1、第五章第五章 集料试验检测技术集料试验检测技术重点内容和学习要求 本章着重阐述砂石材料的技术性质和技术要求，以及矿质混合料级配理论和组成设计方法。通过本章学习，要求学生熟悉砂石材料的技术性质和技术要求，掌握级配理论和组成设计方法，会用图解法和试算法设计矿质混合料的配合比。一、粗集料的技术性质一、粗集料的技术性质（一）粗集料的物理性质（一）粗集料的物理性质 1粗集料的密度(1)表观密度(简称视密度)粗集料的表观密度是在规定条件(1055烘干至恒重)下，单位表观体积(包括矿质实体和闭口孔隙的体积)的质量。nsvvaam 石料的质量与体积关系如图粗集料表观密度的测定方法：按照现行公路工程集料试验规程
2、JTG E42 2005规定，采用网篮法，将粗集料在规定条件(1055烘干至恒重)下烘干后称其质量为ma，再将干燥粗集料装在金属吊篮中浸水24h，使开口孔隙饱水，然后在浸水天平上称出饱水的粗集料在水中的质量mw，再用湿毛巾擦干饱水集料的表面水后称得饱和面干质量mf，根据粗集料的烘干质量ma和饱水后在水中的质量mw，按下式计算粗集料表观密度a：Taamwamm(2)毛体积密度 粗集料的毛体积密度是在规定的条件下，单位毛体积(包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙)的质量。按图13，粗集料毛体积密度可由下式求得：isbVmnsvv粗集料毛体积密度测定方法:同粗集料表观密度测定方法，但按下式计算毛体积相对
3、密度：Tabmwfmm(3)表干密度（饱和面干毛体积密度)粗集料的饱和面干密度是在规定的条件下，单位毛体积(包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙)的饱和面干质量。粗集料饱和面干密度可由下式求得：iffVmnsvv粗集料表干密度测定方法：同粗集料表观密度测定方法，但按下式计算表干密度 Tfsmwfmm(4)堆积密度 粗集料的堆积密度是集料装填于容器中(包括集料之间的空隙和颗粒内部的孔隙)单位体积的质量，可按下式求得 psVmnsvv 粗集料的堆积密度，包括自然堆积状态、振实状态和捣实状态下的堆积密度。粗集料的自然堆积密度是干燥的粗集料用平头铁锹离筒口50mm左右装入规定容积的容量筒的单位体积的质量；
4、振实密度是将装满试样的容量筒在振动台上振动3min后单位体积的质量；捣实密度是将试样分三次装入容量筒，每层用捣棒均匀捣实25次的单位体积的质量。堆积密度的测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E42 2005规定，将干燥的材料用平头铁锹离筒口50mm左右装入、振动台上振动或捣棒均匀捣实体积为V的容量筒，并称得其质量m2，倒出材料再称得容量筒的质量为m1。按式(112b)计算材料的堆积密度(包括堆积密度、振实密度和捣实密度)：(5)含水率粗集料含水率是粗集料在自然状态条件下的含水量的大小。Vmm123.级配(Gradation)级配:粗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
5、验确定。集料级配有关的参数：分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率。1、分计筛余百分率分计筛余百分率 是指某号筛上的筛余质量占试样总质量百分率是指某号筛上的筛余质量占试样总质量百分率2、累计筛余百分率、累计筛余百分率 是指某号筛的分计筛余百分率和大于该号筛的各筛是指某号筛的分计筛余百分率和大于该号筛的各筛分计筛余百分率之总和分计筛余百分率之总和 3、通过百分率通过百分率 是指通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分是指通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率，即率，即100与某号筛累计筛余百分率之差与某号筛累计筛余百分率之差 筛孔尺寸/mm存留质量/g分计筛余/%累计筛余/%通过百分率/%d
6、0=Dmaxd1d2d 3d 4d 5dkdnm0=0m1m2m3m4m5mkmn0=012345knA0=0A1=1A2=1+2A3=1+2+3A4=1+2+3+4A5=1+2+3+4+5Ak =1+2+3+4+5+k An=1+2+3+4+5+nP0=100P1=100-A1P2=100-A2P3=100-A3P4=100-A4P5=100-A5Pk=100-AkPn=100-An备注n mi =m1ni=1001分计筛余、累计筛余和通过量的关系分计筛余、累计筛余和通过量的关系 4.粗集料针片状颗粒含量 粗集料的颗粒形状以正立方体为佳，不宜含有过多的针、片状颗粒，否则将显著影响混合料的强度
