巧用auto―cad和excel确定矿质混合料组成设计

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1、巧用Auto―CAD和Excel确定矿质混合料组成设计　　摘要：矿质混合料的组成设计是《土木工程材料》课程中非常重要的一节内容，也是学生必须熟练掌握的内容。常用的计算方法，如试算法和图解法，存在计算工作量大，重复次数多等缺点。将两种学生常用绘图软件Auto-CAD与办公软件Excel相结合，以橡胶颗粒沥青混合料组成设计为例，提出一种新的确定矿质混合料组成设计的方法。此方法用软件绘图摒除了手工绘图的效率低、绘图时间长、曲线描绘不精确等缺点，Auto-CAD与Excel相结合，可以不用编写程序，既避免不会编程带来的工作停滞，又可以高效精确地确定出矿质混合料的组成设计。　　关键词：Auto-C

2、AD；Excel；矿质混合料　　中图分类号：G642.0；G416文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）01-0275-03　　一、引言5　　《土木工程材料》课程是土木工程专业开设的一门实践性较强的专业基础课程。其中矿质混合料的组成设计是必需重点讲授的一节内容，也是学生必须熟练掌握的内容。目前，各种有关工程材料的教材中，确定矿质混合料配合比的方法主要是试算法和图解法。不论哪一种方法，都是用手工来计算，工作量非常大，不利于学生计算练习和日常使用。随着计算机技术日新月异的发展，办公软件的应用越来越普及。而对我们最为熟悉和掌握的办公软件之一的Excel，则因其具有较强的运算分析

3、能力，得到较为广泛应用。而对于工科类的学生来说，Auto-CAD辅助设计也是一门必修课程及必须掌握的一门技能课程。　　近年来，国内外刊物上确定矿质混合料组成设计的方法基本有两种，一种是利用Excel电子表格中的编程功能，由泰勒级数及矩阵等数学知识确定级配曲线图；另一种是利用Excel电子表格自带绘制曲线图的功能绘制[1]。这两种方法都是以熟练掌握Excel为基础，但是第一种要建立在熟练掌握Excel应用编程的基础上，而由后一种方法绘制出的级配曲线图与用Auto-CAD绘制出的级配曲线图有较大的出入。因此，经过笔者查阅资料及经过实例论证，结合本专业学生所掌握的Excel和Auto-CAD软

4、件，以橡胶颗粒沥青混合料组成设计为实例，提出本文的方法，以供同行们参考。　　二、Auto-CAD与Excel电子表格结合绘制级配曲线图　　（一）橡胶颗粒沥青混合料级配范围的确定　　本文中橡胶颗粒沥青混合料配合比标准级配以现行《规范》[2]中AC―13型，见表1。　　（二）矿料筛分曲线的绘制　　在实验室筛分橡胶颗粒沥青混合料中各种矿料，得数据表2。将所得各矿料筛数据依次输入Excel电子表格中，则利用Auto-CAD与Excel电子表格结合，共同来确定橡胶颗粒沥青混合料中各矿料所占组成百分比，计算出各矿料的通过百分率，累加各原材料的通过百分率，从而可确定橡胶颗粒沥青混合料中各矿料的级配。混

5、合料中各矿料组成为：石子、砂子、橡胶颗粒与矿粉。5　　在计算机中绘制混合料级配曲线过程如下。　　第一步：在Auto―CAD中选择高斯平面坐标系，筛孔尺寸为横轴，质量通过百分率为纵轴，每筛孔对应一个质量通过百分率，数据只要有足够就可点绘出一条平滑精确曲线[1]。　　第二步：在Excel电子表格中，选定某一空白单元格，将函数“筛孔尺寸单元格&”、“&质量通过百分率单元格”依次输入，即可形成点的坐标，如图1所示，选择坐标点数据，复制。　　第三步：在Auto―CAD中PLINE命令栏里单击鼠标右键，选中PASTE，回车键确定即可绘出筛分曲线，见图2。得出各矿料的筛分曲线后，则可利用图解法求得各种

6、矿料的含量。结果见图3。　　（三）橡胶颗粒沥青混合料级配曲线的绘制　　利用图1数据和图2数据则可求出橡胶颗粒沥青混合料级配表，见表3所示。当然，在表3计算中，调用了表2中的比例，可将表2原材料级配、原材料的比例与图2中合成混合料通过的百分率与联系起来。最后，由表3数据结合表1中的数据，就可绘制混合料的级配曲线图。图4为混合料的四种级配方案的对比图，其他三种方案的绘制步骤与矿料级配曲线的绘制步骤相同。分析图4，确定橡胶颗粒沥青混合料较好的级配曲线，然后对其进行调整优化，使之接近规范中的级配中值，并可确定出最优橡胶颗粒沥青混合料设计配合比。其结果见表3所示。　　三、结论5　　1.在求解混合料

7、中各矿料含量时，若是利用传统图解法需要将矩形的对角线连接作为合成级配中值，按算数标尺，纵坐标将分别引出8%，16%，24.5%，35%，45%，75%与横坐标平行的直线，然后过与对角线的相交点引一条与横坐标相垂直的直线，将于横坐标形成一个交点，其交点即为级配范围中值所对应的各筛孔尺寸，即0.08，0.16，0.315，0.63，1.2，2.5，5，15（mm）[3]。　　2.由本文提出的Auto-CAD结合Excel来绘制橡胶颗粒沥