公路工程集料试验规程有关计算

公路工程集料试验规程有关计算摘要：本文详细阐述了公路工程集料试验规程中涉及的各类计算方法，包括集料密度、级配、含泥量、泥块含量等指标的计算，通过对这些计算方法的深入理解和准确应用，有助于确保公路工程集料的质量符合相关标准要求，为公路工程的顺利建设提供坚实保障。一、引言集料是公路工程中不可或缺的材料，其质量直接影响到路面的性能和耐久性。公路工程集料试验规程涵盖了一系列试验项目，每个项目都有相应的计算方法来评定集料的质量特性。准确掌握这些计算方法对于控制集料质量、指导工程施工具有重要意义。二、集料密度计算（一）表观密度1.定义与公式表观密度是指集料在规定条件下，单位表观体积（包括集料实体体积和闭口孔隙体积）的质量。计算公式为：\[\rho_{a}=\frac{m_{0}}{V_{0}}\times\frac{\rho_{w}}{\rho_{w}m_{2}+m_{1}}\]其中，\(\rho_{a}\)为表观密度（\(g/cm^{3}\)）；\(m_{0}\)为烘干试样的质量（\(g\)）；\(V_{0}\)为试样的表观体积（\(cm^{3}\)）；\(\rho_{w}\)为水的密度，通常取\(1g/cm^{3}\)；\(m_{1}\)为试样、容量瓶和水的总质量（\(g\)）；\(m_{2}\)为容量瓶和水的总质量（\(g\)）。2.计算步骤将集料试样烘干至恒重，称取烘干试样质量\(m_{0}\)。向容量瓶中注入一定量的水，称取容量瓶和水的总质量\(m_{2}\)。将烘干试样缓慢放入容量瓶中，使水充分浸没试样，水面上升至接近容量瓶刻度线。用滴管调整水面至容量瓶刻度线，称取试样、容量瓶和水的总质量\(m_{1}\)。根据上述公式计算表观密度。（二）毛体积密度1.定义与公式毛体积密度是指集料在规定条件下，单位毛体积（包括集料实体体积、闭口孔隙体积和开口孔隙体积）的质量。计算公式为：\[\rho_{b}=\frac{m_{0}}{V_{b}}\]其中，\(\rho_{b}\)为毛体积密度（\(g/cm^{3}\)）；\(m_{0}\)为烘干试样的质量（\(g\)）；\(V_{b}\)为试样的毛体积（\(cm^{3}\)）。2.计算方法对于规则形状的集料，可通过测量其尺寸计算毛体积。对于不规则形状的集料，通常采用蜡封法。将烘干试样用石蜡密封，称取蜡封试样质量\(m_{1}\)，然后将蜡封试样放入水中，称取蜡封试样在水中的质量\(m_{2}\)。根据以下公式计算毛体积\(V_{b}\)：\[V_{b}=\frac{m_{1}m_{2}}{\rho_{w}}\]最后根据公式计算毛体积密度。（三）堆积密度1.定义与公式堆积密度是指集料在规定条件下，单位堆积体积的质量。计算公式为：\[\rho_{s}=\frac{m_{0}}{V}\]其中，\(\rho_{s}\)为堆积密度（\(g/cm^{3}\)）；\(m_{0}\)为烘干试样的质量（\(g\)）；\(V\)为试样的堆积体积（\(cm^{3}\)）。2.测定与计算采用容量筒测定集料的堆积体积。将集料装满容量筒，刮平表面，称取容量筒和集料的总质量\(m_{1}\)，然后倒出集料，称取容量筒质量\(m_{2}\)，则堆积体积\(V=m_{1}m_{2}\)。根据公式计算堆积密度。三、集料级配计算（一）筛分试验1.筛分结果整理通过筛分试验，将集料按不同粒径范围分成若干筛孔尺寸的颗粒组，记录各筛孔上的筛余量。2.计算分计筛余百分率分计筛余百分率是指各筛孔上的筛余量占试样总质量的百分率，计算公式为：\[a_{i}=\frac{m_{i}}{m_{0}}\times100\%\]其中，\(a_{i}\)为第\(i\)号筛的分计筛余百分率；\(m_{i}\)为第\(i\)号筛的筛余量（\(g\)）；\(m_{0}\)为试样总质量（\(g\)）。