矿料级配合成
沥青混凝土矿质混合料的合成级配
Ｄｅｅ ｍｉ ｉ ｇ Ｔｈ ｒ ａ ｔｅ ｓ ｉ Ｍａ ｓｖｅ Ｃｏ ｒｔ Ｓｍ ｃ ｔｒ ｎ ｎ ｅ ｍ ｌ Ｓｒ ｓ ｎ ｓ ｉ ｎｃ ｅｅ ｔ —
筛孔 尺寸（ 方孔筛 ）／ ｍｍ
１ ９ １ ６ １． ３２ ９ ５ ．
４ ７ ．５
通过百分率 ／ ％
１０ ０
８ ． ６ １ ７ ． ５ ０ ４
４．８ ５ ７
４ ９ ． ６ １ １ ．８
２ ３ ． ６
表 ２ 细 骨 料 （ 然砂 ） 颗 粒 级 配 天 的
５ 矿 料合 成 级 配 的确 定
首先采用 图解 法 粗 略求 得 趋 近标 准 级 配得 矿 料级
配， 进一步试算调 整配 合 比例 ， 使合成 矿料 的级 配最大 限 度拟合标 准级 配 （ 曲线 ） 。通过试 算得 出 ， 现有 的矿 质 就 材料 ， 若不掺加天然砂 ， 很难拟合 到标准级配 （ 曲线 ） 。掺
［ 收稿 日期 ］ ２ １ ５—１ ０２—０ ０ ［ 作者简介 ］ 裴成元 （ ９ １一） 男 ， １８ ， 新疆 呼图壁人 ， 助理工程师 ， 学士
第ｌ ８卷第 ８期 ２１ ０ ２年 ８月
水 利 科 技 与 经 济
Ｗ ａｅ ｎ ｅ ｖ ｎ ｙ Ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｃ ｎｏ ｔ ｒＣｏ ｓ ｒ ａ ｃ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｏ ｍｙ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ８ １１ ． Ａｕ ．， ０１ ｇ ２ ２
沥 青 混 凝 土 矿 质 混 合 料 的 合 成 级 配
5~31.5碎石合成级配计算
№14
隆百高速公路№14合同段试验室
(1)
60
0 5.4 92.2 2 0.1 0.3
各种矿料分计筛余百分率（%） (2) (3) (4) (5) (6)
40 0 0 0
组成后级配 (7)
材料1 材料2 材料3% ） （%） （%） 下限 ～ 上限
0 0 3.2 58 33.8 4.5 0.4 0 0 3.2 61.2 95 99.5 100 100 96.8 38.8 5 0.5 100 100 90 30 0 0 0 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 100 100 100 60 10 5 0
规定级配范围 通过（累计） （%）
6.8 81.5 11 0.5
结论:
100
90
掺配比例计算图表
80
累计通过率(%)
各点均在范围之内，符合 规范要求。
70 60 50
40
30 20 10 0 底盘 2.36 4.75 9.5 筛孔尺寸(mm) 19 26.5 31.5
试验员：
试验工程师：
隆百高速公路十四标
碎石合成级配试验
承包单位： 监理单位： 委托单位名称 委托单编号 试验完成日期 现场桩号 试样描述
矿料组成 规格mm 百分率% 筛孔mm 31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 底盘
中交四航局第一工程有限公司 北京中通公路桥梁咨询有限公司
合同号： 编 号： 试验单位 试验规程 试验人签字 复核人签字 主管签字
级配
规格不同的集料按一定比例配合起来，一般是指把几个规格不同的（有大有小）的集料组合起来形成混合料，混合料各筛孔通过率即为。
简单地说就是集料筛分之后一系列筛孔的通过率。
集料基本概念一、粗集料1、基本概念集料定义：是指在混合料中起骨架和填充作用的粒料，包括碎石、砾石、石屑、砂等。
标准筛的概念：对颗粒性材料进行筛分试验用的符合标准形状和尺寸规格要求的系列样品筛。
标准筛筛孔为正方形，筛孔尺寸依次为75mm、63mm、37.5mm、集料的划分：根据集料形成的过程可分为经自然风化、地质作用形成的卵石、砂砾和人工机械加工而成的碎石；根据粒径大小可分为粗集料和细集料（又称砂）；根据化学成分分为酸性集料和碱性集料。
