石灰岩质碎石最大干密度理论计算方法研究（可编辑）

石灰岩质碎石最大干密度理论计算研究（可编辑） 石灰岩质碎石最大干密度理论计算方法研究 淼 文章编号:?? ?石灰岩质碎石最大干 密度理论计算方法研究 郭军峰,卢应发,张 俊 中交一公局第四工程有限公司,广西 南宁摘 要:文章通过推证两粒级石灰岩质碎石最大干密度公式,并结合压碎效应及 材料变异性对混合料最大干密度的影响,得出了三种粒级石灰岩质碎石以任 意比例掺配时的混合料最大干密度的一般求法,为石灰岩质碎石最大干密度问 的求解提供方法依据。 关键词:石灰岩质;碎石;最大干密度;理论计算 中图分类号:. 文献码:? , ? ,., . ., ., ,, : ? , , ? , . : ; ; ;引言 作者简介 本文旨在通过对具体实测数据进行分析与处理,揭示集料级配与最大干密 郭军峰 一 ,男, 度之间的内在联系。压碎效应及材料变异性对 ~的影响是不能忽略的,它们 辽宁人,主要从事公路 工程施工与管理工作。 共同构建了特定石灰岩碎石最大干密度的计算方法。本文对不同级配碎石的 年第 期 总第 期 最大干密度理论计算方法进行了研究。 两粒级配碎石最大干密度与 , 值 / 石灰岩质粒级配碎石最大干密度~及 、、 / 或相对应筛孔通过率 级配 变化公式 、 、 以不同含量 值 / 、 / 、 掺配时,实测的最大干密度 ~及级配见表 。 . 表 公式推证 富勒通过长期研究,总结了集料筛孔通过率与 表 级配碎石 、 以不同含量 值 各筛孔尺寸、最大粒径之间的关系式,关系式为:. 掺配时~及级配实测表 。当级配曲线为抛物线时, , 、 为某一系数,对文中同一料场所产 、 两粒级碎石按不同比例掺配时系数 是大体 相同的,系数 是变化的,通过变化量 导出 ~ 变化公式。 当 /时,按富勒级配公式有 /. 、 . / . ,可得. ,.,按类似方法得出 / . 、 、 . 、 时, 、 值分别为: / . , . , . ; /, . , .; /. , . , .; / 占 % , . 、 . 。 从以上数据可以看出, 大致不变,求出 的 平均值为 . ,在直角坐标系中, 为 . 对 应 、 .对应. 、 .对应 、 . 对应 . 、 . 对应 与 相对应的 ~近似为一直线,其回归斜率大体为 .,直线与 ~轴的交点为 . ,于是 ~,. ,根据 与 :、 的关系,得出 ,时的 ~, 这正是模拟曲线时的处理方法。 由解出... ., . . . . 将 代入 ~中得 ~ ... , . . .;.. \ \/ ., ,。. .. ? ~ ‘’一 。 . . . . ...当 ? ,, ~ 一. .、.. ...,当时, ~ . 。 西部交通科技 嚣 。 & 口 。搿 上式, ??相对应的表 中 或 当 ? , . 时,.? . ., .粒径; 为 .或 .筛孔对应通过 . ? ? 百分率, 为与 相对应的 .或 .粒 与相对应的或 径;当 ? , ? 时, . ,应理解为 .通过百分率; ? . .一 . ;当 ? . , ~??最大粒径,表 中为 . 。 日寸其值最小。此时,最大干密度基本保持稳定, . 表 公式推证 经模拟曲线得 ~与 值的关系式如下: 观察表 可知, .与 . 筛孔对应, : ? 阳 十? , 通过率之比均接近. 除单粒径序号 , .一。?.. ?‘。 , 与 . 筛孔通过率之比亦非常接近平均值一。。一 。。。 。 。 . ?‘ ,。。 . ?.除单粒径序号 。 .、 . 筛孔通 一。.?., 过率与各筛孔直径关系满足富勒级配公式。 , 由. / . . ,. / . 式中, ?? .或 . 筛孔对应通,可得 . ,.,类似地求得 序号 过百分率; ~??与 ,相对应 的 .或 的 值依次为 . 、 . 、 . 、 . 、 . 、 . 《立径。. 、. 。 . 、 . 筛孔通过率与各筛 . 表 公式推证 孔直径关系可表示为 . / . , 表 中数据并不满足富勒级配公式,通过模拟 ./ . 。大致认为左边两数字的比值等 曲线求得如下关系式: 于平均值 . ,以维持 不变,求得. , . . 一.,? , 将 代入 ./ .,求得 . ,一. ? . ,. 类似地求得序号 ~ 的 值依次为 . 、 . 、 一. . ? , 一. 、 。 、 . 、 . 、 . ,通过仔细计算,对模拟 . .. ? , 一 一 曲线进行回归,得出当采用 .或 .