3.计算累计筛余百分率累计筛余百分率是指该号筛及大于该号筛的各筛孔上的分计筛余百分率之和，计算公式为：\[A_{i}=\sum_{j=i}^{n}a_{j}\]其中，\(A_{i}\)为第\(i\)号筛的累计筛余百分率；\(n\)为筛孔总数。4.计算通过百分率通过百分率是指小于某号筛的累计筛余百分率，计算公式为：\[P_{i}=100A_{i}\]其中，\(P_{i}\)为第\(i\)号筛的通过百分率。5.绘制级配曲线以筛孔尺寸为横坐标，累计筛余百分率或通过百分率为纵坐标，绘制集料级配曲线，直观反映集料的粒径分布情况。（二）级配参数计算1.不均匀系数不均匀系数反映集料颗粒大小的不均匀程度，计算公式为：\[C_{u}=\frac{d_{60}}{d_{10}}\]其中，\(C_{u}\)为不均匀系数；\(d_{60}\)为累计筛余百分率为\(60\%\)时的粒径；\(d_{10}\)为累计筛余百分率为\(10\%\)时的粒径。2.曲率系数曲率系数反映集料级配曲线的弯曲程度，计算公式为：\[C_{c}=\frac{d_{30}^{2}}{d_{60}\timesd_{10}}\]其中，\(C_{c}\)为曲率系数；\(d_{30}\)为累计筛余百分率为\(30\%\)时的粒径。四、含泥量计算（一）试验方法采用淘洗法测定集料中的含泥量。将一定质量的集料试样放入淘洗容器中，注入适量的水，充分搅拌后，使泥粉悬浮于水中，然后通过滤网将水和泥粉分离。（二）计算方法含泥量是指集料中粒径小于\(0.075mm\)的颗粒含量，计算公式为：\[Q_{n}=\frac{m_{1}}{m_{0}}\times100\%\]其中，\(Q_{n}\)为含泥量（\%\)；\(m_{1}\)为试验后烘干试样中小于\(0.075mm\)颗粒的质量（\(g\)）；\(m_{0}\)为试验前烘干试样的质量（\(g\)）。五、泥块含量计算（一）试验步骤将经过含泥量试验的集料，用孔径为\(2.36mm\)的筛子过筛，筛上物即为泥块。将泥块破碎后，再用\(2.36mm\)筛子筛分，取筛上物烘干至恒重。（二）计算公式泥块含量是指集料中泥块的质量占烘干试样总质量的百分率，计算公式为：\[Q_{k}=\frac{m_{2}}{m_{0}}\times100\%\]其中，\(Q_{k}\)为泥块含量（\%\)；\(m_{2}\)为试验后烘干试样中泥块的质量（\(g\)）；\(m_{0}\)为试验前烘干试样的质量（\(g\)）。六、针片状颗粒含量计算（一）试验鉴别采用规准仪法鉴别集料中的针片状颗粒。将集料通过不同孔径的规准仪，凡颗粒长度大于针状规准仪上相应间距者，为针状颗粒；颗粒厚度小于片状规准仪上相应厚度者，为片状颗粒。（二）计算方法针片状颗粒含量是指针片状颗粒的质量占烘干试样总质量的百分率，计算公式为：\[Q_{p}=\frac{m_{3}}{m_{0}}\times100\%\]其中，\(Q_{p}\)为针片状颗粒含量（\%\)；\(m_{3}\)为试验后烘干试样中针片状颗粒的质量（\(g\)）；\(m_{0}\)为试验前烘干试样的质量（\(g\)）。七、坚固性计算（一）试验过程将一定质量的集料试样浸泡在硫酸钠溶液中，经过多次循环烘干、浸泡过程，观察集料的质量损失情况。（二）计算指标坚固性用质量损失率表示，计算公式为：\[Q_{s}=\frac{m_{0}m_{1}}{m_{0}}\times100\%\]其中，\(Q_{s}\)为坚固性质量损失率（\%\)；\(m_{0}\)为试验前烘干试样的质量（\(g\)）；\(m_{1}\)为试验后烘干试样的质量（\(g\)）。八、结论公路工程集料试验规程中的各项计算方法是评定集料质量的重要依据。