集料粒径：在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于2.36㎜的碎石,破碎砾石,筛选砾石和矿渣等;在水泥砼中,粗集料是指粒径大于4.75㎜的碎石,砾石和破碎砾石.集料最大粒径:指集料的100%都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸.集料的最大公称粒径:指集料可能全部通过或允许有少量不通过(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸.通常比集料最大粒径小一个粒级.二、细集料1、砂的技术性质在沥青混合料中，细集料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂（包括机制砂）及石屑；在水泥砼中，细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂和人工砂。
砂的技术性质涉及范围：物理常数、级配、粗度、有害物质。
筛分和级配的概念：级配是集料中各级粒径的分配情况，通过筛分试验确定粗细集料颗粒粒级的分布状况。
砂的筛分试验是称取一定数量的砂样，在规定的标准套筛上进行筛分，分别称出砂样在各个筛上的存留质量，然后再根据公式计算出与级配有关的参数。
分计筛余百分率：是指某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率；累计筛余百分率：是指某号筛的分计筛余百分率和大于该筛号的各筛分计筛余百分率之和；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率，在数值上等于100减去某号筛的累计筛余百分率。
ATB-25级配数据统计
37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 0.075
合成级配 100.0 100.0 96.2 74.4 60.9 50.4 41.7 32.0 22.5 18.7 13.2 8.5 7.0 5.7
要求范围 100～100100～100 90～100 60～80 48～68 42～62 32～52 20～40 15～32 10～25 8～18 5～14 3～10 2～6
软化点 环球法 矿料粘附性 （℃)
45.5
5级
二、矿料配合比及合成级配：
矿料种类
比例％
矿料种类
比例％
26.5-31.5mm
14
19-26.5mm
10
9.5-19mm
26
4.75-9.5mm
17
2.36-4.75mm
3
0-2.36mm
26
矿粉
4
/
/
2、各矿料合成级配见下表：
ATB-25
通过下列筛孔（mm）质量百分率（％）
37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 0.075
合成级配 100.0 100.0 95.7 72.5 59.4 49.3 42.0 33.3 22.6 18.8 13.3 8.6 7.1 5.8
要求范围 100～100100～100 90～100 60～80 48～68 42～62 32～52 20～40 15～32 10～25 8～18 5～14 3～10 2～6
45.5
5级
二、矿料配合比及合成级配：
砂石材料的检测与应用—矿质混合料的配制
最大密度曲线和级配范围
回顾
1、级配分为：连续级配和间断级配； 2.级配曲线采用半对数坐标系来绘制，对纵坐标通过率取常
规坐标，对横坐标筛孔尺寸取对数。 3、富勒理论认为：矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物
线，则其密度愈大； 4、泰波理论认为级配曲线应该有一定的波动范围
建筑工程材料
3.3.2矿质混合料配制——试算法
百分率
原有集料的分筛筛余和混合料要求级配范围
筛孔尺寸 （mm）
16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 ＜0.075
石子分筛筛A余
αA（i）（%）
B
砂子分筛筛余 αA（i）（%）
C
矿粉分筛筛余 αA（i）（%）
要求级配范围 通过百分率 （%）
——
建筑工程材料
•3.3.3矿质混合料组成配合计算实例-试算法
试算法
参照课本P38实例
• 说明：在实际工作中，设计图纸或说明只提供沥青混合料 的种类和级配类型如AC-13。试验人员要按照《公路沥青 路面施工技术规范 》查到AC-13所对就的级配范围，再结 合项目提供的矿质材料进行筛分试验的资料进行设计的。 而规范只提供级配范围通过百分率，所以最关键一步就是 先要将级配范围通过百分率转换成分筛筛余级配范围中值。
不连续的混合料。
（二）级配曲线的绘制
1.常坐标 以通过百分率为纵坐标，以粒径mm(筛孔尺寸)为横坐标，
绘制曲线，常用筛孔尺寸是1/2递减，前疏后密，不便于绘制和查阅。
2.半对数坐标 纵坐标通过百分率采用常规坐标，横坐标粒径mm(筛
孔尺寸)采用对数坐标。
