矿质混合料组成设计
矿质混合料的组成设计
矿质混合料的组成设计哎呀，说到矿质混合料的组成设计，这可是个大话题。
矿质混合料，听起来是不是有点深奥？其实说白了，就是各种矿物材料的调配，像调味料一样，把它们组合在一起，达到最佳的效果。
想象一下，就像煮一锅美味的汤，得有点儿盐、胡椒，再来点儿葱姜。
矿质混合料也是如此，不同的材料相互搭配，才能打造出最合适的建筑材料。
咱们得明白矿质混合料里都有啥。
常见的矿物质有水泥、砂、石子，还有一些矿粉和掺合料。
水泥就像汤里的主料，缺了它，别说汤了，连稀饭都做不成。
砂和石子是用来增加混合料的强度和稳定性的，想象一下，没有砂和石子，那这混合料就像是没有底的沙子，随时都能塌掉，多危险啊。
掺合料就像是点睛之笔，可以让混合料更环保，性能更好。
说到设计，这可是个讲究活。
你想啊，咱们在设计混合料的时候，得考虑到它的使用场景。
比如说，要用在高速公路上，那可得选用耐磨的材料，别让车轮一过就磨得稀巴烂。
如果是做水利工程，那就得考虑到抗渗透性，水要是不进来，那岂不是完美？所以，矿质混合料的组成设计就像是为不同的场合量身定做，一点都不能马虎。
矿质混合料的设计不仅仅是考虑材料的种类，比例也很重要。
你想啊，砂和水泥的比例不对，混合料就像水稀稀的稀饭，根本不能承受重量。
一般来说，水泥和砂的比例得控制在一定范围内，太多水泥，成本就上去了，太少的话，强度又跟不上。
真是一道算术题。
再加上掺合料的使用，真是让人头大，不过没关系，慢慢来，总会找到最佳的比例。
说到这里，有的人可能会问，矿质混合料的性能具体体现在哪儿呢？嘿，这就得提到它的强度、耐久性、抗渗性等等。
强度就是它承受压力的能力，耐久性是看它能在各种环境下存活多久，抗渗性则是指它能不能抵御水的侵袭。
就像是一个战士，要在战场上坚持不懈，才能赢得胜利。
设计矿质混合料的过程可不是一个人的事儿。
你得有专业的团队，大家一起开会讨论，拿着数据和实验结果，像是大厨们在厨房里争论配方一样。
每个人都有自己的看法，得经过不断的试验，才能找出最佳方案。
矿质混合料—配合比设计试算法
Z aM ( j) 100 aC( j)
令 aA( j) aB( j) 0
• 计算出中间粒径集料在混合料中的用量比例。
⑤
Y 100 ( X Z )
• 逐个筛孔进行校核，不在级配范围内时，进行调整。
⑥
aA(i) X aB(i)Y aC (i) Z aM (i)
总结
级配参数均要以分计筛余百分率体现； 优势粒径的应用仅限于最粗和最细集料； 校核时要逐个筛孔进行。
• 在最粗集料优势粒径下应用合成公式，得其用量比例；
③
aM (i) aA(i) X aB(i)Y aC (i) Z
X aM (i) 100 a A(i)
令 aB(i) aC (i) 0
• 在最细集料优势粒径下应用合成公式， Nhomakorabea其用量比例；
④
aM ( j ) aA( j ) X aB( j )Y aC ( j ) Z
集料 2
集料1
1.设计目的：确定各组 成材料的用量比例。
2.适用范围：试算法适 用于混合料由2~3种集 料组成。
2 设计资料
集料2
集料1
集料3
级配组成 分计筛余百分率 累计筛余百分率
通过率
混合 料
级配范围 规范查取或级配理论计算
3 设计步骤
• 设定未知数： X Y Z 100
①
② • 将级配参数转化为分计筛余百分率；
配合比设计—试算法
模块一
01 矿 质 混 合 料 02
03
岩石 集料
矿质混合料 试算法
C目 录 ONTENTS 1 设计目的及适用范围 2 设计资料 3 设计步骤
矿质混合料由两种或两种以上集料按比 例配制而成。
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
矿质混合料组成设计(图解法)教学设计.
