一种基于级配的多档粒径碎石压碎值估算方法

摘要

本发明公开一种基于级配的多档粒径碎石压碎值估算方法，基于部分粒径区间的碎石压碎值和压碎前后的粒径含量变化规律，以及满足一定区分度的A、B、C三组粒径范围在2.36mm‑26.5mm的连续级配碎石的压碎值和级配特征，计算出依赖于材料属性的相关参数。综合考虑大粒径碎石对压碎值的减小作用、小粒径碎石对压碎值的增大作用，以及满足填充条件下的小粒径碎石对压碎值的减小作用，结合计算出的材料相关参数进行压碎值估算。本发明提供的压碎值估算方法具有较好的准确度，可为对压碎值有一定要求的多档粒径碎石级配设计提供参考，提高设计效率。

说明书

技术领域

本发明属于建筑与公路工程集料技术领域，具体涉及一种基于级配的多档粒径碎石压碎值估算方法。

背景技术

一方面，碎石作为路面基层强度较低，实际使用时需要通过合理的级配设计以提高其强度与稳定性。另一方面，随着近几年来轻、中荷载透水路面的广泛应用，传统的骨架密实型级配碎石的渗透能力已无法满足部分需求，提高空隙率是一种有效的改善措施，然而随着空隙率的增大，其压碎值不合格的概率也越大，此概率又与级配有较大关系。目前针对级配与压碎值关系的研究较少，为满足空隙率与压碎值要求而一味选用强度较大的碎石会带来造价提高的弊端。

以试验方法确定多个复杂级配碎石的压碎值，需要反复称取不同粒径的骨料，其过程复杂繁琐，还存在操作失误的可能。级配设计时往往需要对多组备选级配进行压碎值试验，或不停改进原有级配以获得最优方案，再次增加了工作量。

相关研究表明，碎石的压碎值随粒径的增大、大粒径含量的增加、不同粒径间的嵌挤填充加强而提高，其中的数量关系较为复杂，且材料种类与批次都会对压碎值产生影响，目前尚未有较好的基于级配的压碎值计算模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于级配的多档粒径碎石压碎值估算方法，减少具有压碎值要求的级配设计工作量，提高设计效率，并为碎石压碎值估算提供一种解决方案。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于级配的多档粒径碎石压碎值估算方法，包括以下步骤：

(1)设计A、B、C三种粒径范围在2.36mm-26.5mm的连续级配。其中任意两种级配间至少存在4个粒径区间的粒径含量相差5％以上，或至少存在2个粒径区间的粒径含量相差10％以上。

(2)对A、B、C三组级配碎石进行压碎值试验，对试验结果与粒径d

(3)利用方程Q＝ac+b进行目标级配的压碎值估算。其中Q(％)为目标级配的压碎值，c(％)为基于大粒径含量的计算系数。

优选的，所述级配A、B、C中任意两种级配间所有粒径区间的粒径含量都相差5％以上。

所述参数s的确定方法为：下述方法二选一：

(1)当A、B、C三组级配压碎后含量增加率最多的粒径既有2.36mm以下的也有以上的时，对三种级配进行如下两种排序：1)根据压碎后含量增加率最多的粒径大小对级配A、B、C进行排序；2)将所有粒径区间的下限粒径轮流作为d

(2)从第一个粒径区间开始，逐次对各个粒径区间的碎石分别进行压碎值试验，当某一档粒径的碎石压碎后含量增加率最大的粒径区间为2.36mm-4.75mm时停止试验，此时试验进行到的粒径区间记为第s档粒径。

优选的，所述参数s的确定方法为方法(2)。

所述粒径含量增加率的算法为：原有粒径计算在原含量基础上的变化率，新增粒径(不在原级配的粒径范围中，如粒径d

所述参数c按方程

所述参数X

所述参数a

(1)计算y

(2)基于级配A、B、C，将X

(3)对a

(4)对回归系数a

优选的，所述a

所述参数X

所述函数X

优选的，所述函数X

所述参数d

所述参数e的确定方法为：初始值取0.77，基于该值对A、B、C三组级配进行压碎值估算，将结果与试验值对比，只调整e值，使A、B、C三组级配的压碎值计算结果与试验值的平均误差达到最小，此时的e值为最终值。

所述参数D

所述a、D、x、d的下标k代表粒径区间，除单独说明外按表2依次取值。

表2a、D和x的下标k取值

本发明的优点为：

1.考虑了影响碎石压碎值的材料属性、粒径大小、大粒径含量和不同粒径间的嵌挤填充作用等因素，具有一定的准确度。

2.减少了具有压碎值要求的级配设计工作量，提高了设计效率，并为碎石压碎值估算提供了一种思路。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

图1为本发明提供的压碎值估算方法流程图；

图2为级配A、B、C压碎后各粒径含量变化图。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明作进一步描述。

本实施例所用碎石为石灰岩，其压碎值、针片状颗粒、软弱颗粒、杂质含量等指标符合《透水砖路面技术规程》CJJ/T188-2012与《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1-2008中的要求；表观密度和紧密堆积密度符合《透水水泥混凝土路面技术规程》CJJ/T135-2009的要求。

设计A、B、C三种级配，任意两种级配间至少存在4个粒径区间的粒径含量相差5％以上，具体如表3所示

表3

对上述级配A、B、C及各粒径区间(部分)的碎石进行压碎值试验，结果如表4所示。

表4

对级配A、B、C压碎后的各粒径含量增加率进行分析，如图2所示，得出d

根据y＝-0.092x+25.532计算y

对a

表5

对回归系数a

分别计算A、B、C三组级配的

表6

至此，依赖于材料属性的相关参数已全部求出，现对47组目标级配的压碎值进行估算，如表7所示。

表7

综上所述，本发明所述方法可利用级配进行多档粒径碎石压碎值的估算，误差较小，可大幅提高基于压碎值要求的级配设计效率。

以上所述仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。