7、和施工。针状颗粒是指颗粒长度大于平均粒径的2.4倍的颗粒，片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径的0.4倍的颗粒(平均粒径指该粒级上、下粒径的平均值)。按现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，粗集料针片状颗粒含量可采用规准仪法和游标卡尺法测定。5.坚固性 除前述的将原岩加工成规则试块进行抗冻性和坚固性试验外，对已轧制成的碎石或天然卵石，亦可采用规定级配的各粒级集料，按现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，选取规定数量的集料，分别装在金属网篮中浸入饱和硫酸钠溶液中进行干湿循环试验。经一定的循环次数后，观察其表面破坏情况，并用质量损失百分率来计算其坚固性。(二)粗集料的力学性
8、质 道路与桥梁建筑用粗集料的力学性质，主要是压碎值和磨耗损失，其次是磨光值、道瑞磨耗值和冲击值。不同道路等级抗滑表层集料的磨光值、道瑞磨耗值和冲击值有不同的技术要求 指 标高速公路一级公路其他公路石材磨光值(PSV)不大于4235道瑞磨耗值(AAV)不大于1416集料冲击值(AIV)不大于/%2830表表1-8 抗滑表层和集料技术要求抗滑表层和集料技术要求 1集料压碎值 集料压碎值是集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力。它作为衡量石材强度的一个相对指标，用以评价石料在公路工程中的适用性。集料压碎值测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，有关路用沥青混凝土集料压碎值测
9、定的规定(水泥混凝土集料压碎值的测定方法稍有不同，见GB/T146852001)，将粒径为9.5 13.2 mm的集料试样，先用一个容积1 767cm3的标准量筒，分三层装料，并用标准的方法夯实，确定试验时所需集料的数量。然后按此确定的集料试样，用标准夯实法分三层装入集料压碎值测定仪(如图14)的钢质圆筒内，每层用夯棒夯25次，最后在碎石上再加一压头。将试模移于压力机上，于10min内均匀加荷至400kN，使压头匀速人筒内，部分集料即被压碎为碎屑，测定通过236筛孔的碎屑的质量占原集料总质量的百分率，此值称为压碎值，用 ，表示，可按下式求 aQ%10001mmQa2集料磨光值(简称PSV)现代
10、高速交通的条件对路面的抗滑性提出了更高的要求。作为高速公路沥青路面用的集料，在车辆轮胎的作用下，不仅要求具有高的抗磨耗性，而且要求具有高的抗磨光性。图15 集料磨光值试验 1-金钢砂箱；2-电动机；3-模拟汽车轮胎；4-道路轮 5-配重锤；6-底座；7-罩壳；8-试件集料磨光值测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，集料抗磨光性用集料的磨光值(Polished Stone Value，简称PSV)来表示。选取粒径为9.513.2集料试样，密排于试模中，先用砂填密集料间空隙，然后再用环氧树脂砂浆固结，经养护后，即制成试件。将制备好的试件安装于加速磨光机的道路轮上(如图1
11、5)，当电机开动时，模拟汽车轮胎即以320rmin5rmin的转速旋转，在两轮之间加入水和金刚砂使试件受到金刚砂的磨耗。先用30号金刚砂磨3h，然后用280号金刚砂磨3h。经磨耗6h后取下试件，冲洗去金刚砂，用摆试摩擦系数测定仪测定磨光值。集料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好。抗滑面层应选用磨光值高的集料，如玄武岩、安山岩、砂岩和花岗岩等。3集料冲击值(Aggregate Impact Value)集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能称为冲击韧性。集料冲击值测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，集料抗冲击能力采用“集料冲击值”(简称AIV)表示。选取粒径为9.513.
