沥青混合料的矿质混合料组成设计方法

原有集料和要求级配范围
矿粉的分 计筛余 mc(i) (%) —— —— —— —— 4.0 4.0 5.5 3.2 83.3 按累计筛 余计级配 范围 a(n1-n2) (%) —— 37～22 60～37 70～47 78～55 85～65 88～70 90～75 100 按累计筛 余计级配 范围中值 a(i) (%) —— 29.5 48.5 58.5 66.5 75.0 79.0 82.5 100 按分计筛 余计级配 范围中值 m(i) (%) —— 29.5 19.0 10.0 8.0 8.5 4.0 3.5 17.5
解：矿质混合料中各种集料用量配合组成可按下述步骤计算： （1） 、 先将表 1-1 种矿质混合料的要求级配范围的通过百分率换算为累积筛余百
分率，然后再计算为各晒号的分计筛余百分率。计算结果列于表 1-2。 表 1-2
碎石的分 计筛余 ma(i) (%) 0.8 60.0 23.5 14.4 1.3 —— —— —— ——
m a 4.75 x M 4.75
x
M 4.75 ma 4.75
100
29.5 100 49% 60
（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是， 按矿粉占优势的 0.075mm 粒径计算，即假设 ma(0.075)和 mb(0.075)均等于零。即
0.3
0.8
0.2
0
5.8
0～13
14.8
0～29
24.8
7～37
35.0
16～50
44.9
30～61
61.0
44～78
79.8
60～93
93.4
90～98
0
6.5
14.5
22.0
33.0
45.5
61.0
76.6
94.0
6.0
解：矿料计算： 1、碎石用量：取 dx=4.75
P1
2、石屑用量：取 dx=1.18
M 1.18 n11.18 m21.18
100
（1-8）
P1 m10 . 6 P2 m2 0 . 6 P3 m3 0 . 6 100 M 0 . 6
P1 m10 . 6 1 0 0 n1 0 . 6 ， P2 m 2 0.6 100 n 2 0.6 ，带入化简得
Σ =49
Σ =100
根据校核结果，符合要求级配范围。如不符合，再进行试算，逐次渐近，直 到到要求。如经计算不能符合级配要求，应调整或增加集料品种。 （二） 、五种矿料最佳组成的计算法 设碎石成分中大于某粒径 dx 的颗粒含量为 m1(x)， M1(X)即为 dx 的累积筛余 （%） ； 石屑成分中大于某粒径 dx 的颗粒含量为 m2(x)； 粗砂成分中大于某粒径 dx 的颗粒 含量为 m3(x)；细砂成分中大于某粒径 dx 的颗粒含量为 m4(x)；矿质混合料中中大 于某粒径 dx 的颗粒含量为 m(x). 其中碎石、石屑、粗砂、细砂、砂料的设计配合比分别为 P1、P2、P3、P4、 P5，均为质量百分数表示，为未知数。根据原假定和定义可得两个基本关系式：
P 1 0 0
i 1 i
n
P5 1 0 0 P1 P2 P3 P4
（1-11）
确定了矿料配比之后，算出各种矿料在不同颗粒度时在混合料中的用量，得 出混合料的级配并检查是否在要求的级配范围内。假使发现个别分级不符，则必 须适当的增减该粒级粒料，使其符合规定范围。 【例2】 试设计某市某干道路面面层用沥青混合料的组成配比，矿质材料筛 分结果如表 1-4。
业务学习 资料
沥青混合料的矿质混合料组成 设计方法
宜昌市建筑工程质量检测站 宜昌市建夷建设工程质量检测中心
沥青混合料的矿质混合料组成设计方法
在道路沥青混合料配合比设计过程中，确定矿质混合料组成的方法很多，最 常用的为“试算法”和“正规方程法” （或称“线性规划法” ） 。前者用 2～3 种矿 料组成；后者可用于多种矿料组成，所得结果准确，但计算较为繁杂，不如图解 法简便。 一、 数解法
表 1-4
材料名称 16 碎石 石屑 各级矿料累计筛余 （%） 粗砂 细砂 石粉 碎石 石屑 各级矿料在混合料中 用量（%） 粗砂 细砂 石粉 设计矿料混合料的级配（%） 细粒式混合料级配范围（%） 细粒式混合料级配范围中值（%） 100 100 100 100 100 16.9 29.1 25.5 24.2 4.3 9.5
x y z 100
（1-1）
又设，混合料 M 中某一级粒径要求的含量为 M（i） ，A、B 和 C 三种集料在 某一级粒径的含量各为 Ma(i)、Mb(i)、Mc(i)，则
M a i x M b i y M c i z M i
