建設工程管理專業教學資源庫《建筑材料》一巖石與集料主講人：李穎穎

時間：2020.10目錄/CONTENT02標題文字03標題文字04標題文字01石料04礦粉0306礦質混合料的組成設計05工業廢渣03細集料02粗集料礦質混合料的組成設計PART

061.級配曲線與級配理論2.礦質混合料的配合比設計方法礦質混合料的組成設計2.礦質混合料的配合比設計方法級配曲線與級配理論01數解法1、礦質混合料組成設計的作用

在水泥混凝土或瀝青混合料中，所用集料顆粒的粒徑尺寸范圍較大，而天然或人工軋制的一種集料往往僅有幾種粒徑尺寸的顆粒組成，難以滿足工程對某一混合料的目標設計級配范圍的要求，因此需要將兩種或兩種以上的集料配合使用。01數解法單元6礦質混合料的組成設計2、礦質混合料組成設計的兩個已知條件

（1）集料的篩析試驗結果。

（2）設計要求、技術規范（或理論計算）所規定的礦質混合料級配范圍。01數解法單元6礦質混合料的組成設計常用的設計方法有：試算法：操作簡便、快捷，但要熟練掌握級配參數的含義，對三種以內的礦料設計較適宜；

圖解法（修正平衡面積法）：簡單易掌握，適合多種礦料操作，但操作稍顯麻煩。

兩種方法各有特點，前者操作簡便、快捷，但要熟練掌握級配參數的含義，對三種以內的礦料設計較適宜；后者簡單易掌握，適合多種礦料操作，但操作稍嫌麻煩。01數解法單元6礦質混合料的組成設計（一）數解法——試算法1.基本原理：01數解法單元6礦質混合料的組成設計假設12．兩點假設混合料M集料A集料B集料CXYZX+Y+Z=10001數解法單元6礦質混合料的組成設計假設2：混合料M集料A

集料B集料CXYZ某一級粒徑要求的含量為01數解法單元6礦質混合料的組成設計3.計算步驟步驟1：計算A集料在礦質混合料中的用量X

首先確定在A集料中占優勢的含量的某一粒徑，忽略其它集料在此粒徑的含量。ABC01數解法單元6礦質混合料的組成設計根據上述假設，上式成為：則A集料在混合料中所占的比例為：01數解法單元6礦質混合料的組成設計步驟2：計算C集料在礦質混合料中的用量Z

同理，在計算C集料用量時，先確定C集料中占優勢的某一粒徑，而忽略A、C集料中同一粒徑的含量。01數解法單元6礦質混合料的組成設計步驟3：計算B集料在礦質混合料中的用量Y步驟4：校核調整

可按如下公式計算合成礦質混合料的分計篩余：也可按如下公式計算礦質混合料的合成通過百分率：01數解法單元6礦質混合料的組成設計

調整配合比后還要重新進行校核，直至符合要求為止。如經計算后確不能滿足級配要求時，可摻加單粒級集料或調換其它集料。注意：①在實際組成設計中，可根據集料的級配情況，具體選擇各集料的先后順序；②當集料超過三種時，方程中的未知數將增加，按上述原理重復步驟1和步驟201數解法單元6礦質混合料的組成設計試算法案例分析：

