《04讲—矿质混合料组成设计解析.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《04讲—矿质混合料组成设计解析.ppt(41页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、3/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业道路建筑材料道路建筑材料西华大学西华大学西华大学西华大学交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通运输系交通工程教研室交通运输系交通工程教研室交通运输系交通工程教研室交通运输系交通工程教研室主讲教师:李慧主讲教师:李慧13/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业混合料组成设计混合料组成设计 23/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业1 1、矿质混合料组成设计的作用、矿质混合料组成设计的作用 在水泥混凝土或沥青混合料中
2、,在水泥混凝土或沥青混合料中,所用集料颗粒所用集料颗粒的粒径尺寸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,径尺寸的颗粒组成,难以满足难以满足工程对某一混合料的工程对某一混合料的目标设目标设计级配范围的要求计级配范围的要求,因此需要将两种或两种以上的集料配因此需要将两种或两种以上的集料配合使用。合使用。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 一、矿质混合料组成设计概述33/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业2 2、矿质混合料组成设计的两个已知条件、矿质混合料组成设计的两个已知
3、条件 (1 1)集料的筛析试验结果)集料的筛析试验结果 (2 2)设计要求、技术规范(或理论计算)所规定的)设计要求、技术规范(或理论计算)所规定的 矿质混合料级配范围矿质混合料级配范围矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 43/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业一、矿料配合比设计方法一、矿料配合比设计方法矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 配合比配合比设计方法设计方法矩形法矩形法三角形法三角形法平衡面积法平衡面积法试算法试算法线性规划法线性规划法数解法数解法图解法图解法53/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(一)
4、数解法(一)数解法试算法试算法 矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 1.1.基本原理:基本原理:63/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业假设假设1 12 2两点假设两点假设矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 混合料混合料M M集料集料A A集料集料B B集料集料C CX XY YZ ZX+Y+Z=10073/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业假设假设2 2:矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 混合料混合料M M集料集料A 集料集料B B集料集料C CX XY YZ Z某一级粒径要某一级粒径要求的含量为求的含量为8
5、3/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 3.3.计算步骤计算步骤步骤步骤1 1:计算:计算A A集料在矿质混合料中的用量集料在矿质混合料中的用量X X首先确定在首先确定在A A集料中占优势的含量的某一粒径,忽略其它集料中占优势的含量的某一粒径,忽略其它集料在此粒径的含量。集料在此粒径的含量。93/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业步骤步骤2 2:计算:计算C C集料在矿质混合料中的用量集料在矿质混合料中的用量Z Z矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 同理,在计算同理,在计算C C集
6、料用量时,先确定集料用量时,先确定C C集料中占优势的某一集料中占优势的某一粒径,而忽略粒径,而忽略A A、C C集料中同一粒径的含量集料中同一粒径的含量。103/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 步骤步骤3 3:计算:计算B B集料在矿质混合料中的用量集料在矿质混合料中的用量Y Y步骤步骤4 4:校核调整:校核调整 可按如下公式计算合成矿质混合料的分计筛余:可按如下公式计算合成矿质混合料的分计筛余:也可按如下公式计算矿质混合料的合成通过百分率:也可按如下公式计算矿质混合料的合成通过百分率:113/5/2023交通与汽
7、车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 注意:注意:在实际组成设计中,可根据集料的级配情况,具体选择在实际组成设计中,可根据集料的级配情况,具体选择各集料的先后顺序;各集料的先后顺序;当集料超过三种时,方程中的未知数将增加,按上述原当集料超过三种时,方程中的未知数将增加,按上述原理重复步骤理重复步骤1 1和步骤和步骤2 2调整配合比后还要重新进行校核,直至符合要求为止。调整配合比后还要重新进行校核,直至符合要求为止。如经计算后确不能满足级配要求时,可掺加单粒级集料如经计算后确不能满足级配要求时,可掺加单粒级集料或调换其它集料。或调换其它集料。1
8、23/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业试算法案例分析:试算法案例分析:现有碎石、砂和矿粉三种集料,经筛析试验各现有碎石、砂和矿粉三种集料,经筛析试验各集料的分计筛余百分比如下表,并按推荐要求集料的分计筛余百分比如下表,并按推荐要求设计混合料的级配范围,试求碎石、砂、矿粉设计混合料的级配范围,试求碎石、砂、矿粉在要求级配混合料中的用量比例。在要求级配混合料中的用量比例。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 133/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业筛孔尺筛孔尺寸寸mmmm碎石碎石分分计筛余计筛余%砂砂分分计计筛余筛余%
9、矿粉矿粉分分计筛余计筛余要求级配范要求级配范围通过率围通过率%15150.80.81001005 560.060.063-7863-782.52.523.523.510.510.540-6340-631.251.2514.414.422.122.130-5330-530.630.631.31.319.419.44.04.022-4522-450.3150.31536.036.04.04.015-3515-350.160.167.07.05.55.512-3012-300.080.083.03.03.23.210-2510-250.080.08-2.02.083.383.3-矿质混合料组成设计矿
10、质混合料组成设计 143/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业计算分析:计算分析:(1 1)将矿质混合料规定的)将矿质混合料规定的级配范围通过率级配范围通过率换算换算为为通过率中值通过率中值筛孔尺寸筛孔尺寸mm碎石碎石分计筛余分计筛余%砂砂分分计筛余计筛余%矿粉矿粉分分计筛余计筛余要求级配范要求级配范围通过率围通过率%通过率通过率中值中值150.8100-560.063-782.523.510.540-631.2514.422.130-530.631.319.44.022-450.31536.04.015-350.167.05.512-300.083.03.
