矿质混合料组成设计(图解法)教案.
矿质混合料的设计3种方法46页PPT
谢谢！
46
矿质混合料的设计3种方法
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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。
2.4矿质混合料组成设计
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(即 a B(i)＝a C(i)＝0)，故a A(i)•x =a M(i)
(2) 计算C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A、B两种集料在此粒径的含量 (即a A(j)＝a B(j))＝0)，故 a C(j))• z =a M(j))
各种矿 细碎石 26.0 24.8
9.5 0. 3 0.1
0.1
料在混 26(26) (26.0) (24.8) (9.5) (0.3) (0.1) (0.1)
合料中 的用量
(%)
砂 32(34)
32.0 31.4 30.6 28.0 19.1 9.2 (34.0) (33.4) (32.5) (29.8) (20.3) (9.8)
(3) 计算B料在混合料中的用量 y = 100 - (x + z )
试算法例题
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，要求配制成AC-13级配要求的 混合料，求碎石、石屑和矿粉三种材料在混合料中的 用量比例。
原有集料的分计筛余和混合料要求级配范围表 1
原材料
16.0 13.2
最大密度理想曲线可用粒径(d)与通过量(p)表示 为： p2=kd 式中：p —— 各级颗粒粒径集料的通过量(％)；
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
矿质混合料级配
3）、计算矿粉在混合料中的用量Z 由表可知，矿粉中占优势含量粒径＜0.075mm。故计算矿粉 用量时，假设混合料中＜0.075mm粒径全部由矿粉组成，即 aB（＜0.075）＝0, aA（＜0.075）＝0, Z＝（aM（j）／aC（j））*100 ＝（6.0／86.8）*100 ＝ 6.9％ 4）、计算石屑在混合料中的用量Y Y＝100－（X+Z）＝100－（41.6＋6.9）＝51.5％ 5）、合成级配的计算与校核 根据计算，矿质混合料中各种集料的比例为： 碎石：石屑：矿粉 ＝ X：Y：Z ＝ 41.6：51.5：6.9
作业:请分别用“试算法”和“图解法”设计某矿质混合料的配合比 （1）、原材料：碎石、石屑和矿粉的筛分试验结果如下表：
原材料筛分析试验结果（分计筛余，％） 设计级配范围通过百分率（％） 范围P（i） （5） 100
筛孔尺寸di(mm)
（1 ） 26.5
碎石 （2 ） 100 97 61.5
石屑 （3 ）
×41.6
50.5 2.6 21.0 1.0
0.6
0.3 0.15 0.075 ＜0.075 合计 100 41.6
16.0
12.4 11.5 10.8 1.2 100
×51.5
8.2
6.4 5.9 5.6 0.6 51.5 13.2 ×6.9 86.8 100 6.0 6.9 0.9
8.2
6.4 5.9 6.5 6.6 100
矿质混合料的组成设计方法
矿质混合料的组成设计方法：
1、数解法——试算法； 2、图解法——修正平衡面积法
矿质混合料组成设计的已知条件
1、已知各种集料的级配参数 2、根据设计要求、技术规范或理论计算，确定矿质 混合料级配范围
矿质混合料组成设计
n幂公式
在实际应用中，研究认为矿质混合料的级配曲 线应该允许在一定范围内波动，其范围(n幂指数常) 在0.3～0.7之间。目前多采用n次幂的通式表达。
式中：p, d 和D —— 意义同前； n —— 试验指数。
级配曲线范围的绘制
半对数坐标即横坐标颗粒粒径(筛孔尺寸)用对数 坐标，纵坐标通过(或存留)百分率用算术坐标。
4～8
解:1．计算AC-13级配范围的分计筛余百分率中值表2
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
AC-13级配 范围通过 100 95～100 70～88 （％）
AC-13级配
范围
累计筛余
0
（％）
5～0 30～12
AC-13级配
绘制方法
1．各种颗粒粒径在横坐标上的位置确定方法 ① 确定横坐标的长度S ② 确定横坐标的对数间距系数
式中：S ─── 给定的横坐标长度 (mm)； ─── 集料的最大粒径 (mm)； ─── 集料的最小粒径 (mm)。
③ 各种颗粒粒径在横坐标上距最小粒径的位置