現有碎石、砂和礦粉三種集料，經篩析試驗各集料的分計篩余百分比如下表，并按推薦要求設計混合料的級配范圍，試求碎石、砂、礦粉在要求級配混合料中的用量比例。01數解法單元6礦質混合料的組成設計篩孔尺寸mm要求級配范圍通過率%P13.20.8————1004.7560.0————63-782.3623.510.5——40-631.1814.422.1——30-530.601.319.44.022-450.3——36.04.015-350.15——7.05.512-300.075——3.03.210-25<0.075---2.083.3---篩析試驗數據：01數解法單元6礦質混合料的組成設計01數解法單元6礦質混合料的組成設計01數解法單元6礦質混合料的組成設計計算分析：（1）將礦質混合料規定的級配范圍通過率換算為通過率中值篩孔尺寸mm要求級配范圍通過率%通過率中值13.20.8————100--4.7560.0————63-782.3623.510.5——40-631.1814.422.1——30-530.601.319.44.022-450.3——36.04.015-350.15——7.05.512-300.075——3.03.210-25<0.075---2.083.3----70.551.541.533.525.021.017.501數解法單元6礦質混合料的組成設計（2）將級配范圍的通過率中值換算為累計篩余百中值篩孔尺寸mm要求級配范圍通過率%P13.20.8————1004.7560.0————63-7870.52.3623.510.5——40-6351.51.1814.422.1——30-5341.50.601.319.44.022-4533.50.3——36.04.015-3525.00.15——7.05.512-3021.00.075——3.03.210-2517.5<0.075---2.083.329.548.558.566.575.079.082.510001數解法單元6礦質混合料的組成設計篩孔尺寸mm13.20.8————1004.7560.0————63-7870.529.52.3623.510.5——40-6351.548.51.1814.422.1——30-5341.558.50.601.319.44.022-4533.566.50.3——36.04.015-3525.075.00.15——7.05.512-3021.0790.075——3.03.210-2517.582.5<0.075---2.083.3100（3）將累計篩余百中值換算為分計篩余中值29.519.010.08.08.54.03.517.501數解法單元6礦質混合料的組成設計（4）碎石中4.75mm粒徑顆粒含量占優勢，假設混合料中4.75mm粒徑全部由碎石提供：01數解法單元6礦質混合料的組成設計（5）同理：礦粉中<0.075mm粒徑顆粒含量占優勢，假設混合料中<0.075mm粒徑全部由礦粉提供：

01數解法單元6礦質混合料的組成設計（6）由：Y=100-（X+Z）：

Y=100-（49+21）=30%01數解法單元6礦質混合料的組成設計篩孔尺寸mm用量X占混合料百分比用量Y占混合料百分比用量Z占混合料百分比150.849%——30%——21%560.0————2.523.510.5——1.2514.422.1——0.631.319.44.00.315————36.04.00.16————7.05.50.08————3.03.2<0.08---——2.083.3校核0.429.411.57.10.63.20.65.810.82.10.96.60.80.81.20.717.50.429.414.713.77.211.63.31.618.1100491003010021100（7）校核：由試算得到的配合比按下表進行校核。01數解法單元6礦質混合料的組成設計篩孔尺寸mm通過率P要求級配范圍通過率%P150.4100529.463-782.514.740-631.2513.730-530.637.222-450.31511.615-350.163.312-300.081.610-25<0.0818.1校核∑10001數解法單元6礦質混合料的組成設計02圖解法1．已知條件

(1)所用集料篩分后的各級粒徑通過百分率。

(2)技術規范(或理論級配)要求的級配范圍,且求出級配范圍的通過百分率中間值。（一）已知條件02圖解法單元6礦質混合料的組成設計

例如：現有碎石、細碎石、砂、礦粉四種礦料，其篩分試驗通過百分率及要求的級配范圍中值結果如下，試用圖解法將其配制成LH-20－Ι型瀝青混合料。02圖解法單元6礦質混合料的組成設計各種礦料篩分結果LH-20－Ι型瀝青混合料級配范圍及中值