12、2mm的集料试样，用金属量筒分三次捣实的方法确定试验用集料数量。将集料装于冲击值.试验仪(图16)的盛样器中，用捣实杆每层捣实25次，使其初步压实。然后用质量为13.750.05kg的冲击锤，沿导杆自380mm5mm处自由落下锤击集料，并连续锤击15次，每次锤击间隔时间不少于1s。冲击值越小,表示集料的抗冲击性越好。4集料磨耗值(简称AAV)集料磨耗值用于评定抗滑表层的集料抵抗车轮磨耗的能力。(1)道瑞磨耗试验按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，采用道瑞磨耗试验机(Dorry Abrasion Testing Machine)来测定集料磨耗值(简称AAV)。选取粒径为9.5
13、13.2mm洗净、烘干的集料试样，单层紧排于两个试模内(不少于24粒)，然后排砂并用环氧树脂砂浆填充密实。经养护24h后，拆模取出试件，刷清残砂，准确称出试件质量，然后将试件安装在试验机附的托盘上(如图17)。为保证试件受磨时的压力固定，应使试件、托盘和配重的总质量为2000g10g将试件安装于道瑞磨耗机上。道瑞磨耗机的磨盘以2830rmin 的转速旋转；与此同时，料斗上的石英砂、磨料可均匀地洒于磨盘上，石英砂磨料流速应保证为 700-900gmin。可预磨100圈调整流速，然后再磨400圈，共磨500圈后，取出试件，刷净残砂，准确称出试件质量。(2)洛杉矶式磨耗试验（Los Angeles
14、Abrasion Test）洛杉矶式磨耗试验的测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，洛杉矶式磨耗试验又称搁板式磨耗试验。试验机是由一个圆鼓和鼓中一个搁板所组成。试验用的试样是按一定规格组成的级配石材，总质量为5000g。当试样加人磨耗鼓中的同时，加入12个钢球，钢球总质量为5000g。磨耗鼓以3033r/min的转速旋转。在旋转时，由于搁板的作用，可将集料和钢球带到高处落下。经旋转500次后，将集料试样取出，用2mm圆孔筛或1.7mm方孔筛筛去石屑，并洗净烘干称其质量。集料磨耗值愈高，表示集料的耐磨性愈差。高速公路、一级公路抗滑层用集料的AAV应不大于14。粗集料的
15、洛杉矶磨耗损失是集料使用性能的重要指标，尤其是沥青混合料和基层集料，它与沥青路面的抗车辙能力、耐磨性、耐久性密切相关，一般磨耗损失小的集料，集料坚硬、耐磨、耐久性好。软弱颗粒含量多、风化严重的石料经过磨耗试验，粉碎严重，这个指标很难通过。洛杉矶磨耗试验是优选石料的一个重要手段。二、细集料的技术性质二、细集料的技术性质 细集料的技术性质与粗集料的技术性质基本相同，但是由于细度的特点，亦有不同之处。细集料的表观密度、堆积密度和空隙率等技术性质的含意与粗集料基本相同，现分述如下。1、细集料的密度 (1)细集料的表观密度 细集料表观密度测定方法：按照公路工程集料试验规程JTG E422005规定，将细
16、集料在规定条件(1055烘干至恒重)下烘干后称其质量为m0，再将干燥细集料装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中，在水中浸24h，使开口孔隙饱水后将水加满，然后称其质量为m2，倒出容量瓶中的水和细集料并装满水，称得容量瓶装满水的质量为m1。Tammmm2100(2)细集料的毛体积密度、表干密度（饱和面干密度）、吸水率 细集料毛体积密度、表干密度测定方法：按照公路工程集料试验规程JTG E422005规定，将细集料在水中浸24h，使开口孔隙饱水，再适当蒸发表面水后放人饱和面干试模，提起饱和面于试模后要求饱和面干试样的塌陷形状如图18，立即称取饱和面干试样质量m3，迅速放人容量瓶中，将水加满，称其质量m2。
17、倒出容量瓶中的水和细集料并装满水，称得容量瓶装满水的质量为m1，将倒出的细集料在规定条件(1055烘干至恒重)下烘干后称其质量为m0。按式(125)和式(126)计算出毛体积密度b、表干密度s。Tsmmmm2130Tbmmmm2133(3)细集料的堆积密度及空隙率 细集料在自然状态下的堆积密度是反映细集料棱角性的主要指标。空隙率愈大，说明细集料的棱角性愈好。细集料堆积密度的测定方法：按照公路工程集料试验规程JTG E422005规定，将细集装入漏斗中(图19)，漏斗出料口距容量筒筒口50mm左右，装满并刮平后称试样和容量筒的总质量。Vmm012级配(Gradation)级配是集料各级颗粒的分配