筛 一 . .? , 一 .. . .? , 孔 值时, ~ .. 。 由下式决 一 ..一 . . ? , ?,定,即 ,将 .~中并整 .可理解为 . 【 . ,随着 值 理得: 增大 减小,但当 时, ~基本保持稳定。 . . 一 . ~ 第 项此时最小的值即达./。 为 式中, ?? . 或 . 粒径; .或 . 筛孔通过率。??与 相对应的通过百分率; ~ ??最大粒径,表 中为 。 不同, 值 / 、 / 、 / 与~ 如果用. 或.筛孔 值时,~ 的形象图示见图 ~ .. , 由下式决定,即,式中, 为 粒径; 为与 相对应的通过百分率; ~为最大粒 径,表 中为 。通过仔细比较发现,上述两 公式所得结果没有明显的差别且只在 ? . , 图 、 / 值与 ~关系曲线图 时适用。年第期 总第 期 ./是最大的,实际击实结果恰为 ./。又如 : :: : ,将 : : / 代入表 推证公式 ~ 一 . .,得./ ,另一份 单 独形 成最大干密度,查表 可知 . / 。, 于是由 / . /. ~得 ~ . /,实际的击实结果恰为 . /。其 他试算方法所得结果均不超过此值。又如 : 、 / 值与 关系曲线图 :: : ,先将 看作 个 的份数。由 : : . 、 ::. 分别查表 或 表 或相应公式计算可知, ./, . /,由 / . / . / 得 ~ . /。其他试算方法所得结果 ~ 均不超过此值,实际的击实结果为 . /,非 常接近。三种粒级碎石的一部分先形成自身的最大 图 ,、 / 一关系曲线图 干密度,余下份额的两种或一种再形成自身的最大 干密度,使整体体积达到最小,从而形成整体的最 大干密度。如 : :: : ,先将其看作 三种粒级碎石以任意比例掺配时混合料 : . : 三种粒级碎石完整形成自身的最大干密 最大干密度 一的一般求法 度以及 :. : 再形成自身的最大干密度。 前者 . /具体详见表 按 %: 三种粒级碎石混合料形成最大干密度 有%: %掺配的实际击实数据 ,查表 可知 如下可能性。./,于是由 . / . . / .其中任意两种组合形成最大干密度, 另外 /~解得 ~ . / ,实际击实结果略高 一 种单独形成最大干密度 亦有两两组合形成最大 于 ./,为 ./。 干密度的 。此时它们各自的体积不再发生变化, 上述做法在一般情况下确实是成立的。然 并使总体体积达到最小,从而形成整体的最大干密 而在计算所得 较大通常? . /时,与 度。以 : :: : 为例。 实际所测定的 仍然有一定的出入,这并不是偶 由于 :: ,查表 可知 ~ 然的。文中每一种粒级碎石以及两两组合后的最 大干密度可认为是通过重型击实法得出的,而三种 . /, 单独形成自身的最大干密度。于是 粒级料混合后的条件并不完全相同。进一步的分 / . /.~,解 得 ~ 析表明:三粒级碎石击实后, . . 连续 ./。还有其他的试算方法,如先将 : 级配碎石存在着部分粒级碎石特别是筛 : 看作 :: ,另 份 单独形成最大干 孑 ,其次是 . 筛孔 被击碎,材料重新组合的 密度。由 /查表 可知 . /, 现象。此时计算所得 ~可能需要修正,也可能不 查表 可知./。于是 / . / 需要修正。本文通过精心,并尽量防止材料出 . , 解 得 ~. /一 现变异现象,使之满足设计的各筛孔通过百分率要./。其 他 试 算 方 法 中,只 有 求。只能采用纯手工筛分作业,并按重型法进行击 西部交通科技。锄 四 & ? 实,以期寻找其变化规律。精心设计的级配还考虑 的影响规律,具体详见表 括号内级配为对击实后 到人为让某些筛孔通过率发生变异,以探寻对 一 的混合料进行筛分分析。 表 三粒级碎石以不同比例掺配时 及级配实测表 序号 . . . . 实测 , 计算 , 修正值 备注. . . .....麓发生变异变 一 粗 , 、 、 、 、 、. 、、 、 、 , : : % : % : %。 中 筛孔通过率变为. . .....%, 、 级配不变, : : % : % : % 中 筛孔通过率变为. . . . . . . . %,曰、 级配不变, : : % : % : %。 中 筛孔通过率变异为 . . . . . .。 . .... .否 %, 、 级配不变, : : . % : % : . % : : % : % : % . . .否 : : % : % : % . 否 : : % : % : % . . . . . . .. ...