02圖解法單元6礦質混合料的組成設計1、繪制級配曲線坐標圖

繪一方形圖框。通常縱坐標（通過率）取10cm，橫坐標（篩孔尺寸或粒徑）取15cm。連對角線作為要求級配曲線中值。標出通過百分率，各相應篩孔尺寸的位置。（二）設計步驟02圖解法單元6礦質混合料的組成設計1009080706050403020100Pi(%)di（mm）9879574533241712616.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075對角線篩孔尺寸/mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075級配中值/%1009879574533241712602圖解法單元6礦質混合料的組成設計2、確定各集料用量將參與級配合成的各集料的通過量繪于級配曲線坐標圖上，用折線的形式連成級配曲線。假設以四種集料進行級配合成為例，見下圖。根據級配曲線，圖中相鄰兩條曲線的關系，確定各集料在混合料中的摻配比例。（注：從最粗集料開始）02圖解法單元6礦質混合料的組成設計1009080706050403020100Pi(%)di（mm）9879574533241712616.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075A碎石B細碎石C砂D礦粉篩孔尺寸/mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075級配中值/%1009879574533241712602圖解法單元6礦質混合料的組成設計兩相鄰級配級配曲線的關系：①兩相鄰級配曲線重疊；②兩相鄰級配曲線相接；③兩相鄰級配曲線相離。02圖解法單元6礦質混合料的組成設計3、相鄰級配曲線直接存在三種關系（1）重疊關系：相鄰兩條級配曲線相互重疊，圖中集料的級配曲線下部與集料的級配曲線上部搭接。在兩條級配曲線重疊部分之間進行等分，引一條垂線，要求該垂線與集料的級配曲線截距相等。此時垂線與對角線相交于點，再通過該點作一水平線與縱坐標交于點，線段的幾何長度（以mm計）就是集料的用量比例（%）。02圖解法單元6礦質混合料的組成設計重疊02圖解法單元6礦質混合料的組成設計（2）相接關系：相鄰兩條曲線首尾相接，圖中集料的末端與集料的首端正好相接。此時只需從集料的首端向集料的末端引垂線，該垂線與對角線相交于點，過點作水平線與縱坐標交于點，則線段的幾何長度就是集料的用量（%）。02圖解法單元6礦質混合料的組成設計礦質混合料組成設計02圖解法單元6礦質混合料的組成設計相接（3）分離關系：相鄰兩條曲線分離，圖中集料的級配曲線與集料的級配曲線在水平方向彼此分離。此時作一條垂線平分這段水平距離。垂線與對角線交于一點，通過該點作一水平線與縱坐標交于點，則線段的幾何長度就代表集料的用量（%）。剩余的即為集料的用量。

02圖解法單元6礦質混合料的組成設計02圖解法單元6礦質混合料的組成設計相離兩相鄰級配級配曲線的關系：①兩相鄰級配曲線重疊，等分；②兩相鄰級配曲線相接，連分；③兩相鄰級配曲線相離，平分。02圖解法單元6礦質混合料的組成設計1009080706050403020100Pi(%)di（mm）9879574533241712616.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075ABCDA32%B44%C12%D12%AA′BB′CC′MR級配中值線N02圖解法單元6礦質混合料的組成設計4、合成級配的計算與校核 同試算法相同，根據圖解過程求得的各集料用量比例，計算出合成級配的結果。當合成級配超出級配范圍時，說明圖解法得到的比例不很合適，所以要調整各集料的用量，直到滿足設計級配的要求為止。如經數次調整仍不能達到要求，可摻加單粒級集料或調換其它集料。02圖解法單元6礦質混合料的組成設計篩孔尺寸(mm)

30.010.05.02.51.20.60.30.150.074各種礦料篩分通過量(%)

碎石

98.016.70.8細碎石10095.536.41.0

0.5

0.3砂10098.295.787.559.628.916.72.2礦粉10010010010010099.197.494.381.9各種礦料在混合料中的用量(%)碎石32(32)31.4(31.4)5.3(5.3)0.3(0.3)細碎石26(26)26.0(26.0)24.8(24.8)9.5(9.5)0.3(0.3)0.1(0.1)0.1(0.1)砂32(34)

32.0(34.0)31.4(33.4)30.6(32.5)28.0(29.8)19.1(20.3)9.2(9.8)5.3(5.7)0.7(0.7)礦粉10(8.0)

10.0(8.0)10.0(8.0)10.0(8.0)10.0(8.0)10.0(8.0)9.9(7.9)9.7(7.8)9.4(7.5)8.2(6.6)設計混合料級配(%)

99.4(99.4)

71.5(71.5)50.4(50.3)38.3(38.1)29.2(28.4)19.2(17.8)15.0(13.5)10.1(8.2)8.2(6.6)LH-20－Ι通過(%)

95～100

66～7640～6030～5022～3816～2911～