CN102584061B - 矿料级配快速调试方法 - Google Patents

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CN102584061B CN201210052319XA CN201210052319A CN102584061B CN 102584061 B CN102584061 B CN 102584061B CN 201210052319X A CN201210052319X A CN 201210052319XA CN 201210052319 A CN201210052319 A CN 201210052319A CN 102584061 B CN102584061 B CN 102584061B
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Abstract

本发明提供一种矿料级配快速调试方法，属于物料级配技术领域。本发明利用试算法的基本原理和在某一粒径中取重要作用的各种集料筛余率的算术平均值并经适当调试，以最大限度的接近合成级配的目标值，同时满足矿料级配规范范围，据此提出矿料配合比设计及多规格集料合成级配的现场快速调试方法。本发明方法应用方便、计算简单特别适用于现场材料的临时变化，通过简单的计算即可使规格变化的材料尽可能接近目标级配设计值，从而保证混合料矿料级配的一致性。本发明所提供的矿料级配快速调试方法可广泛应用于路面底基层、基层、沥青混凝土及水泥砼矿料合成级配调试，具有普遍应用和推广价值。

Description

矿料级配快速调试方法
技术领域
本发明属于物料级配技术领域，具体涉及一种矿料级配快速调试方法。
背景技术
天然或人工轧制的一种集料的级配往往很难满足某一级配范围的要求，因此必须采用两种或两种以上的集料合成来达到符合级配范围的要求。矿料配合比组成设计的任务就是确定组成矿料各集料的比例。确定矿料配合比的方法很多，归纳起主要有计算法与图解法两大类。
在用图解法或计算法求解矿料组成时 ,虽经多次调整 ,合成级配也往往不能满足规范要求。在计算法中采用计算机进行矿料配合比组成设计时出现负数解及矿料级配超出级配范围的情况也常出现。
发明内容
本发明针对现有矿料级配方法中存在的技术问题，提供一种矿料级配快速调试方法。本发明利用试算法的基本原理和在某一粒径中取重要作用的各种集料筛余百分率的算术平均值并经适当调试，以最大限度的接近合成级配的目标值，同时满足矿料级配规范范围，据此提出矿料配合比设计及多种规格集料合成级配的现场快速调试方法。
本发明所提供的一种矿料级配快速调试方法原理以及调试方法如下：
一、本发明方法的基本原理如下：
1、将所述矿料级配中所需对应各粒径的各集料的筛余百分率和符合规范要求目标设计筛余百分率进行列表并一一对应。
2、计算矿料级配中各集料的配合比例：设定某一粒径筛余百分率目标设计值，是由配料中多种集料在该粒径的筛余百分率共同贡献合成的结果。在计算各种集料在矿料中的合成比例时，先假定矿料中某一种粒径的颗粒是由一种或几种对该粒径起重要作用的集料所组成，而忽略其它集料对该粒径的贡献，根据每种集料在不同粒径中所起重要作用去试算各种集料在矿料中的比例。
3、如果各种集料根据初步试算比例合成计算不能满足设计要求，需稍加调整，就可得到符合矿料级配设计要求的各种集料配合比例。     二、本发明所提供的矿料级配快速调试方法具体步骤如下：
（1）设所需级配的矿料由A、B、C……N种集料组成，要求配制成级配为M的矿料，确定A、B、C……N集料在矿料中的比例，即为配合比，设级配为M的矿料中某一级粒径筛余百分率的设计目标值为                                                
Figure 777386DEST_PATH_IMAGE001
，A、B、C……N集料在该粒径对应的筛余百分率分别为 、 、
Figure 282558DEST_PATH_IMAGE004
 ……
Figure 270105DEST_PATH_IMAGE005
；
（2）计算对应粒径为i (mm)的A集料的比例：
在计算A集料在矿料中的用量时，按A集料在对应i (mm)粒径筛余百分率为
Figure 304533DEST_PATH_IMAGE002
占重要优势，其它种集料B集料、C集料……N集料在此粒径上筛余百分率为、
Figure 525747DEST_PATH_IMAGE004
……
Figure 938274DEST_PATH_IMAGE005
也占相对优势时，应将该粒径上的目标设计值除以这N种集料对应该粒径上的含量之和，则在矿料中对应粒径为i (mm)的A集料比例为：
Figure 28589DEST_PATH_IMAGE006
=
Figure 23221DEST_PATH_IMAGE007
         …………………………（1）
（3）计算A集料在矿料中的初步用量：按A集料在各粒径（如i、j、k、……N粒径）所占重要优势计算，会得到相对应粒径A集料的比例（如
Figure 540790DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 860520DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 488947DEST_PATH_IMAGE009
……
Figure 790616DEST_PATH_IMAGE010
），然后求算术平均值即可。则 
Figure 292135DEST_PATH_IMAGE011
   ……………………………………（2）
同理可以求得B集料、C集料……N集料在矿料中的初步用量：B、C、……N。
（4）将A集料、B集料和C集料……N多种集料在矿料中的初步用量进行求和并用100来除求得修正系数
Figure 413675DEST_PATH_IMAGE012
Figure 596526DEST_PATH_IMAGE013
   ………………………………………（3）
（5）A集料、B集料和C集料……N集料在矿料中的配合比分别为：、
Figure 425122DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 96274DEST_PATH_IMAGE016
……
Figure 814307DEST_PATH_IMAGE017
。
（6）校核调整： 