否 : : % : : % 中筛孔 %, 中. 不 筛孔%, . ...中 . 筛孔%, : : %%% 、口、 其余通过率不变 。 ~ 发生变异, . . ... . . 筛孔通过率变为 , : : % : % : %。 影响几乎为零。通过对击实后的集料级配进行分 压碎效应及材料变异性对混合料最大干 析可知,此时筛孔通过率大致增加 ~ 个 百分点。原通过率较小的,击实后增加的多一些, 密度~的影响分析 原通过率较大的,击实后增加的少一些。与基准以序号 为基准混合料,. / , 比较,大致在 %左右即趋于平稳。然而这种情况 并非没有限度。当筛孔通过率大于趋于平 其计算值为 ./,需加上修正值 . /稳的数值时, ?大约每增大一个百分点即降低 才能满足要求。压碎效应使级配发生重组,在这里 体现的非常明显。当筛孔通过率与基准接 ./。 近或小于基准时是重点考虑对象。 在上述情况下, . 筛孔通过率与基准 混合料最大干密度?对 筛孔通过 比较 基准 为 . % ,当 . 筛孔实际通过 率的影响并不敏感。正常情况下,表中 筛孔 率大于序号 中的基准数值时,其对 的影响很在 . % . %时,与基准 比较,对 ~的 小,可忽略不计。然而,当实际通过率小于基准年第 期 总第 期中的数值时,其影响是明显的。起初当 减小 个百分点, 降低 . /。. 计算值 需 已知石灰岩质碎石级配的混合料最大干 修正 ./ 才与实际吻合, 减小 个百分 密度 的求算方法 点, 降低 ./。与此同时,计算值与实 际结果相吻合。 已知表观密度为 ./,压碎值为. %。对 .筛孔通过率的影响,本文并未 作详细分析。但对三粒级碎石 手工作业、避免变 若.. 粒径碎石级配为: 异性 以 % : %: %掺配后,利用已知的 筛孔. 、 、 . 、 . 、 . 、 . 、 . . / 在无侧限试筒中装料,压力机上 的通过率分别为%、 . 、 . 、 . 、 . 、 . 、 。 压平后对压后集料进行分析,其结果与 中 括号 内数字 基本相似。根据其出处与来源发现, . . . 粒径碎石级配为: .筛孔仅有少许变化,可忽略不计。其影响 筛孔 . 、 、 . 、 . 、 . 、 . 、 . 主要是更小粒级上的通过百分率的影响。 的通过率分别为% 。 、 、 . 、 . 、 . 、 . 、 . 。 .. 筛孔通过率的影响是相 关的。最终取决于 . 筛孔通过率的影响。 . . 粒径碎石级配为: . 筛孔通过率降低 个百分点, ?减小 筛. 、 、 . 、 . 、 . 、 . 、 . . /,平均每个百分点减小 . / 。 的通过率 % 分别为 、 、 、、 . 、 . 、 此时, . 筛孔通过率与基准 . %比较,当石 试求 : : %: %: %掺配后 粉变粗此时 .筛孔通过率变小 时对 的 的最大干密度 。 影响是相当敏感的。当石粉 本身不发生变异, 易求得 : : %: %: % 而掺量明显增加导致 .以下筛孔通过率明 掺配混合料的级配如下: 显增大时, 降低不明显。此时计算值与实际击 筛; . 、 、 . 、 . 、 . 、 . 、 . 实 ~差异不大。 的通过百分率 % 分别为 、 . 、 . 、 . 、当基准 中的石粉 发生 变异 去掉. 、 . 、 . 、。. 的粒径 ,. . 筛孔通过率为 经多次试算可在电脑程序上快速处理 , 时, 减少 . /。通过 . 粒径的石 、 、 三种粒料按 . %: . %: %掺配时 粉全部是泥,或一部分是泥一部分是石粉或全部是 混合料级配如下: 石粉,其结果是不同的。另外,由上述分析可知, 筛 . 、 、 . 、 . 、 . 、 . 、 . .粒径的集料主要填充集料空隙。 但 的通过百分率 % 分别为 、 . 、 . 、 . 、 . 筛孔通过率较大时,如有部分 . 以. 、 . 、 . 、。 上微粒占据空隙体积,将使 ~变化规律更为复由 : : . : . : . : 杂。但是,由于此时 . 粒径的石粉含量 : . ,将 .分解成 .与 .之和,于 与集料总量相比已非常小,所以文中的数据误差并 是 : : . : . 、 :: . 不大。当 . 筛孔实际通过率大于序号 中 .,查表 可知, . /。查表 可知 的数值时,可不考虑对 的影响。 ~ 以上情况只在混合料 ? ./ 才 ./ 或相关公式计算,于是由 基本成立。任何经计算 . /的混合料只/.罢/ 求得中‘~为./。根’ 以计算结果为准。 西部交通科技四;八& 。