11、210-250.08-2.083.3-矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 P P(i i)()()153/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(2 2)将级配范围的)将级配范围的通过率中值通过率中值换算换算为为累计筛余百中值累计筛余百中值筛孔尺寸筛孔尺寸mm碎石碎石分计筛余分计筛余%砂砂分分计筛余计筛余%矿粉矿粉分分计筛余计筛余要求级配要求级配范围通过范围通过率率%通过率通过率中值中值级配范围累级配范围累计筛余中值计筛余中值150.8100560.063-7870.52.523.510.540-6351.51.2514.422.130-5341.50.63
12、1.319.44.022-4533.50.31536.04.015-3525.00.167.05.512-3021.00.083.03.210-2517.50.08-2.083.3矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 A A(i i)()()163/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业筛孔筛孔尺寸尺寸mm碎石碎石分计分计筛余筛余%砂砂分分计筛计筛余余%矿粉矿粉分分计筛余计筛余要求级配范要求级配范围通过率围通过率%通过率通过率中值中值级配范围累级配范围累计筛余中值计筛余中值级配范围分级配范围分计筛余中值计筛余中值150.8100560.063-7870.529
13、.52.523.510.540-6351.548.51.2514.422.130-5341.558.50.631.319.44.022-4533.566.50.31536.04.015-3525.075.00.167.05.512-3021.0790.083.03.210-2517.582.50.08-2.083.3100矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 (3 3)将)将累计筛余百中值累计筛余百中值换算换算为为分计筛余中值分计筛余中值M M(i i)()()173/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(4 4)碎石中)碎石中5mm5mm粒径颗粒含量占优势
14、,假设混合料中粒径颗粒含量占优势,假设混合料中5mm5mm粒径全部由碎石提供:粒径全部由碎石提供:X X=M(5)/m=M(5)/ma a(5)=29.5/60=(5)=29.5/60=49%49%(5 5)同理:矿粉中)同理:矿粉中0.08mm0.08mm粒径颗粒含量占优势,假设粒径颗粒含量占优势,假设混合料中混合料中0.08mm 0.08mm 粒径全部由矿粉提供:粒径全部由矿粉提供:Z Z=M(0.08)/m=M(0.08)/mC C(0.08)=17.5/83.3=(0.08)=17.5/83.3=21%21%(6 6)由:)由:Y=100-Y=100-(X+ZX+Z):):Y Y=10
15、0-=100-(49+2149+21)=30%30%矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 (7 7)校核校核:由试算得到的配合比按下表进行校核。:由试算得到的配合比按下表进行校核。183/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业筛孔筛孔尺寸尺寸mm碎石碎石分计分计筛余筛余%用量用量占混占混合料合料百分百分比比砂砂分分计计筛余筛余%用量用量占混占混合料合料百分百分比比矿粉矿粉分分计计筛余筛余用量用量占混占混合料合料百分百分比比混合混合料分料分计筛计筛余余150.849%30%21%560.02.523.510.51.2514.422.10.631.319.44.0
16、0.31536.04.00.167.05.50.083.03.20.08-2.083.3校核校核矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 193/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业筛孔尺寸筛孔尺寸mm混合料分计筛余混合料分计筛余累计筛余累计筛余通过率通过率要求级配范要求级配范围通过率围通过率%150.4100529.463-782.514.740-631.2513.730-530.637.222-450.31511.615-350.163.312-300.081.610-250.0818.1校核校核100矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 203/5/202
17、3交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 (二)图解法(二)图解法平衡面积法平衡面积法 基本原理基本原理 该方法是采用一条直线来代替集料的级配曲线,该方法是采用一条直线来代替集料的级配曲线,此直线是使此直线是使曲线左右两边曲线左右两边的的面积平衡面积平衡(即相等)(即相等)(1 1)级配曲线的坐标绘制方法)级配曲线的坐标绘制方法lgdP通通过过百百分分率率通通过过百百分分率率P粒径粒径mmmm粒径粒径mmmm213/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(2 2)各种集料用量的确定方法)各种集料用量的确
18、定方法矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 将各种集料级配曲线绘于坐标图上。并假设:将各种集料级配曲线绘于坐标图上。并假设:各集料为单一粒径,即各种集料的级配曲线均为各集料为单一粒径,即各种集料的级配曲线均为直线;直线;相邻两曲线相接,即在同一筛孔上,前一集料的相邻两曲线相接,即在同一筛孔上,前一集料的通过量为通过量为0 0时,而后一集料的通过量为时,而后一集料的通过量为100100223/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 XYZWCABA集料集料B集料集料C集料集料D集料集料C1B1A1S筛孔尺寸筛孔尺寸mmmm通通
