矿料的级配和组成设计

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1、矿料的级配和组成设计成员：秦飞扬 孙彬强 孙宏伟一、集料和矿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4.75mm4.75mm，但在沥青混合料中通常为2.36mm2.36mm。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。

2、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。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、级配级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。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

3、级配的表示方法矿质混合料的级配级配的表示方法 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） ：某号筛上的筛余质量占式样总质量的百分率，按下式计算 式中 存留在某筛孔上的式样质量； M集料风干式样的总质量。（2） ：某号筛的分计筛余百分率和大于该筛孔尺寸筛的各筛分计筛余百分率之总和，可按下式计算100MmaiiimiaiAiiaaaA 21式中： 、 、 、

4、 各筛的分计筛余百分率（%）。1a2a ia(3) :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，按下式计算式中： 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ipiiAp100iA公称最大粒径公称最大粒径（mmmm）7575636337.37.5 531.31.5 526.26.5 5191916169.59.54.74.75 5试试样质量不小于样质量不小于（kgkg）10108 85 54 42.52.52 21 11 1

5、0.50.5级配的表示方法筛孔筛孔尺寸尺寸（）（）mm9.54.752.361.180.60.30.150.075筛底筛底总计总计筛余质量015639910511575226500ai（%）0312.619.82123154.41.2100Ai（%）0315.635.456.479.494.498.8100pi(%)1009784.484.443.620.65.61.20某细集料筛分实验的结果示例级配的表示方法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： 式中：Mf砂的细度密数； A0.15，A4.75,分别为0.1

6、5mm，4.75mm各筛上的累计筛余百分率（%） 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 =3.73.1；中砂=3.02.3；细砂=2.21.6；特细砂=1.50.7 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。AAAAAAAMf75. 475. 4

7、36. 218. 16 . 03 . 015. 01005)(矿质混合料的级配 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。 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 a）连续

8、型密集配）连续型密集配 b b）连续型开级配）连续型开级配 c c）间断型密集配）间断型密集配矿质混合料的级配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：kdp 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统计参数矿质混合料的级配最大密度曲线方程 对应的示意图kdp 2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 得当希望计算任何一级颗粒粒径d的通过量时，计算公式为：kdp 2