工程集料级配设计方法研究

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1、工程集料级配设计方法研究摘要：由于实际工程中，由料场提供的各种规格集料往往很难直接满足级配施工要求，所以通常要采用两种或两种以上的集料配合起来使用。集料级配设计的目的就是通过一定的方法，确定混合料中各规格集料的用量比例，来满足某一级配的要求。目前级配设计常用的方法有试算法和图解法两类，现就试算法和图解法进行级配设计的方法及设计原理介绍如下。　　关键词：集料级配设计方法　　1.设计前的准备工作　　1.1确定满足某一要求的级配　　前面我们已经提到，集料设计及配的目的就是通过一定的方法，确定混合料中各规格集料的用量比例，来满足某一级配的要求

2、，所以我们必须搞清楚我们所设计的最终级配是否满足给定的级配范围。　　一般情况下，所给定的满足某一特定级配有一定范围要求，如下表所示：　　矿质混合料要求级配范围和中值表（表1）　　　　　　　　1.2确定所要合成的各种集料的级配　　这里面主要包括要确定：1.有几种集料参与合成；2.各种参与合成集料的级配情况。所以我们在集料级配设计以前必须对所要合成的集料进行颗粒分析试验，以确定各种参与合成集料的级配情况。通过各种参与合成集料的级配情况可以大体判断出合成时各种集料的参配情况。　　2.试算法进行集料级配设计　　2.1建立基本计算方程　　三种规

3、格集料进行级配设计为例，设有A、B、C三种集料在某一筛孔i上的通过率分别为aA(i)、aB(i)、aC(i)，打算配制混合料M。混合料M在相应筛孔上的通过百分率为aM(i)，设规范要求级配的通过率下限为pn(i)，设通过率上限为pn(i)，通过的级配中值为p(i)，A、B、C三种集料在混合料中的比例分别是x、y、z,则可以得到如下式：　　xyz=1………………………（式1）　　aA(i)xaB(i)yaC(i)z=aM(i)………………………（式2）　　aM(i)=P(i)………………………（式3）　　pn1≤aM(i)≤pn2………

4、………………（式4）　　2.2设计计算　　根据上面的基本计算方程，我们设A集料在混合料中的比例为x,B集料在混合料中的比例为y,那么C集料的比例则为1-x-y,我们以表1中的筛孔尺寸为例，计算见下表：　　　　混合料组成设计计算表（表2）　　　　　　　　我们再来对这些数据进行分析，在A、B、C三种集料中，他们的级配及粗细程度肯定是不一样的，假若我们设A集料最大粒径最大，为16.0mm(因为不可能出现比16.0mm大，这样将无法合成至规范规定的级配范围)，B集料最大粒径居中，C集料最大粒径最小。将A、B、C集料按粒径大小排列。那么我们将得

5、到下面的数据：　　aA(16.0)=aB(16.0)=aC(16.0)=100…………………………（式5）　　　　aM(16.0)=aA(16.0)xaB(16.0)yaC(16.0)(1-x-y)　　=100x100y100(1-x-y)　　=100…………………………（式6）　　所以：　　P16.0=100≤aM(16.0)=100≤P16.0=100…………………………（式7）　　　　由上面的计算，可以看出，在16.0mm也就是最大粒径这一级A、B、C三种集料的比例不会对合成级配造成影响，我们继续下面的计算。　　aM(13.2)

6、=aA(13.2)xaB(13.2)yaC(13.2)(1-x-y)…………………………（式8）　　aM(13.2)=P(13.2)…………………………（式9）　　P(13.2)=95≤aM(13.2)≤P13.2=100…………………………（式10）　　aM(9.5)=aA(9.5)xaB(9.5)yaC(9.5)(1-x-y)…………………………（式11）　　aM(9.5)=P(9.5)…………………………（式12）　　P9.5=70≤aM(9.5)≤P9.5=88…………………………（式13）　　最后，我们将式9、式12求解得到

7、一系列x，然后取其平均值，最终可以得出A、B、C三种集料的初步的比例。　　2.3结果调整　　经过上面的计算，得出A、B、C三种集料在混合料中的比例分别是x、y、z，我们要对以上计算得出的各集料的比例即初步配合比进行验算，如果得到的合成级配不在所给定的级配范围内，应调整初步配合比，直到满足级配要求为止。如果经数次调整仍不能满足时，可掺加单粒集料或调换其他集料。　　3.试算法集料级配设计实例　　某大桥桥面铺装层用细粒式沥青混凝土矿质混合料配合比设计　　[原始资料]　　1.现有碎石(A)、石屑（B）、砂（C）、矿粉（D）四种集料，筛分结果见

8、表3。　　2.要求的级配范围按通过量见表4。　　原有集料的级配筛分试验结果（表3）　　　　　　　　矿质混合料要求级配范围和中值表（表4）　　　　　　　　[设计步骤]　　1.计算各集料各筛孔通过率。　　见表3中计算结果。