矿料的级配和组成设计讲座

总计
0
15
3 3 97
63
12.6 15.6 84.4
99
19.8 35.4 84.4
105
21 56.4 43.6
115
23 79.4 20.6
75
15 94.4 5.6
22
4.4 98.8 1.2
6
1.2 100 0
500
100 — —
ai 0 （%） Ai 0 （%） pi(%) 100
级配的表示方法
矿质混合料的级配
最大密度曲线方程
p kd
2
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 p 2 kd 得
1 k 100 D
矿质混合料的级配
（二）级配理论 1.富勒理论（最大密度曲线） 富勒（W B Fuller）认为“级配曲线愈接近抛物线，则其密 度愈大”。因此最大密度曲线方程可表示为：
p kd
2
式中：p────集料颗粒在筛孔尺寸d上的通过百分率（%）； d────集料中颗粒的筛孔尺寸（mm） k────统计参数
公称最大粒径 （mm） 试样质量不小于 （kg） 75 10 63 8 37. 5 5 31. 5 4 26. 5 2.5 19 2 16 1 9.5 1 4.7 5 0.5
某细集料筛分实验的结果示例
筛孔 尺寸 （） mm 筛余 质量
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075 筛底
•
矿料：在水泥混凝土或沥青混合料中，所用集料的粒径尺寸范围较大，而天然 或人工轧制的一种集料往往仅有几种粒径尺寸的颗粒组成，难以满足工程对某 一混合料的目标设计级配范围的要求，因此需要将两种或两种以上的集料配合 使用，构成矿质混合料，简称矿料。
二、级配
• 级配的定义：级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或 分布情况。 • 集料的级配对集料的堆积密度、空隙率、粗集料骨架间隙 率、细集料棱角性产生影响，进而对水泥混凝土及沥青混 合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响。 级配的表示方法
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。
矿质混合料的级配 （一）级配类型
各种不同粒径的集料，按照一定比例搭配起来，以达到最大密实度和
最大摩擦力的要求，可以采用三类级配：
连续级配：连续级配是是采用标准筛对某一混合料进行筛析实验， 所得的级配曲线平顺圆滑，具有连续的性质。这种由大到小，逐级粒径
均有按比例互相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配混合料。
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。
不同级配类型的级配曲线如下图所示
a）连续型密集配
b）连续型开级配
c）间断型密集配
a
M────集料风干式样的总质量。 （2） 累计筛余百分率 A ：某号筛的分计筛余百分率和大于该筛孔尺寸筛的 i 各筛分计筛余百分率之总和，可按下式计算
式中
M mi ────存留在某筛孔上的式样质量；
ai
100
式中： a1 、 a 2 、
、a
Ai a1 a2 ai
i
────各筛的分计筛余百分率（%）。
级配的表示方法
p
(3)通过百分率 i :通过某号筛的式样质量占式样总质量的百分率，即 100与某号筛累计筛余百分率之差，按下式计算
pi 100 Ai
式中： Ai ────某号筛累计筛余百分率（%）。 由于粗细集料的粒径范围不同，筛分实验中采用的标准套筛尺寸范围 及式样质量有所不同，如下表，通常情况下，细集料的筛分式样取 500g。 集料筛分用的式样质量
级配
矿质混合料的级配
级配的表示方法
1.级配参数
矿质集料的级配通常采用筛分实验确定。 称取500g试样，放于一套标准筛（9.5mm，4.75mm，2.36mm， 1.18mm,0.6mm,0.3mm,0.15mm的方孔筛）上，分别求出试样存留在各筛 上的质量，然后采用级配的有关参数来评定试样颗粒的级配。 按下式计算有关级配的参数： （1）分计筛余百分率 i ：某号筛上的筛余质量占式样总质量的百分率， 按下式计算 mi
• 粗集料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒。常用的有碎石和卵石。碎石是将天然岩石或卵石经机械破碎、 筛分制成的粒径大于4.75mm的颗粒。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径大于 4.75mm的颗粒。 • 细集料是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒。常用的为天然砂。天然砂是经自然风化、水流搬运和分选、 堆积行成，包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂等，但不包括软质岩石、风化岩石的颗粒。
2.细集料的细度模数
细度模数是用于评价细集料粗细程度的指标，为细集料筛分实验中各号 筛上的累计筛余百分率之和，按下式计算：
M
f

( A0.1 5 A0.3 A0.6
式中：MΒιβλιοθήκη Baidu———砂的细度密数；
A 100 A
1.1 8
A2.3 6) 5 A4.7 5
4.7 5
A0.15，· · · A4.75,———分别为0.15mm，· · · ，4.75mm各筛上的累计筛余百分 率（%）
矿料的级配和组成设计
一、集料和矿料
• 集料：集料是不同粒径颗粒组成的混合料，包括岩石自然风化而成的砾石、卵 石、沙，由岩石经人工轧制的各种尺寸的碎石、机制砂、石屑以及各种工业冶 金矿渣。工业上一般将将集料分为粗集料和细集料两种。粗细集料的分界尺寸
为4.75mm，但在沥青混合料中通常为2.36mm。