根据步骤（5）计算的各集料的配合比经校核如不在要求的级配范围内，则将各种集料合成的级配粒径对应含量与规范限进行比较，找出超出规范限要求的对应粒径；在该粒径下将合成级配对应的含量减去目标设计值，若计算结果大于0，表示要减少对该粒径合成级配筛余百分率起重要作用的集料比例；同理，若计算结果小于0，要增加在该料径下对合成筛余百分率起重要作用的集料比例；然后重新计算和校核，一般只需一到二次调整就能符合要求；如经调整计算确实不能满足级配要求时，应掺加某些单粒径集料或更换其它原始集料，所述重要作用的集料是指：对应一个确定粒径，某种集料对应该粒径下的筛余百分率是其他种集料筛余百分率的3倍以上。
本发明方法应用方便、计算简单特别适用于现场材料的临时变化，通过简单的计算即可使规格变化的材料尽可能接近目标级配设计值，从而保证矿料矿料级配的一致性。如对于沥青混凝土来讲，矿料表面积与矿料组成的级配有关，而最佳沥青用量与矿料级配表面积有关，所以保证矿料级配的一致性对于保证沥青混凝土质量具有特殊的意义。本发明所提供的矿料级配快速调试方法可广泛应用于路面底基层、基层、沥青混凝土及水泥砼矿料合成级配调试，具有普遍应用和推广价值。
附图说明
图1：根据表1对应数据绘制各种集料筛分结果柱状图。
图2：根据表3计算结果得到的AC-13C型矿料合成级配曲线图。
图3：根据表4计算结果得到的AC-13C型矿料合成级配曲线图。
具体实施方式
现以沥青矿料矿料合成级配为例来进行说明：由于高速公路工程对集料有着严格的要求，其中级配是集料的核心性能，为了使集料更有效地相互填充，以达到较高的密度并起到节约胶凝材料的作用，常将各种不同粒径的集料，按照一定的比例搭配起来，这就是矿料配合比组成设计。但由于矿料在轧制过程中的不均匀性、集料规格的多样性以及矿料配制时的误差等因素影响，使所配制的矿料往往不可能与目标级配完全相符合。因此，必须允许配料时的合成级配在适当的范围内波动，这就是“级配范围”。现行的施工规范中都详细地规定了各种矿料级配范围，这也是施工必须严格遵守的质量要求。
实施例1：现以AC-13C沥青混合料矿料级配设计为例进行说明。
各种集料的筛分析结果的筛余百分率见表1，根据表1对应数据绘制各种集料筛分结果柱状图见附图1。
Figure 700355DEST_PATH_IMAGE018
注：A集料、B集料、C集料为碎石或卵石等粗集；D集料为天然砂或人工砂或石屑等细集料；E集料为矿粉等细集料
从原材料筛分析结果看,9.5mm这一粒径A集料取重要作用; 4.75mm这一粒径B集料取重要作用; 2.36mm这一粒径C集料取重要作用;小于0.075mm这一粒径E集料取重要作用。因此在计算集料比例时，首先要考虑取重要作用的因素在这一规格中的比例。根据公式（1）可以求出
;;同理
Figure 413730DEST_PATH_IMAGE021
;同理
Figure 103261DEST_PATH_IMAGE023
其中A集料和D集料在此粒径中不占相对优势,因此不计算A集料和D集料在此粒径中的比例。
Figure 562055DEST_PATH_IMAGE024
；同理
Figure 139667DEST_PATH_IMAGE025
其中A集料和B集料在此粒径中不占相对优势,因此不计算A集料和B集料在此粒径中的比例。
；同理
Figure 44486DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 928260DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 43983DEST_PATH_IMAGE029
Figure 883763DEST_PATH_IMAGE030
； 
Figure 174543DEST_PATH_IMAGE031
集料在矿料中的初步用量见表2。
Figure 607929DEST_PATH_IMAGE032
计算结果分析：
分析A集料,在矿料中目标设计值9.5mm以上的粒径含量为30%,其中9.5mm这一粒径含量占了25%,而A集料对应这一粒径筛余达85%，对该粒径贡献取到重要作用。因此我们把A集料的初步用量取在24.6%;
分析B集料，4.75mm 、 9.5mm这两粒径用量相差不多，因此B集料的初步用量：
Figure 261765DEST_PATH_IMAGE033
%
分析C集料，在矿料中2.36mm这一粒径含量C集料起重要作用，因此取C集料的初步用量：C=11.4%；
分析D集料，1.18mm至0.075mm这一段粒径中都占有相对优势。因此D集料的初步用量：
Figure 769100DEST_PATH_IMAGE034
%
同时E集料的初步用量取：E=5.4%
修正系数为：
Figure 561607DEST_PATH_IMAGE012
=
Figure 444927DEST_PATH_IMAGE035
则=24.6/0.997=24.7；
Figure 957128DEST_PATH_IMAGE015
=26.6/0.997=26.7；
Figure 286479DEST_PATH_IMAGE016
=11.4/0.997=11.4；
Figure 298428DEST_PATH_IMAGE036
=31.7/0.997=31.8；
Figure 967307DEST_PATH_IMAGE037
=5.4/0.997=5.4。
AC-13C沥青矿料矿料级配合成计算结果见表3，根据表3计算结果得到的AC-13C型矿料合成级配曲线图见附图2。
Figure 22987DEST_PATH_IMAGE038
沥青矿料要求：对于关键筛粒径小于0.075mm、2.36mm 、4.75mm要进行分析并调整到尽可能接近目标设计值。小于0.075mm矿料含量，经计算分析得到比目标设计值多:7.8%-6.0%=1.8%,因此对应该粒径以下起重要作用的E集料要减去1.8/(0.99+0.004+0.049+0.055)=1.6（%）。即E集料用量比例调整为5.4%-1.6%=3.8%；同理2.36mm粒径合成结果比目标设计值多16.5%-11.5%=5%，因此对该粒径起重要作用的C集料要减去5/(0.76+0.05+0.203)=4.9（%） 即C集料比例调整为11.3-4.9=6.4（%）;而对于4.75mm粒径的合成结果比目标设计值少28.5-24.4=4.1（%），因此对该粒径起重要作用的B集料要加4.1/(0.07+0.781+0.145+0.005)=4.1（%） 即C集料比例调整为26.7+4.1=30.8（%）;调整的综合结果与矿料100%相比-1.6-4.9+4.1=-2.4（%），根据分析调整到A集料，即A集料的比例调整为24.7+2.4=27.1%
AC-13C沥青矿料矿料级配合成计算结果见表4，经过一次微调就能很好的接近目标设计值，根据表4计算结果得到的AC-13C型矿料合成级配曲线图见附图3所示。
Figure 462803DEST_PATH_IMAGE039