18、情况，细集料的级配可通过细集料的筛分试验确定。取试样500g在一整套标准筛上进行筛分试验，分别求出试样存留在各筛上的质量，然后计算其级配有关参数，具体方法与粗集料相同。3粗度(Coarseness)粗度是评价细集料粗细程度的一种指标，用细度模数(Fineness Modulus)表示。1、对水泥混凝土用细集料，细度模数按下式计算 2、对沥青混凝土面层及各种路面的基层、底基层用细集料，细度模数按下式计算 4.754.750.150.30.6 1.182.36A-1005A-A A A A AxM100A A A A AA0.150.30.6 1.182.364.75xM 细度模数愈大，表示细集料
19、愈粗。砂的粗度按细度模数一般可分为下列三级：Mx=3.73.1为粗砂；Mx=3.02.3为中砂；Mx=2.21.6为细砂。细度模数的数值主要决定于累计筛余量。由于在累计筛余的总和中，粗颗粒分计筛余的“权”比细颗粒大，所以它的数值很大程度上决定于粗颗粒含量。另外，细度模数的值与小于0.15mm的颗粒含量无关，所以虽然细度模数在一定程度上能反映砂的粗细概念，但并未能全面反映砂的粒径分布情况，因为不同级配的砂可以具有相同的细度模数。第五节第五节 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 道路与桥梁建筑用的砂石材料，大多数是以矿质混合料的形式与各种结合料(如水泥或沥青等)组成混合料使用，不同水泥混凝土
20、或沥青混合料对矿质混合料有着不同的级配要求。因此，对矿质混合料必须进行组成设计，其内容包括级配理论和级配范围的确定，基本组成的设计方法。一、矿质混合料的级配理论和级配曲线范围1.矿质混合料的级配理论（1）级配曲线（Grading curve）各种不同粒径的集料，按照一定的比例搭配起来，以达到较高的密实度（或较大摩擦力)，可以采用下列两种级配组成。连续级配(Continuous gradation)连续级配是某一矿质混合料在标准筛孔配成的套筛中进行筛析时，所得的级配曲线平顺圆滑，具有连续的(不间断)性质，相邻粒径的粒料之间，有一定的比例关系(按质量计)。这种由大到小的比例，逐级粒径均有。按比例互
21、相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配矿质混合料。间断级配(Gap gradation)间断级配是在矿质混合料中剔除其一个(或几个)分级，形成一种不连续的混合料。这种混合料称为间断级配矿质混合料。连续级配曲线和间断级配曲线如图110所示。图图1-10 连续级配和间断级配曲线连续级配和间断级配曲线通过百分率（%）(2)级配理论(Theory of gradation)关于级配理论的研究，实质上发源于我国的垛积理论。但这一理论在级配应用上没有得到发展。目前常用的级配理论主要有最大密度曲线理论和粒子干涉理论。本节主要介绍最大密度曲线理论，该理论主要描述了连续级配的粒径分布。最大密度曲线公式 最大密度曲
22、线是通过试验提出的一种理想曲线。WB富勒(Fuller)和他的同事研究认为：固体颗粒按粒度大小有规则地组合排列，粗细搭配可以得到密度最大、空隙最小的混合料。初期研究的理想曲线是：细集料以下的颗粒级配为椭圆形曲线，粗集料为与椭圆曲线相切的直线。由这两部分组成的级配曲线可以达到最大的密度。这种曲线计算比较繁杂，后来经过许多研究改进，提出简化的“抛物线最大密度理想曲线”。该理论认为：“矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大”。根据上述理论，当矿物混合料的级配曲线为抛物线(如图111)时，最大密度理想曲线集料各级粒径(d)与通过量（P）表示如式（133）：P=kd 5.0100DdP最大密
23、度曲线n次幂公式最大密度曲线是一种理论的级配曲线。在实际应用中，许多研究认为：这一公式的指数不应固定为0.5。有的研究认为在沥青混合料中应用时，当n0.45时密度最大；有的研究认为在水泥混凝土中应用时，当n0.250.45时工作性较好。通常使用的矿质混合料的级配范围(包括密级配和开级配)，n次幂常在0.30.7之间。因此在实际应用时，矿质混合料的级配曲线应该允许在一定范围内波动，所以目前多采用n次幂的通式表达如式(1-37)。不同n次幂的级配曲线如图1-12。图中n=0.5为最佳级配曲线，n0.30.7为允许波动范围，曲线级配范围包括密级配和开级配 2.级配曲线范围的绘制 按前述级配理论公式计