•
• a）常坐标；
b）半对数坐标
矿质混合料的组成设计(图解法)课件最新实用版
根据级配曲线中值 确定各筛孔径位置
3）在坐标图上绘制各种集料的级配曲线
2.确定各种集料的用量比例
两种相邻集料的级配曲线可能出现重叠、
衔接和分离三种情况，根据不同情况可采用做
图法确定各集料的用量比例。
相叠等分
1）两相邻级配
曲线相重叠
集料A级配曲 线的下部与集料B 级配曲线的上部相 重叠时找出 “相叠 等分”线，与级配 中值线相交确定 “M”点。
相间平分
图5 C、D集料的级配曲线关系
通过M、N、R点作一水平线交纵坐标于P、 Q、S点，即可确定各集料用量比例。
表1 AC-16型矿质混合料的级配范围 矿质混合料组成设计—绘图计算 通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%） 矿质混合料组成设计—绘图计算 以级配范围的中值在纵轴上确定出各纵坐标点（0～100%），从各纵坐标点引出水平线与对角线OO′相交。 矿质混合料组成设计—案例计算 绘制级配曲线图确定各集料用量比例 矿质混合料组成设计—绘图计算 矿质混合料组成设计—案例计算 通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%） 矿质混合料组成设计—绘图计算 根据该矿质混合料的级配范围，计算出对应于每一筛孔尺寸的级配范围通过率的中值。
集料B级配曲线末端与集料C级配曲线首端正好在一条垂线上时找出 “相接连分”线，与级配中值线相交确定“N”点。
知识目标 矿质混合料组成设计—校核调整
通过M、N、R点作一水平线交纵坐标于P、Q、S点，即可确定各集料用量比例。
能力目标
两种相邻集料的级配曲线可能出现重叠、衔接和分离三种情况，根据不同情况可采用做图法确定各集料的用量比例。
表1 AC-16型矿质混合料的级配范围
通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%）
矿质混合料级配
计算步骤：（先计算粗集料，在计算细料，最后计算中间料）
①、计算A（粗集料）料在混合料中的用量 按A料占优势粒径计算，设A料在i(mm)筛孔占优势，此时忽略B C两种集料在此粒径的含量（及aB（i）＝0、aC（i）＝0），故 a A（i）*X＝aM（i） X＝（aM（i）／aA（i））*100
②、 计算C（细集料）料在混合料中的用量 按C料占优势粒径计算，设C料在j(mm)筛孔占优势，此时忽略 B、C两种集料在此粒径的含量（及aA（j）＝0、aC（j）＝0），故 aC（j）*Z＝aM（j） Z＝（aM（j）／aC（j））*100
筛孔尺寸di(mm)
30
20
10
5
2.5
1.25
0.63
0.315
0.16
各筛孔尺寸的 对数值㏒Dx
1.48
1.30
1
0.7
0.4
0.1
－0.2
－0.5
－0.7
各筛孔距0.16mm 筛孔距离Sx(mm)
100
92
79
66
52
39
26
13
0
n=0.3 不同泰波 指数时的 通过百分 率
100
88.5
71.9
78～88
48～68 36～53 24～41 18～30 17～22 8～16 4～ 8
79.0
58.0 44.5 32.5 24.0 19.5 12.0 6.0 0
21.0
42.0 55.5 67.5 76.0 80.5 88.0 94.0 100
18.5
21.0 13.5 12.0 8.5 4.5 7.5 6.0 6.0 100
矿质混合料的组成设计方法
ATB-25生产配合比
ATB-25沥青混合料生产配合比及配合比验证报告1 概述1.1 概述生产配合比设计过程：先将二次筛分后进入热料仓的材料取出筛分，确定各热料仓的材料比例，同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡，设定3.1%、3.4%、3.7%、4.0%、4.3%五个沥青用量进行马歇尔试验，检验各项指标是否满足规范要求，不满足要求应重新调整热料仓比例，进行级配设计。
同时按生产配合比拌制的混合料是否满足设计要求和ATB-25的体积性质及空隙率的要求，如果不符合，应调整级配和油石比使其符合设计要求和ATB-25标准。
最后按生产配合比拌和混合料，采用马歇尔试验方法进行试验验证，来验证生产配和比的各项性能指标。