式中Sx ─── 各筛孔距0.16mm筛孔距离(mm)； DX ─── 需要计算的颗粒粒径 (mm)。
(3) 计算B料在混合料中的用量 y = 100 - (x + z )
试算法例题
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，要求配制成AC-13级配要求的 混合料，求碎石、石屑和矿粉三种材料在混合料中的 用量比例。
原有集料的分计筛余和混合料要求级配范围表 1
原材料
矿料的级配和组成设计
细度模数愈大，表示细集料愈粗。砂按细度模数分为粗、中、细和特细 砂四种规格，相应的细度模数分别为：粗砂 =3.7~3.1；中砂=3.0~2.3；细砂 =2.2~1.6；特细砂=1.5~0.7
细度模数的数值主要决定于0.15mm筛到2.36mm筛5个粒径的累计筛余量， 由于在累计筛余的总和中，粗颗粒分计筛余的“权”比细粒大，所以它的数 值很大程度决定于粗颗粒含量；另外，细度模数的数值与小于0.15mm的颗粒 含量无关，细度模数在一定程度上能反映砂的粗细概念，但未能全面反映砂 的粒径分布情况，不同级配的砂可以具有相同的细度模数。
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
同理，根据以上的方法，可以计算出集料Ｃ或Ｂ的用量。 • ④合成级配的计算、校核和调整
由于试算法中各种集料用量比例是根据几个筛孔确定的，不能控制所有筛 孔，所以应对合成级配进行校核。先按式（１—１０）、（１—１１）计算矿 质混合料的合成级配。应在设计要求级配范围内，并尽可能的接近设计级配 范围的中值。当合成级配不满足要求时，应调整各集料的比例。调整配合比 后还应重新进行校核，直至符合要求。如计算后仍不能满足级配要求。可掺 加单粒级集料或调换其他集料。
间断级配：间断级配是在矿质混合料中剔除其中一个或几个分级而 形成一种不连续的混合料，这种混合料称为间断级配混合。
③连续开级配：整个矿料颗粒分布范围较窄，从最大粒径到最小粒径 仅在数个粒级上以连续的形式出现，形成连续开级配。
教学设计：2.2.1矿质混合料组成设计.
3.任务驱动教学
重点难点
重点：级配理论、级配类型
难点：矿质混合料的组成设计方法
教学资源
教学课件：
1．矿质混合料的级配理论
2．矿质混合料的组成设计方法
媒体素材：
其他说明
课程教学设计
课程名称
道路建筑材料
章节（知识点）
矿质混合料组成设计
计划学时
2
教学地点
多媒体教室
教学目标
能力（技能）目标
知识目标
学会矿质混合料组成设计方法
掌握矿质混合料组成设计
教学内容及教学方法源自学习任务教学内容学时
教学方法
矿质混合料的组成设计
1．矿质混合料的级配理论
2．矿质混合料的组成设计方法
2
1.讲授
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
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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
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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。
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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
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）
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（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。
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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。
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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
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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：