24、算出各级集料在矿质混合料的通过百分率，以通过百分率为纵坐标轴，以粒径(mm)为横坐标轴，绘制成曲线，即为理论级配曲线。但由于矿料在轧制过程中的不均匀性，以及混合料配制时的误差等因素影响，使所配制的混合料往往不可能与理论级配完全符合。因此，必须允许配料时的合成级配在适当的范围内波动。常用筛孔是1/2递减的，筛分曲线如按常规坐标绘制，则必然造成前疏后密，不便于绘制和查阅。为此，通常用半对数坐标代替，即横坐标轴颗粒粒径(即筛孔尺寸)采用对数坐标，而纵坐标轴通过(或存留)百分率采用常规坐标。我国沿用半对数坐标系绘制级配范围曲线的方法，首先要按对数计算出各种颗粒粒径(即筛孔尺寸)在横坐标轴上的位置，而表
25、示通过(或存留)百分率的纵坐标则按普通算术坐标绘制。绘制好纵、横坐标后，最后将计算所得的各颗粒粒径（di）的通过百分率(pi)绘制在坐标图上，再将确定的各点连接为光滑的曲线，在两个指数(nl和n2)之间所包括的范围即为级配范围(通常用加绘阴影表示)。二、矿质混合料的组成设计方法 天然或人工轧制的一种集料的级配往往很难完全符合某一级配范围的要求，因此必须采用两种或两种以上的集料配合起来才能符合级配范围的要求。矿质混合料配合组成设计的任务就是确定组成混合料各集料的比例。确定混合料配合比的方法很多，但是归纳起来主要有试算法与图解法两种。1.试算法 (1)基本原理 试算法的基本原理是：设有几种矿质集料
26、，欲配制某种一定级配要求的混合料；在决定各组成集料在混合料中的比例时，先假定混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这种粒径。如此，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。如果比例不合适，则稍加调整，这样逐步渐进，最终达到符合混合料级配要求的各集料配合比例。设有A、B、C三种集料，欲配制成级配为M的矿质混合料(如图114)，求A、B、C集料在混合料中的比例，即为配合比。按上述表达作出下列两点假设。设A、B、C三种集料在混合料M中的用量比例为X、y、Z，则 X+Y+Z100 又设混合料M中某一粒径要求的含量为M(i)，A、B、C三种集料在该粒径的
27、含量为A(i)、B(i)、C(i)，则 A(i)X+B(i)Y+C(i)Z=100M(i)(2)计算步骤 在上述两点假设的前提下，按下列步骤求A、B、C三种集料在混合料中的用量。计算A料在矿质混合料中的用量 在计算A料在混合料中的用量时，按A料占优势含量的某一粒径计算（即混合料M中某一级粒径主要由A集料所提供，A料占优势），而忽略其他集料在此粒径的含量。设A料占优势粒径的粒径尺寸为i(mm)，则B料和C料在该粒径的含量B(i)和C(i)均认为等于零（如图115）。由式可得：A(i)X =100M(i)（1-39）即A料在混合料中的用量：100)()(iAiMaaX计算C料在矿质混合料中的用量
28、同前理，在计算C料在混合料中的用量时，按C料占优势的某一粒径计算，而忽略其他集料在此粒级的含量。设按C料粒径尺寸为j(mm)的粒径来进行计算，则A料和B料在该粒径的含量A(j)和B(j)均等于零（如图115）。由式可得：即C料在混合料中的用量：)()(100jMjcaZa100)()(jcJMaaZ(140)计算B料在矿质混合料中的用量 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)如为四种集料配合时，C料和D料仍可按其占优势粒级用试算法确定。校核调整 按以上计算的配合比，经校核如不在要求的级配范围内，应调整配合比重新计
29、算和复核，经几次调整，逐步渐进，直到符合要求为止。如经计算确不能满足级配要求时，可掺加某些单粒级集料，或调换其他原始集料。2.图解法 采用图解法来确定矿质混合料的组成，常采用“平衡面积法”，该法是采用一条直线来代替集料的级配曲线，这条直线是使曲线左右两边的面积平衡(即相等)，这样简化了曲线的复杂性。这种方法又经过许多研究者的修正，故称现行的图解方法为“修正平衡面积法”(以下简称图解法)。(2)图解法设计步骤绘制级配曲线坐标图 在设计说明书上按规定尺寸绘一方形图框。通常纵坐标通过量取10cm，横坐标筛孔尺寸(或粒径)取15cm。连对角线(如图118)作为要求级配曲线中值。纵坐标按算术标尺，标出通
