浅谈沥青混合料矿料级配计算方法

申云青

摘 要：通过计算和反复实验，总结出设计和调整沥青混合料矿料级配的一种计算方法。该方法准确、灵活、计算简单，可根据实际需要绘制级配范围内的任意曲线。

关键词：分级筛分；水筛法；计算；合成级配

用粗集料、细集料、矿粉等几种集料，经过配比使合成的级配符合预定要求，此为集料配合比设计。沥青混合料因矿料级配变化而构成不同组成结构，不同结构混合料则表现出不同物理力学性质和使用性能。集料排列特征和级配对混合料的组成结构和性能有着较大影响，甚至起着决定性作用，因此在沥青混合料设计中，准确的计算方法、合理的矿料级配至关重要。

文章以AC-13型沥青混合料矿料级配为例，介绍了设计合成级配的各个环节。

1 实验部分[1]

对沥青混合料集料进行矿料分级筛分，得到每一级矿料在套筛中的通过率，并对计算得到的一定配比的集料进行水筛法实验，实验结果见表1。

表1 集料水筛法筛分记录

2 计算方法

此计算方法根据表2的试验记录步骤，进行回推计算，首先确定目标级配，即目标通过百分率，回算累计筛余、分计筛余，得到洗后筛上重量。结合表1，根据各级矿料的通过率，计算集料混合料配比。

2.1 AC-13型沥青混合料配合比设计实例

该类型沥青混合料的矿料级配范围参照交通部公路科学研究所推荐的工程级配范围。[2]

根据工程级配范围确定一个S型目标级配，通过各级筛孔的质量百分率如表2所示：

表2 AC-13目标级配

首先计算粒径为16mm～13.2mm的比例，目标通过率为97%，则其累计筛余为3%，分计筛余3%，洗后重量90g，洗前重量设为A，因其在孔径为13.2mm的方孔筛的通过率为4.7%，即A-A*4.8%=90，解得A=94，该粒径的比例B=94/3000=3.1%。依照此法计算粒径为13.2mm～9.5mm的比例，目标通过率为77%，累计筛余应为23%，分计筛余则为20%，洗后重量600g，洗前重量设为A2，该粒径在孔径9.5mm处的通过率3.1%，A2-A2*3.1%+94*4.8%=600，由此解得A2=20.48，但这不是该级矿料的最终比例，因为9.5mm～4.75mm的粒径在筛孔9.5mm处的通过率为99.6%，有0.4%的矿料没有通过9.5mm的筛孔，经简单试算，13.2mm～9.5mm粒径的比例确定为20.4%。

圖1 沥青混合料矿料级配曲线

其它各级粒径矿料采用同样算法，分别求解出其比例，最终得到该沥青混合料的配合比。

以此配合比称取3kg矿料混合料，水筛法验证。计算结果列于表2通过率一栏，即为简单试算得到的合成级配。从表中可看出，合成级配与预定的目标级配基本吻合，图1为级配曲线。

根据实际需要可在级配范围内修改目标级配，也可改变级配类型。为进一步验证该算法可用性，对AC-16型沥青混合料采用同样算法，也得到同目标级配接近的合成级配，证明该算法的准确性。

3 结束语

3.1 该计算方法准确、灵活、简单，基本不需调整即可得到实际要求的合成级配。

3.2 对同一批集料，只需有一次数据准备，即可通过简单试算得到各种类型、各种要求的配合比。

3.3 各级矿料表面含有不同比例矿粉，采用水筛法可控制矿粉通过率接近目标通过率。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.JTG E42-2005公路工程集料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2005.

[2]中华人民共和国行业标准. JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范实施手册[S].北京：人民交通出版社，2004.