19、过过百百分分率率100O/O级配中值级配中值TQP233/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业步骤步骤1 1:准备工作准备工作 对所使用的各集料进行筛分,并计算出各自的对所使用的各集料进行筛分,并计算出各自的通过量百分率。明确设计级配要求的级配范围,通过量百分率。明确设计级配要求的级配范围,并计算出该要求级配范围的中值。并计算出该要求级配范围的中值。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 计算步骤计算步骤243/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业步骤步骤2 2:绘制级配曲线坐标图:绘制级配曲线坐标图 按比例(通常纵横边各为
20、按比例(通常纵横边各为100mm100mm和和150mm150mm)绘制一矩形)绘制一矩形框图,框图,从左下向右上引对角线作为合成级配的中值从左下向右上引对角线作为合成级配的中值,见下,见下图。图。按常数标尺在按常数标尺在纵坐标纵坐标上标出通过量百分率刻度,上标出通过量百分率刻度,横坐横坐标标则表示筛孔位置,而各筛孔的具体位置则根据则表示筛孔位置,而各筛孔的具体位置则根据合成级配合成级配要求的要求的通过量百分率中值通过量百分率中值,在,在纵坐纵坐标上找出该值的位置,标上找出该值的位置,然后然后从纵坐标从纵坐标引平行线与对角线相交,再从引平行线与对角线相交,再从交点处向下作交点处向下作垂线垂线,
21、垂线与横坐标的,垂线与横坐标的相交点相交点即为各筛孔相应位置。即为各筛孔相应位置。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 253/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业 集配曲线坐标图集配曲线坐标图合成级配要求合成级配要求的通过量百分的通过量百分率中值率中值筛孔筛孔263/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业步骤步骤3 3:确定各集料用量:确定各集料用量 将参与级配合成的将参与级配合成的各集料的通过量绘于级配曲各集料的通过量绘于级配曲线坐标图上线坐标图上,用折线的形式连成级配曲线用折线的形式连成级配曲线。假设。假设以四种集料进
22、行级配合成为例,见下图。根据级以四种集料进行级配合成为例,见下图。根据级配曲线,图中相邻两条曲线的关系,确定各集料配曲线,图中相邻两条曲线的关系,确定各集料在混合料中的掺配比例。在混合料中的掺配比例。(注:从最粗集料开始注:从最粗集料开始)矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 273/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 283/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业相邻级配曲线直接存在三种关系相邻级配曲线直接存在三种关系(1 1)重叠关系:)重叠关系:相邻两条级配曲线相互相邻两条级配曲线
23、相互重叠重叠,图中集料的级配曲线下,图中集料的级配曲线下部与集料的级配曲线上部搭接。在两条级配曲线部与集料的级配曲线上部搭接。在两条级配曲线重叠部分重叠部分之间之间进行等分进行等分,引一条垂线,要求该垂线与集料的级配曲,引一条垂线,要求该垂线与集料的级配曲线截距相等。此时垂线与对角线相交于点,再通过该点作线截距相等。此时垂线与对角线相交于点,再通过该点作一水平线与纵坐标交于点,线段的几何长度(以一水平线与纵坐标交于点,线段的几何长度(以mmmm计)就计)就是集料的用量比例(是集料的用量比例(%)。)。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 293/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院
24、交通工程专业交通工程专业重叠重叠矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 303/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(2 2)相接关系:)相接关系:相邻两条曲线首尾相接,图中集料的相邻两条曲线首尾相接,图中集料的末末端端与集料的与集料的首端正首端正好好相接相接。此时只需从集。此时只需从集料的首端向集料的末端引垂线,该垂线与料的首端向集料的末端引垂线,该垂线与对角线相交于点,过点作水平线与纵坐标对角线相交于点,过点作水平线与纵坐标交于点,则线段的几何长度就是集料的用交于点,则线段的几何长度就是集料的用量(量(%)。)。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 313
25、/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业相接相接矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 323/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(3 3)分离关系)分离关系:相邻两条曲线分离,图中集料的级配曲线与集相邻两条曲线分离,图中集料的级配曲线与集料的级配曲线料的级配曲线在水平方向在水平方向彼此分离彼此分离。此时作一条。此时作一条垂线平分这段水平距离。垂线与对角线交于一点,垂线平分这段水平距离。垂线与对角线交于一点,通过该点作一水平线与纵坐标交于点,则线段的通过该点作一水平线与纵坐标交于点,则线段的几何长度就代表集料的用量(几何长度