30、过量百分率(0100%)。根据要求级配中值(举例如图118)的各筛孔通过百分率标于纵坐标上，则纵坐标引水平线与对角线相交，再从交点作出垂线与横坐标相交，其交点即为各相应筛孔尺寸的位置。表111为细粒式沥青混合料用矿料级配范围。表1-11 细粒式沥青混合料用矿料级配范围细粒式沥青混合料用矿料级配范围 筛孔尺寸/mm16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配范围/mm1009510070884868365324411830122281648级配中值10098795745332417126确定各种集料用量 将各种集料的通过量绘于级配曲线坐标图上(如图119)。因
31、为实际集料的相邻级配曲线并不像计算原理所述那样，均为首尾相接，可能有下列三种情况(如图119)。根据各集料之间的关系，按下述方法即可确定各种集料用量。a两相邻级配曲线重叠 (如集料A级配曲线的下部与集料B级配曲线上部搭接时)，在两级配曲线之间引一根垂直于横坐标的直线(即)线AA，与对角线OO，交于点M，通过M作出一水平线与纵坐标交于P点。OP即为集料A的用量。b两相邻级配曲线相接 (如集料B的级配曲线末端于集料C的级配曲线首端，正好在一垂直线上时)，将前一集料曲线末端与后一集料曲线首端作出垂线相连，垂线BB，与对角线OO相交于点N。通过N作出一水平线与纵坐标交于Q点。PQ即为集料B的用量。c两
32、相邻级配曲线相离 (如集料C的集配曲线末端与集料D的级配曲线首端，在水平方向彼此离开一段距离时)，作出一垂直平分相离开的距离(即bb)，垂线CC，与对角线OO，相交于点R，通过R作出一水平线与纵坐标交于S点，QS即为C集料的用量。剩余ST即为集料D用量。校核 按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配是否符合要求。如不能符合要求(超出要求的级配范围)，应调整各集料的用量。矿质混合料组成配合计算例题(一)题目题目 试计算某大桥桥面铺装用细粒式沥青混凝土矿质混合料配合比。（用试算法）原始资料原始资料(1)现有碎石、石屑和矿粉三种矿质材料，筛分结果按分计筛余列于表1-10 (2)细粒式沥青混凝土
33、的级配范围，根据规范规定细粒式混凝土的要求级配范围按通过量列于表112。计算要求计算要求 (1)按试算法确定碎石、石屑和矿粉在混合料中所占的比例。(2)按题给的规范要求校核矿质混合料计算结果，确定其是否符合级配范围。表110 原有集料的分计筛余和混合料要求级配范围原有集料的分计筛余和混合料要求级配范围 筛孔尺寸di(mm)碎石分计筛余A(i)石屑分计筛余B(i)矿粉分计筛余C(i)矿质混合料要求级配范围通过百分率P(n1-n2)(%)筛孔尺寸di(mm)碎石分计筛余A(i)石屑分计筛余B(i)矿粉分计筛余C(i)矿质混合料要求级配范围通过百分率P(n1-n2)(%)16.01001.1822.
34、5244113.25.2951000.616.018309.541.770880.312.412224.7550.51.648680.1511.58162.362.624.036530.07510.813.248计算步骤计算步骤矿质混合科中各种集料用量配合组成可按下述步骤计算：(1)计算各筛孔分计筛余 先将表112中矿质混合料的要求级配范围的通过百分率换算为累计筛余百分率，然后再计算为各筛号的分计筛余百分率。计算结果列于表113。(2)计算碎石在矿质混合料中用量 由表113可知，碎石中475mm的粒径含量占优势，故计算碎石的配合组成时，假设混合料中475mm的粒径全部是由碎石所提供。B(475
35、)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%100a75.4M(4.75)Aa(3)计算矿粉在矿质混合料中的用量 同理，计算矿粉在混合料中的配合比时，按矿粉占优势的，小于0075mm粒径计算，忽略碎石和砂中此粒径颗粒的含量，即假设A(0.075)和B(0.075)均为零。C(0.075)Z=M(0.075)Z=M(0.075)/C(0.075）100%由表113可知，M(0.075)=6.0%，C(0.075)=86.8%，代入上式得：Z=6.0 /86.