根据本次课程特点，结合学生的实际情况，其重点难点主要为：
项目
内容概述
解决方法
重点
对图解法整个绘图及计算过程的掌握
教师讲授绘图过程及相应节点的确定方法，学生自行绘图，教师当堂指导。
难点
初步确定矿质混合料组成后，校核合成级配不符合级配要求时，应如何调整组成？
给学生讲一些基本的技巧，同时以工程实际为例，指导学生多练习，在练习中找规律、找技巧。
七、教学过程及课时分配
教学内容
教学方法
教师活动
学生活动
设计意图
教学反思
1.复习试算法（10min）
提出问题：试算法的过程及学习难点？
回答问题：学生回顾并回答问题。
引出本次课内容
（根据课堂情况进行总结）
2.图解法的原理及计算过程（40min）
理论讲授加师生互动
理论讲授：根据实际工程案例进行讲授
听讲并练习：
三、教学目标（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）
根据课程标准，结合企业对学生能力的要求，我确立的教学目标为：
1.知识目标：了解图解法确定矿质混合料组成的基本原理，掌握图解法的整个计算过程。
2.技能目标：具备采用图解法为实际工程确定矿质混合料组成的能力。
3.情感目标：在不断的练习中，体会图解法带给工程应用的方便，同时不断总结计算完成后校核调整部分的技巧，为后期工作做准备。
五、教学策略选择与设计
本次课为新授理论课，内容相对比较简单，主要要求学生要会用图解法解决实际工程问题，所以在整个教学过程中，以学生练习为主，教师主要起到指导帮助的作用。
六、教学环境及资源准备
本次课在多媒体教室进行，教师需要准备PPT，同时需要收集相关工程案例，上课过程中，学生要绘制级配曲线图，所以需要准备铅笔和米格纸。
矿质混合料组成设计(图解法)教案.
教案题目：矿质混合料组成设计（图解法）课程类型: 新授理论课授课方法: 理论讲授加任务驱动所属课程:土木工程材料试验与检测适用对象: 高职工程造价专业学生2014年11月第二十五讲矿质混合料组成设计（图解法）【教学过程】学生已经学习了试算法确定矿质混合料组成，但试算法计算过程比较复杂，在实际工程中应用不多，所以本次课为学生讲授工程中常用的图解法，使学生学有所用。
一、问题导入试算法确定矿质混合料组成的计算过程及其学习难点是什么？1.教学设计：这部分主要是为了让学生对上次课内容进行回顾和整理，通过这个问题及时了解学生对知识掌握的程度，为本次课的讲解提供相应的参考，同时也以此引出本次课的内容。
二、图解法确定矿质混合料的组成（适合于3种以上多种集料的组成设计）1.教学设计：这部分内容相对比较简单有趣，主要是学会如何根据工程实际进行绘图，所以这部分首先由教师按PPT课件进行讲解，并在黑板上进行实际绘图，指导绘图过程中应注意的事项，学生自己在课堂上进行练习，理解“相叠等分”、“相接连分”、“相间平分”的意思，最后以小组的形式进行讲解。
2.教学内容：讲解绘图步骤及不同实际工程的图表处理方法这部分是本次课的教学重点，主要包括三方面的内容：横、纵轴的确定，各筛孔径位置的确定，各集料用量的比例确定。
（1）横、纵轴的确定这部分学生需要知道纵轴为通过百分率，通常取10cm，横轴为筛孔尺寸，通常取15cm，围成一矩形框图，如下图（2）各筛孔径位置的确定图1 图解法确定级配曲线坐标图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。
最后从交点做垂线与横坐标相交，其交点即为各筛孔径的位置。
（3）各集料用量的比例确定这部分知识比较难，由于单一集料的级配不同，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，所以需要根据不同情况采用做图法确定各集料的用量比例对于这三种不同情况主要将其概括为：“相叠等分”、“相接连分”、“相间平分”，教师讲授每种情况下绘图的方法，学习体会其含义。
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
矿质混合料的组成设计(道路建筑材料课件)
2 5. 0 (1 5. 0)
8.0 ( 8.0)
9 7.5 ( 97.5)
9 5～1 00 98