2018道路工程15-第三章 第四节细集料试验检测和第五节 矿质混合料组成设计
2.试验仪器——容量瓶（500mL）说明两点：浸泡24h ，目的是让试样充分吸水，排除气泡，即开口孔隙中充满水，所以测的是表观密度；（2）称量水+试样+容量瓶的总质量和称量水+容量瓶的总质量时，严格保证水面的弯液面下缘与瓶颈刻度线齐平。
第四节细集料试验检测（1）表观相对密度计算公式采用水的密度计算： 采用水温修正系数计算：2.仪器设备——饱和面干试模4.试验步骤说明：纯粹的容量瓶只能测定细集料的表观密度，试验过程中只有3个质量数据。
而增加一个坍落筒，可以人工制造细集料的饱和面干状态，试验过程中则有4个质量数据，即增加了饱和面干试样质量的计算既可以算出表观密度，又可以算出毛体积密度第四节细集料试验检测用坍落筒制造饱和面干试样称取饱和面干试样约300g （m 3）称水+容量瓶+试样总质量（m 2）称水+容量瓶总质量（m 1）倒出试样烘干，称重（m 0）（1）（2）（3）（4）说明：第一个公式，即表观密度计算公式与容量瓶法完全一样，就是容量瓶法。
本试验由于增加了试样的饱和面干状态的试样，才有了后面计算公式，即表干密度、毛体积密度以及吸水率。
致，否则会影响装填的紧密效果，即密度。
、细集料含泥量试验（筛洗法）（1）本方法仅用于测定天然砂中泥和粘土的含量。
本方法不适用于人工砂、成分较多的细集料。
（2）对于天然砂，可以把所有做是泥。
国标《建设用砂》和《公路工程沥青路面施工技术规范》都是这样规定的。
细集料试验检测（5）计算公式在，即细集料的洁净程度。
试验结束，统计加入亚甲蓝溶液总量5.计算（2）机械振荡器：使试筒产生横向的直4.试验步骤第四节细集料试验检测冲洗液加入试筒100mm刻度线120g试样加入试筒冲洗液冲洗并灌注380mm刻度线静置20min测量絮状物高度h1和沉淀物高度h2计算砂当量SE=h2÷h15.计算与读数示意图土的级配要求：集料规格要求：集料规格要求：级配类型和级配曲线矿质混合料组成设计•在矿料颗粒分布的整个区间里，从中间剔除一个或连续几个粒级，形成一种不连续的级配间断级配第五节矿质混合料组成设计第五节矿质混合料组成设计（2）图解法①绘制坐标框图。
矿质混合料组成设计详案
1.3
19.4
4.0
22-45
0.3
_
36
4.0
15-35
0.15
_
7.0
5.5
12-30
0.075
_
3.0
3.2
10-25
<0.075
_
2.0
83.3
_
现有碎石、砂和矿粉三种集料，以筛析试验，各集料的分计筛余百分率列于下表，并列出规范推荐要求的设计混合料的级配范围，试求碎石、砂和矿粉三种集料在要求级配混合料中的用量比例。
要求级配范围分计筛余中值
13.2
0.8
_
_
100
_
_
4.75
60.0
_
_
70.5
29.5
29.5
2.36
23.5
10.5
_
51.5
48.5
19.0
1.18
14.4
22.1
_
41.5
58.5
10.0
0.6
1.3
19.4
4.0
33.5
66.5
8.0
0.3
_
36
4.0
25
75.0
8.5
0.15
_
7.0
5.5
2设碎石砂和矿粉的配合比为xyz则xyz1003设混合料m中某一级粒径i要求的含量为三种集料原来级配中此粒径颗粒的含量分别为4假设混合料m中某一粒径i主要由a集料所提供即a料占优势而忽略其它集料在此粒经的含量xa即可计算出a料在混合料中的用量比例同理可计算出c料在混合料中的用量比例z现有碎石砂和矿粉三种集料以筛析试验各集料的分计筛余百分率列于下表并列出规范推荐要求的设计混合料的级配范围试求碎石砂和矿粉三种集料在要求级配混合料中的用量比例
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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。
三、校核调整
1.教学设计：这部分是本次课中最难的部分，也是试算法学习过程
中，学生普遍掌握不了的部分，主要由于这部分内容需要学生按照工程实际进行调整，这里面就需要学生具有一定的现场经验，而这也恰是学生所欠缺的，所以对于这部分的学习主要采用教师以实际案例讲授相应的技巧，学生进行实际应用，最后进行总结掌握。
2.教学内容：校核调整的过程及技巧
四、工程实例计算
1.教学设计：为了提高学生对知识的实际应用能力，同时也为了了
解学生对本次课的掌握程度，在这部分教师提供工程案例，学生在课堂上进行绘图计算，小组讨论后进行汇报，教师进行点评。
图2 组成集料级配曲线和级配中值
五、教学总结及作业
1.教学总结：根据学生对实际工程案例的计算情况，总结学生对
重点难点的掌握程度及存在的问题，给出改正意见。
2.作业：完成课后P239第六题（1）。