矿料级配设计理论.ppt

Company Logo LOGO 矿料级配设计理论 矿料的级配 1.概念 矿料的级配组成是指矿料中不同粒径的粒料相互之间的比例关系，通常称为矿料级配或简称级配。级配通常以不同粒径粒料的质量百分率来表示。 2.级配原则及目的 合理地确定矿质集料的级配组成是沥青混合料的组成设计中一个重要内容，一种良好的矿料级配组成，应该使其孔隙率在热稳定性容许的条件下为最小，同时应具有充分的矿料比表面积，以形成足够的结构沥青裹覆矿料颗粒，从而保证矿料颗粒之间处于最紧密的状态并为矿料与沥青之间的相互作用创造良好条件，使沥青混合料最大限度地发挥其结构强度效应，获得最佳的使用品质。 矿料级配类型 1.连续级配 连续级配是指矿料各级粒径的矿料，由大到小逐级按一定的重量比例组成的一种矿质混合料，其级配曲线平顺圆滑，具有连续的性质。根据各级粒料的含量不同，连续级配可以分为连续密级配和连续开级配。 1.1连续密级配 连续密级配矿料密实度较大，但由于其中粗集料含量较少，且由于各级粒料都有一定的数量，造成各级较大的颗粒都被较小的颗粒推挤开，因此矿料无法形成骨架结构，粗集料悬浮于较小的颗粒之中。这种矿料级配的强度特性取决于黏聚力，高温重载条件下容易出现热稳定性不足引起的路面病害。 1.2连续开级配 粗集料含量相对于密级配沥青混合料有所增加，其粗集料可以形成骨架作用，但由于细集料含量很少，所以无法充分填充粗集料之间的空隙，是沥青混合料孔隙率较大。这种矿料级配强度特性取决于内摩阻力，热稳定好，但耐久性较差。 矿料级配类型 2.间断级配 间断级配是指矿料组成中大小颗粒不连续存在，而在某一个或某几个粒径范围内没有或者有很少矿料颗粒所组成的一种矿质混合料。这种矿质混合料既有足够的粗集料形成骨架，又有较多的细集料填充骨架空隙。 不同类型矿料级配曲线 矿料级配理论 级配理论发源于我国的垛积理论，但由于理论模型与实际情况的差异，这一理论在级配应用上并没有得到发展。目前常用的级配理论主要有最大密度曲线理论和离子干涉理论。 1.最大密度曲线理论（Fuller） 最大密度曲线理论是通过实验提出一种理想曲线，当矿料按照最大密度曲线组成时，密度最大。该理论主要用于计算连续级配。 2.粒子干涉理论（Weymouth) 粒子干涉理论认为，为达到最大密度，前一级颗粒之间的空隙，应由下一级颗粒所填充，其余空隙又由次小颗粒所填充;但填隙的颗粒粒径不得大于其间隙之间的距离，否则大小颗粒之间势必发生干涉现象。该理论不仅可以用于计算连续级配，而且可以用于计算间断级配。 矿料级配计算方法 1.连续级配 传统的连续级配的计算方法是在20世纪初，由美国学者Fuller根据最大密度理论提出的，该理论认为当矿料的级配曲线为为抛物线时，即符合式(1)时，混合料可以达到最大密实度状态。 其中： 为筛孔直径为d的通过量；D为最大粒径。 FULLER曲线成为了各种级配曲线组成形式的理论基础，如泰波改进的n法、林秀贤的i法、前苏联的k法等。 矿料级配计算方法 1.1泰波n法 泰波认为富勒公式是一种理想的级配曲线，实际上要获得最大密度会有一定的波范围，于是于是将富勒公式改成如下表达式： 泰波根据理论分析和试验认为，当n=0. 25~0. 35，集料可以获得最大密度。日本的研究认为，当n=0. 35~0. 45，集料级配最好。《美国Superpave沥青混合料设计规范》规定，集料级配曲线指数应取0. 45 。 矿料级配计算方法 1.2林绣贤i法 林绣贤提出当颗粒粒径以1/2递减时直接采用“通过百分率递减系数i为参数”的矿料级配组成计算方法（简称i法）。即当矿料中最大粒径为D1时,其通过率为100%，的D2=D1/2时其通过率为 以公式表示，则为： 式中：Px?当粒径按1/2递减时，矿料在第x级筛的通过百分率； x?矿料粒径的级数，最大粒径为D1时，x=1，则D1/2时，x=2； i?通过百分率的递减系数。 i=0.65~0.75时可以得到比较密实和使用效果满意的混合料。 矿料级配计算方法 2.间断级配 间断级配的计算方法以Weymouth粒子干涉理论为基础，发展而成的设计方法有贝雷法、粗集料体积设计方法(CAVF)、多碎石沥青混凝土(SAC)级配设计方法以及多级嵌挤密实级配设计方法（MDBG）。 2.1贝雷法 贝雷法是由伊利诺州交通部的罗伯特·贝雷（Robert Baile