筛孔尺寸（方孔筛）/mm
9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15
通过百分率/%
26
O
O
知识要点
图解法确定各种矿料的组成比例 试算法确定各种矿料的组成比例
（1）图解法 1）绘制级配曲线坐标图
（1）图解法 2）确定各种集料用量
① 两相邻级配曲线重叠，等分； ② 两相邻级配曲线相接，连分； ③ 两相邻级配曲线相离，平分。
（1）图解法
（1）图解法
3）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，即超出级配范围，应调整各集料的用量。
70～88 48～68 36～53 24～41 18～30 12～22 8～16
79
58
45
33
24
17
12
0 .075
O O O 83 0 ( 0) 0 ( 0)
0 ( 0)
6 .6 ( 6.6)
6 .6 ( 6.6)
4～8 6
结论
经调整，各种材料用量为碎石:石屑:砂:矿=41%:36%:15%:8%。 按此结果重新计算合成级配，计算结果如表1.4(表中括号部分) 并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配 曲线的下限。
80 7
70 9
M
60 5
50 7
4
40 5
N
30 20
3 32 41
10 71 0 26
1-1-3 矿质混合料的组成设计方法 (1)
l 图解法—修正平衡面积法 具备条件
2014-2-1
各种集料的筛析结果 技术规范要求的标准级配范围 12
第一章 砂石材料
1)试算法
p试算法适用于2～3种矿料组成的混合料。 p基本原理：设有几种矿质集料，欲配制成符合一定级配要求 的混合料。 ü在决定各组成集料在混合料中的比例时：首先假定混合料中 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 其他各级集料不含这种粒径。 ü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。 ü将此比例与级配要求相对照，如比例不合适，则稍加调整， 逐步渐进，达到符合混合料级配要求为止。
矿质混合料级配的级配理论 最小空隙率 最大摩擦力
l ü ü
矿质混合料级配类型 连续级配 间断级配
Hale Waihona Puke 2014-2-124
第一章 砂石材料
作业
用修正平衡面积法求沥青混合料AC-13型矿料 的初步配合比。各集料经过筛分试验得到各粒径通 过百分率如表1-3，试确定各集料的用量比例。
表1-3 组成材料的筛分结果
第一章 砂石材料
例：
修正平衡面积法—计算步骤
表1-2 细粒式沥青混合料用矿料级配范围
筛孔尺寸 ／mm 通过率 级配 范围 （%） 级配中值 ／％
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
O.075
100
96～ 100
70 ～ 88
48～ 66
36～ 34
24～ 42
18～ 30
校核表12矿质混合料的组成校核表61013519265375376595100级配中值485157201028153824503868688590100100标准级配范围728lo1616423083096374451047484966100合成级配70477688888888矿粉802424841442162424242424砂240000681365441904428464668碎石68各矿质集料在混合料中用量8897100100100100100100100100矿粉110356090100100100100100砂000128286395100碎石各矿质集料通过百分率通过百分率o075015030611823647595132160筛孔尺寸mm原材料2014211第一章砂石材料27级配曲线范围图4集料与合成级配的级配曲线返回2014211第一章砂石材料28习题1答案2014211第一章砂石材料29习题2答案第一章砂石材料30例11某工地所用卵石材料的密度为265gcm3表观密度为261gcm3堆积密度为1680kgm3计算此石子的孔隙率与空隙率