Claims (1)

1.一种矿料级配快速调试方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
（1）设所需级配的矿料由A、B、C……N种集料组成，要求配制成级配为M的矿料，确定A、B、C……N集料在矿料中的比例，即为配合比，设级配为M的矿料中某一级粒径筛余百分率的设计目标值为 
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE002
，A、B、C……N种集料在该粒径对应的筛余百分率分别为 、 、
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE008
 ……
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE010
；
（2）计算对应粒径为i的A集料的比例：
在计算A集料在矿料中的用量时，按A集料在对应i 粒径筛余百分率为占相对优势，其它种集料B集料、C集料……N集料在此粒径上筛余百分率为
Figure RE-897529DEST_PATH_IMAGE006
、……
Figure RE-10159DEST_PATH_IMAGE010
也占相对优势时，应将该粒径上的目标设计值除以这N种集料对应该粒径上的含量之和，则在矿料中对应粒径为i的A集料比例为：
=
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE014
         …………………………（1）
（3）计算A集料在矿料中的初步用量：按A集料在各粒径：i、j、k、……N粒径所占相对优势计算，会得到相对应粒径A集料的比例：
Figure RE-949165DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE016
、……，然后求算术平均值即可，即    ……………………………………（2）
同理可以求得B、C、……N集料在矿料中的初步用量：B、C、……N；
（4）将A集料、B集料和C集料……N集料在矿料中的初步用量进行求和并用100来除求得修正系数：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE024
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE026
   ………………………………………（3）
（5）A集料、B集料和C集料……N集料在矿料中的配合比分别为：
、
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE030
、……
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE034
；
（6）校核调整： 
根据步骤（5）计算的各集料的配合比经校核如不在要求的级配范围内，则将各种集料合成的级配粒径对应含量与规范限进行比较，找出超出规范限要求的对应粒径；在该粒径下将合成级配对应的含量减去目标设计值，若计算结果大于0，表示要减少对该粒径合成级配筛余百分率起重要作用的集料比例；同理，若计算结果小于0，要增加在该料径下对合成筛余百分率起重要作用的集料比例；然后重新计算和校核，如经调整计算确实不能满足级配要求时，应掺加某些单粒径集料或更换其它原始集料；所述重要作用的集料是指：对应一个确定粒径，某种集料对应该粒径下的筛余百分率是其他种集料筛余百分率的3倍以上。
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