1.2 设计依据本合同段沥青混合料配合比设计采用现行规范规定的马歇尔法进行设计，设计采用的有关技术规程和依据有：（1）《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)（2）《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)（3）《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)（4）《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)（5）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）（6）《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）1.3 原材料来源本项目ATB-25沥青混合料目标配合比设计试验所采用的集料为凉水石场生产的玄武岩，集料粒径规格分别为 19.0-26.5mm、9.5-19.0mm、4.75-9.5mm、2.36-4.75mm和S16(0-2.36mm)；矿粉为磐石石粉厂生产；消石灰产地图们；沥青采用延边路兴沥青储运站提供的盘锦产70号道路石油沥青。
2 原材料试验2.1 沥青沥青试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000的要求和方法进行，沥青性能指标试验结果和设计要求见表2-1所列。
70号沥青试验结果表2-1试验结果表明：盘锦产70号道路石油沥青各项检测指标均符合本项目技术要求。
矿料的级配和组成设计讲解
（2各）筛累分计计筛筛余余百百分分率率A之i总：和某，号可筛按的下分式计计筛算余百分率和大于该筛孔尺寸筛的
Ai a1 a2 ai
p 100 ( d )n D
式中：D────集料的最大粒径（mm）; n────级配指数。
通常取n=0.3~0.7之间时，有较好的密实度，当n=0.5时 为抛物线，即为最大密度曲线。
矿质混合料的级配
3.级配曲线范围的绘制
在工程实践中，集料的最大理论密度曲线为级配指数n=0.5的级 配曲线，如下图中曲线A。常用矿质混合料的级配指数一般在0.3~0.7 之间，将级配指数0.3和0.7代入上式进行计算，并可绘制相应的级配 曲线，如下图曲线范围B
最大密度曲线方程 p2 kd 对应的示意图
集料级配曲线示意图（常数坐标）
矿质混合料的级配
当筛孔尺寸d等于集料最大粒径D时，其通过百分率为100%，
即d=D，p=100，将此代入 p2 kd 得
k 1002 1 D
当希望计算任何一级颗粒粒径d的通过量时，计算公式为：
p2 kd p 100 d D
集料筛分用的式样质量
公称最大粒径 （mm）
75
63
37. 31. 26. 555
19
16
9.5
4.7 5
试样质量不小于 （kg）
10
8
5
4 2.5 2
1
1 0.5
某细集料筛分实验的结果示例
筛孔
尺寸 （）
9.5
4.75 2.36 1.18 0.6
1-1-3 矿质混合料的组成设计方法 (1)
8 100 100 24～ 50
2 90 100 15～ 38
1 60 100 10～ 28
0 7 5～ 15
0 1 88 4～8
砂 矿粉
标准级配范围
2014-2-1
25
砂石材料 第四步：校核 第一章 表1-2 矿质混合料的组成校核表
筛孔尺寸／mm 原材料 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3
第一章 砂石材料
u教学目的:了解和掌握砂石材料的技术性质和技
术要求，结合工程实例合理选择和应用砂石料
u重点：砂石材料的物理性质、力学性质 u难点:矿质混合料的级配设计
1
第一章 砂石材料
学习内容
p 1.砂石材料的技术性质 p 2.矿质混合料的组织设计 p 3.试验课内容：
ü 12 集料的筛分试验 ü 15 粗集料针片状颗粒含量试验
筛孔尺寸／mm 原材料 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3
0.15 O.075
通过百分率/% 碎石
各矿质集 料通过百 分率（%）
100 100 100 100
95 100 100 90～ 100
63 100 100 68～ 85
28 100 100 38～ 68
2014-2-1
14
第一章 砂石材料
修正平衡面积法（图解法）
l纵坐标按算术坐标，标出通过百分率(0～100％)。 l横坐标筛孔尺寸位置的确定：将合成级配范围中值标于 纵坐标上，从各纵坐标点引水平线与对角线相交，从交 点做垂线与横坐标相交，其各交点所对应的值即为各相 应筛孔孔径。
2014-2-1
15
