出正规方程，然后用数学回归级配范围（见图１）。方法或电算方法求解。设矿质混合料任何一级筛孔由图１可见，各档集料用量比例和合成级配都的通过

6、率为ｐ（ｊ），它是由各种组成集料在该级的通是未知的。利用Ｅｘｃｅｌ规划求解的原理是：设定规公路与汽运第４期１１２Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ２０１１年７月表１集料筛分结果下列筛孔（ｍｍ）的通过百分率／％材料名称２６．５１９１６１３．２９．５４．７５２．３６１．１８０．６０．３０．１５０．０７５１０～２５ｍｍ１００８７．９６２．４３５．１５．３０．１０．００．００．０００．０００．０００．００５～１０ｍｍ１００１００．０１００．０１００．０９８．２１７．８０．８０．４０．４００．４００．４００．４００～５ｍｍ１００１００．０１００．０１００．０１００．０

7、９９．０６６．９４３．８２６．５０１７．７０９．２００．６０矿粉１００１００．０１００．０１００．０１００．０１００．０１００．０１００．０９９．９８９９．９５９９．８８９０．５３图１原始筛分结果和规范级配范围划求解中的约束条件，从而求出合成级配和各档集料的用量比例。在合成级配一行中给出计算合成级配的公式，例如Ｃ１０＝Ｃ３×Ｂ３＋Ｃ４×Ｂ４＋Ｃ５×Ｂ５＋Ｃ６×Ｂ６，采用拉动或手动给出Ｄ１０～Ｎ１０的合成级配计算公式。然后从Ｅｘｃｅｌ中的工具菜单