按下列步骤求 A、B 和 C 三种集料在混合料中的比例。 1、 计算 A 集料在矿质混合料中的用量 在计算 A 集料在混合料中的含量时， 按 A 集料占优势含量的某一粒径计算， 而忽略其他集料在此粒径的含量。 设按粒径尺寸为 i（mm）进行计算，令 mb(i)和 mc(i)均等于零，有上式得
矿质混合料计算表
在下列筛孔尺寸（mm）上留存（%） 4.75 过 （% ） ＜0.075
1.0
34.2
86.0
99.2 24.6
100 55.4 8.0
100 72.4 27.0
100 83.4 77.5
100 90.6 98.0 47.5
碎石 筛孔 尺寸 (mm) 原来 级配 (%) 2 0.8 60.0 23.5 14.4 1.3 占混 合料 (%) 4 0.4 29.4 11.5 7.1 0.6 —— —— —— —— —— —— 原来 级配 (%) 5
矿料混合料配合组成计算校核表
砂 占混 合料 (%) 7 原来 级配 (%) 8 矿粉 占混 合料 (%) 10 矿料 混合 料合 成级 配 (%) 11 99.6 70.2 55.5 41.8 4.0 4.0 5.5 3.2 83.3 Σ =100 21 0.8 0.8 1.2 0.7 17.5 Σ =21 34.6 23.0 19.7 18.1 —— 规范 要求 级配 范围 (%) 12 100 63～ 78 40～ 63 30～ 53 22～ 45 15～ 35 12～ 30 10～ 25 —— 规范 要求 级配 中值 (%) 13 100 71 52 42 33 25 21 18 0
P 1 0 0
i 1 i
n
（1-6）
如果混合料由五种材料配成，即 n=5，需要有五个独立的方程式，才能得出 五个未知数。他们可以根据级配曲线图上截取粒径的不同来建立关系式，如： 取 dx=4.75 时，忽略 m3(4.75)料成分的影响，则
P1 m14.75 100 M 4.75
mc 0.075 z M 0.075
z
M 0.075 mc 0.075
100
17.5 100 21% 83.8
（4） 、计算 B 料在混合料中的用量：
y 100 x z 100 49 21 30 %
（5） 、校核：一是算的配合比 x=49%，y=30%，z=21%，按表 1-3 要求进行校核。 表 1-3
mcj z M j
即
z
M j mc j
（1-3）
3、 计算 B 集料在矿质混合料中的用量 B 集料由下式计算
y 1 0 0 x z
【例1】
（1-4）
现有碎石、 砂和矿粉三种材料，经筛分试验各集料的分计筛余率
如表 1-1，要求的级配范围也列于表 1-1，试求碎石、砂和矿粉三种集料在要求 级配的混合料中的比例。 表 1-1
筛孔尺寸 di(mm) 16 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 0.075 ＜0.075
原有集料的分计筛余率和混合料要求级配范围
碎石分计筛余率 ma(i) （%） 0.8 60.0 23.5 14.4 1.3 —— —— —— —— 砂分计筛余率 mb(i) （%） —— —— 10.5 22.1 19.4 36.0 7.0 3.0 2.0 矿粉分计筛余率 mc(i) （%） —— —— —— —— 4.0 4.0 5.5 3.2 83.3 矿质混合料要求级 配范围/通过率 （n1～n2） （%） 100 63～78 40～63 30～53 22～45 15～35 12～30 10～25 0
M 4.75 m14.75
100
14.5 100 16.9% 86.0
P2
M 1.18 n11.18 m21.18
100
100 94.6 99.0 97.5 5.0
0 5.4 1.0 2.5 95.0 0 1.6 0.3 0.6 4.1 6.6
2～10
1.0
3.0
0.2
5.8
14.5
16.8 7.2
16.9 16.1 2.0
16.9 21.1 6.9
16.9 24.3 19.8
16.9 26.4 25.0
16.9 27.5 25.2 23.6 0.2
（一）试算法 在数解法中最简单的方法为试算法。这个方法的基本原理是：设有几种矿质 集料， 欲配制成某一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是由某一种对这一粒径占优势的集料所组成， 其他各种集料不含这种粒径。 这样根据各个主要粒径去试探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，最后达到符合混合 料级配要求的各级料配合比例。 例如现有 A、B、C 三种集料组成矿质混合料的配合比例，则
即 取 dx=1.18 时，则 令
P1