26、就代表集料的用量(%)。剩余的即为集)。剩余的即为集料的用量。料的用量。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 333/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业相离相离矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 343/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(4 4)合成级配的计算与校核)合成级配的计算与校核同试算法相同,根据图解过程求得的同试算法相同,根据图解过程求得的各集料用量比例,计算出合成级配的结果。各集料用量比例,计算出合成级配的结果。当合成级配超出级配范围时,说明图解法得当合成级配超出级配范围时,说明图解法得到的比例不很合适
27、,所以要调整各集料的用到的比例不很合适,所以要调整各集料的用量,直到满足设计级配的要求为止。如经数量,直到满足设计级配的要求为止。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。或调换其它集料。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 353/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业(三)、线性规划求解法矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 363/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业小结 1 1、矿质混合料设计的作用、矿质混合料设计的作用 2 2、设计已知条件、设计已知条件 3
28、3、设计方法:试算法、图解法、设计方法:试算法、图解法 373/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业第一章砂石材料内容回顾一、交通土建材料概述一、交通土建材料概述 1 1、材料科学的发展概况、材料科学的发展概况 2 2、建筑材料对工程建设的作用、建筑材料对工程建设的作用 3 3、建筑材料技术标准、建筑材料技术标准 4 4、土建材料需要具有的工程技术性质、土建材料需要具有的工程技术性质 5 5、建筑材料分类、建筑材料分类二、砂石材料的基本性质二、砂石材料的基本性质 (一)、砂石材料的组成与分类(一)、砂石材料的组成与分类 (二)、砂石材料的技术性质(二)、砂石
29、材料的技术性质 1 1、物理性质、物理性质 真密度、表观密度及毛体积密度、孔隙率真密度、表观密度及毛体积密度、孔隙率 2 2、与物理过程有关的性质、与物理过程有关的性质 亲水性与憎水性、吸水性、抗冻性亲水性与憎水性、吸水性、抗冻性 3 3、砂石材料的力学性质、砂石材料的力学性质抗压强度、抗压强度、磨耗率磨耗率 383/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业第一章砂石材料内容回顾三、集料三、集料 (一)概述(一)概述 集料的概念、集料的分类、最大粒径、标准筛集料的概念、集料的分类、最大粒径、标准筛 (二)、集料的物理性质(二)、集料的物理性质 1 1、物理常数:
30、表观密度、毛体积密度、装填密度、空隙、物理常数:表观密度、毛体积密度、装填密度、空隙率率 2 2、含水率:含水率、含水率:含水率、吸水率吸水率 3 3、抗冻性和坚固性、抗冻性和坚固性 (三)、力学性质(三)、力学性质 压碎性、磨耗率、磨光性、冲击值压碎性、磨耗率、磨光性、冲击值 (四)、化学性质(四)、化学性质 水煮法、亲水系数法水煮法、亲水系数法四、道路与桥梁用石料制品四、道路与桥梁用石料制品 1 1、道路路面建筑用石料制品、道路路面建筑用石料制品 2 2、桥梁建筑用主要石料制品、桥梁建筑用主要石料制品393/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业第一章砂石
31、材料内容回顾五、级配五、级配 1 1、定义、定义 2 2、筛析试验、筛析试验 3 3、级配参数、级配参数六、细集料的细度模数六、细集料的细度模数七、集配理论七、集配理论 1 1、集料的级配曲线、集料的级配曲线 2 2、集料的集配类型、集料的集配类型 3 3、级配组成对矿料性能的影响、级配组成对矿料性能的影响 4 4、矿料连续级配的计算、矿料连续级配的计算 最大密度曲线理论最大密度曲线理论八、矿质混合料组成设计八、矿质混合料组成设计403/5/2023交通与汽车工程学院交通与汽车工程学院交通工程专业交通工程专业1 1试用试用“图解法图解法”“”“线性规划法线性规划法”求其矿质混合料求其矿质混合料
32、级配组成。已知:矿质集料筛分结果和混合料标准级级配组成。已知:矿质集料筛分结果和混合料标准级配范围如表所示。配范围如表所示。材料名称材料名称筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)(mm)19199.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075通过百分率通过百分率(%)(%)卵石卵石989843436 60 0石屑石屑10010010010098983434232314148 80 0砂砂100100100100969685857474575733339 90 0矿粉矿粉100100100100100100100100100100100100979793938484AC20AC20级配范围级配范围95100951007080708050655065355035502540254018301830132113218158154949课后练习题:课后练习题:41