A.N.泰波认为富勒曲线是一种理想曲线，实际矿料应允 许有一定的波动范围，故将富勒最大密度曲线改为几次幂 的通式
沥青配合比验证报告
【 - 字数作文】第一篇、沥青,配合比试验沥青配合比验证报告集料常规性能试验根据JTG E42-2005公路工程集料试验规程，四种碎石粗、细集料原材料常规性能试验结果：1碎石采用宝腾碎石厂沥青试验配合比优化与混合料性能试验结果宝腾碎石场AC-25宝腾碎石AC-25级配原材料组成为：宝腾碎石粗、细集料、矿粉、改性沥青，掺0.3%的3#沥青抗剥离剂。
碎石AC-25筛分结果与矿料合成情况见下表2矿料级配合成曲线图如下图2.2.1-1所示。
碎石AC-25合成级配曲线矿料级配优选根据各档集料的密度、吸水率及相应的用量比例，可计算出各合成集料的性质，并由Superpave集料结构设计软件获得各初试级配推荐的初试油石比，如表2.2.1.1-1：矿料合成级配混合集料的密度及初试油石比最佳油石比优选在矿料级配优化的基础上，以程序软件推荐的最佳油石比为起点，增加+0.3%、+0.6%三个油石比进行马歇尔击实试验，根据马歇尔试验结果进行最佳油石比的优选，AC-25的马歇尔击实试验结果见下表所示3从图中可以得出：击实密度最大时油石比a1=4.3；稳定度最大时油石比4a2=4.0；设计空隙率4.5%时油石比a3=4.2；设计饱和度范围中值a4=4.0； OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4=4.13；满足技术指标要求的：设计空隙率最大值6％时取得OACmin=4.0；设计饱和度取上限70%时取得OACmax=4.4；OAC2=(OACmin+OACmax)/2=4.20计算得：最佳油石比为 OAC＝（OAC1 +OAC2）＝4.16；取整得OAC＝4.2%；换算成沥青用量为4.0%。
最佳油石比验证通过不同油石比条件下沥青混合料性能，确定最佳油石比为4.2%，在该油混合料性能验证2.2.1.4 志宏AC-25配合比设计根据取样的集料、矿粉、沥青等原材料，按照沥青混合料级配设计方法和沥青混合料评价标准进行室内混合料配合比设计，其最佳油石比为4.2%（沥青用量4.0％）；各档集料的比例为：经沥青混合料的马歇尔试验、浸水马歇尔试验验证，各项指标试验结果均满足设计要求，可用于工地目标配合比设计，并为生产配合比提供设计依据。
矿料组成设计-最大密度曲线
矿料的组成设计道路与桥梁用砂石材料，大多数是以矿料与各种结合料（如水泥或沥青等）组成混合料使用。
为此，对矿料必须进行组成设计，以确定合理的级配，其主要内容包括理论级配范围的确定及基本组成的设计两方面。
矿料的级配理论，矿料是用于沥青混合料的粗集料、细集料、填料的总称。
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），可以采用连续级配和间断级配两种级配组成。
连续级配：是某一矿料在由标准筛配成的筛系列中进行筛分析时，所得的级配曲线平顺圆滑，具有粒级连续的（不间断的）性质，相邻粒径的颗粒之间，有一定的比例关系（按质量计）。
这种由大到小，逐级粒径均有，并按比例相互搭配组成的矿料，称为连续级配矿料。
间断级配：是在矿料中剔除其中一个（或几个）粒级，形成一种粒级不连续的混合料，称为间断级配矿料。
级配曲线范围，按配理论公式计算出各级集料在矿料的通过百分率，以通过百分率为纵坐标，以粒径为横坐标，绘制成曲线。
图解法，采用图解法来确定矿料的组成，常用的有适用于两种集料组成的“矩形法”和适用于三种集料组成的“三角形法”等。
对于三种以上集料级配的图解法，可采用“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。
这个方法又经过许多研究者的修正，故称为“修正平衡面积法”，简称图解法。
最大密度曲线理论：是通过试验提出的一种理想曲线,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曲线为椭圆形级配曲线，粗集料级配曲线为与椭圆曲线相切的直线，由这两部分组成的级配曲线，可以达到最大密度。
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”认为：“矿料的颗粒级配曲线愈接近于抛物线，则其密度愈大。
”① 最大密度曲线公式：根据上述理论，当矿料的级配曲线为抛物线时，如图10-1所示，最大密度理想曲线可用颗粒粒径（d）与通过量（p）表示：d=p2/k式中：d矿料各级颗粒粒径（mm）；p 各级颗粒粒径集料的通过量（%）；k常数。