36、8100%=6.9%(4)计算石屑在混合料中用量：Y=100(X+Z)已求得X=41.6%，Z=6.9%故 Y=100(41.6+6.9)=51.5(5)校核 根据以上计算得到矿质混合料的组成配合比为：碎石 X=41.6%；石屑 Y=51.5%；矿粉 Z=6.9%。表113 原有集料的分计筛余和混合料通过量要求级配范围原有集料的分计筛余和混合料通过量要求级配范围 筛孔尺寸di(mm)碎石的分计筛余A(i)%石屑的分计筛余B(i)%矿粉分计筛余C(i)%按累计筛余计级配范围A按累计筛余计级配范围中值Am(i)按分计筛余计级配范围中值M(i)16.000013.25.2052.52.59.541.
37、7123021.018.54.7550.51.6325242.021.02.362.624.0476455.513.51.1822.5597667.512.00.616.0708276.08.50.312.4788883.07.00.1511.5849288.05.00.07510.813.2929694.06.00.0751.286.81006.0合计=100=100=100=100表表1-14 矿质混合料组成计算和校核表矿质混合料组成计算和校核表 筛孔尺寸di(mm)粗集料(碎石)细集料(石屑)填料(矿粉)矿质混合料的合成级配规范要求级配范围通过量P(%)原来级配分计筛余A(i)(%)采用
38、百分率X(%)占混合料百分率AM(i)(%)原来级配分计筛余B(i)(%)采用百分率Y(%)占混合料百分率BM(i)(%)原来级配分计筛余C(i)(%)采用百分率Z(%)占混合料百分率CM(i)(%)分计筛余M(i)(%)累计筛余AM(i)(%)通过百分率PM(i)(%)=16.041.651.56.910010013.25.22.22.22.297.8951009.541.717.417.419.680.470884.7550.521.01.60.821.841.458.648682.302.61.024.012.413.454.845.236531.1822.511.611.666.433
39、.624410.616.08.28.274.625.418300.312.46.46.481.019.012220.1511.55.95.986.913.18160.07510.85.613.20.96.593.46.6480.0751.20.686.86.06.6100校核=100=41.6=100=51.5=100=6.9=100 题目题目 试用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土矿质混合料的配合比。(图 解 法)原始资料原始资料现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿料，筛析试验得到各粒径通过百分率列于表1-15。表1-15 原有矿质集料级配表材料名称筛 孔 尺 寸 (方 孔 筛)(mm)16.
40、013.29.54.752.361.180.60.30.150.075通 过 百 分 率 ()碎石10093170石屑1001001008414840砂10010010010092824221114矿粉1001001001001001001001009687(2)设计级配范围按规范要求。要求级配范围和中值列于表116。级配名称筛 孔 尺 寸 (方 孔 筛)(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075通 过 百 分 率 ()上面层细粒式级配范围10095-10070-8848-68396-5324-4118-3012-228-164-8级配中值100987
41、95845332417126计算要求计算要求(1)根据P与(dD)n关系，将用规范要求的级配中值(表116)绘出各粒径在横坐标上的位置。(2)将各原有矿质材料筛析结果(表1-16)在图上绘出级配曲线，按图解法求出各种材料在混合料中的用量。(3)按图解法求得的各种材料用量计算合成级配，并校核合成级配是否符合技术规范的要求，如不符合调整级配重新计算。本章小结本章小结 砂石材料是岩石制品与集料的总称，是道路与桥梁建筑中用量最大的一种建筑材料。岩石可直接加工为各种岩石制品，应用于道路和桥梁工程。但主要是轧制成集料，作为水泥混凝土和沥青混合料的骨料。岩石的物理性质主要有：密度、吸水性和耐候性。集料主要的
42、物理常数是密度和级配。岩石的力学性质主要有：单轴抗压强度和磨耗性，这两项是评定岩石等级的依据。集料的力学性质，除压碎值和磨耗率外，由于现代高等级公路的要求，对路面抗滑层用集料还要求磨光值、磨耗值和冲击值等。密度是单位体积的质量。由于计算密度时选用的体积不同，可分为真密度、表观密度、毛体积密度和堆积密度等。包含有不同孔隙和空隙的集料密度对计算沥青和水泥混凝土的组成结构是非常有用的参数。级配集料是经过科学组配后，可以达到更大的密实度和较大的内摩擦力的矿质混合料。目前常用的级配理论是最大密度曲线理论。我国现行矿质混合料配合比设计的方法，主要是试算法和图解法。矿粉是沥青混合料中的一种主要材料。工业废渣也可以直接或间接地用作建筑材料。