矿质混合料的组成设计PPT学习教案
aC( ）
即C集料在混合料中比例是：
Z aM( j) 100
（ 1-41）
aC( j)
最后得到B集料在混合料中的比例：
Y 100 X Z
（ 1-42）
第26页/共53页
2007.5
（4）校核调整 对以上计算得到的各集料的比例即配合
比进行验算，如得到的合成级配不在所要求的 级配范围，应调整初步配合比重新验算，直到 满足级配要求为止。如经数次调整仍不能达到 要求，可掺加单粒级集料或调换其它集料。
2007.5
第18页/共53页
p2 kd
（ 1-30）
式中：
p ——各级颗粒粒径集料的通过量（%）； d ——矿料各级颗粒粒径（mm）；
k ——常数。
2007.5
第19页/共53页
2007.5
p 100 。
所以
当希望计算任何一级颗粒粒径
当颗粒粒径等于最大粒径时，则通过 量
，即
时
p 100%
d D
k 100 2 1 D
d
的通过量
（ 1-32）
p
时，则计算公式为
d
p 100
（ 1-33）
D
或
p
100
d
0.5
（ 1-34）
D
第20页/共53页
2007.5
上式是最大密度理想曲线的级配组成计算公 式，根据此公式可以计算出某矿料达到最大密 度时各级颗粒粒径的通过量。
但在实际应用过程中，这一公式的指数并 不一定固定为0.5。对于沥青混合料，当指数是 0.45时的密度最大；对于水泥混凝土指数在 0.25-0.45时工作性更好。因此，矿料的级配计 算公式的指数通常在0.3-0.7之间，允许矿料的 级配曲线在一定的范围内变动，所以上述最大 密度曲线公式采用n次幂的通式来表达。即：
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1. 矿质混合料组成设计
有两种方法进行组成设计：试算法和图解法。
•试算法
1. 试算法的基本原理
首先假设混合料中某种粒径的颗粒，是由对这一粒径占优势的一种集料组成，其他集料不含这一别试探各种级料的大致比例，不合适再进行调整，逐步接近，最终达到符合要求的集料的配合比
2. 步骤及方法
将A、B、C三种集料配成M级配的矿料：(表9.6.1)
mai X+ mbi Y+ mci Z=Mi。
Mi-混合料M在I粒级上的含量，mai, mbi, mci -A、B、C在Ⅰ粒级
①求X：选取A料占优势的粒径Ⅰ(mm)，令 mbi = mci =0，则 X= Mi / mai。
②求Z：选取C料占优势的粒径j(mm)，令mbi = mci =0，则X= Mi / mai。
③求Y：Y=100-X-Z 。
④核对：按 mai X+ mbi Y+ mci Z=M
逐级核对。
不符合要求，应对X、Y、Z比例进行适当的调整
i
集料满足混合矿料的级配要求。
•图解法
适用于多种集料组成的矿料配合比设计。
1. 基本原理:
把设计要求矿料的级配，按所采用各种集料的粒径范围分成几个区段，然后令各种集料的含量（求的级配中各相应区段的颗粒含量(%)。
2. 已知条件
① 各种集料筛分析结果→各级料的通过百分率→级配曲线；
② 按技术规范要求的合成级配范围→合成级配的通过百分率中值。
3. 设计步骤
①绘制坐标图：绘制长方形图框，坐标纵坐标为通过百分率。
对角线作为合成级配中值。
横坐横坐标确定方法：据合成级配中值要求的各筛孔通过百分率，从纵坐标引平行线，与对角线交点横坐标交点，为相应筛孔的孔径位置。
②绘制级配曲线：将各集料的级配曲线绘制在上述坐标图上。
③ 确定各相邻级配曲线的关系：相邻级配曲线重叠（A与B）、相邻级配曲线相接（B与C）、相离（C与D）。
④确定各集料的用量。
•
2. 沥青最佳用量的确定
沥青最佳用量一般通过马歇尔试验确定。
根据规范推荐的沥青的用量范围，每隔0.5%为一组，选用5个以上的沥青用量，各制备马歇尔试
测试各组试件的技术指标 ( Sm(0), f, V v, S m)。
建立沥青用量－技术指标关系曲线。
根据标准要求，在各关系曲线上确定性能合格的沥青用量范围，取其中值为沥青最佳用量。
繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果如下表9.6.2所示。