[发明专利]一种混合粗集料密实度的模拟测试方法

说明书

技术领域

本发明属于交通土建工程领域，涉及一种混合粗集料密实度的模拟测试方法，所述的混合粗集料是由多种不同规格粗集料按一定级配混合而成。本发明基于PFC^2D软件平台，能够便捷地监测混合粗集料密实过程中细观结构特性的变化规律，并快速、准确地预测混合粗集料密实度，可用于辅助路用材料的配合比优化，以提高材料设计效率、降低设计成本。

背景技术

交通土建工程领域中，路用材料通常由粗集料、细集料和粘结料组成，其中，粗集料含量达50%以上，故粗集料级配对于路用材料力学性能具有重要的影响。粗集料级配通常采用如下过程进行优化：（1）根据工程需求和操作人员经验，设计多组粗集料级配，并相应地制备混合粗集料；（2）测试各组混合粗集料密实度；（3）以密实度最大为原则确定最佳粗集料级配。该过程的核心内容为混合粗集料密实度的测定，其室内测试方法的基本原理及步骤如下：（1）将总质量已知的多种规格粗集料按某级配混合后，装入料筒组成混合粗集料；（2）通过振动台或插捣棒使料筒内混合粗集料密实；（3）按规范方法测定密实后混合粗集料的密实度（以振实密度或插捣密度表征）。目前，未见有混合粗集料密实度模拟测试方法的报道。

申请人分析上述混合粗集料密实度室内测试方法，存在如下缺陷：（1）粗集料级配设计过程中，需要测定大量混合粗集料的密实度，致使粗集料级配设计过程周期较长，并浪费大量人力、物力；（2）缺乏直观、明确的指标评定混合粗集料是否达到最佳密实状态；（3）难以监测混合粗集料在密实过程中的细观结构特性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种混合粗集料密实度的模拟测试方法。该方法可快速、准确地预测混合粗集料密实度。

技术方案：为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：一种混合粗集料密实度的模拟测试方法，包括以下步骤：

（1）混合粗集料物理模型的构建；

①基本参数的测试：

①A、测定各规格粗集料的表观密度；

①B、测定各规格粗集料的表面不均匀系数：

在第i种规格粗集料中，随机挑选不少于5个粗集料样本，利用游标卡尺测取每个样本的粒径，每个样本的测量结果不少于5个，从中选取最大测量值和最小测量值，按式（I）计算第i种规格粗集料的表面不均匀系数；

ai=Σ1ndsDsn---(I)]]>

式中：a_i：第i种规格粗集料的表面不均匀系数，无量纲，i为大于0的自然数；

n：从第i种规格粗集料中挑选的粗集料样本的数目，无量纲，n为不小于5的自然数；

D_s：第i种规格粗集料的第s个样本粒径的最大测量值，mm，s为1到n之间的自然数；

d_s：第i种规格粗集料的第s个样本粒径的最小测量值，mm，s为1到n之间的自然数；

按上述方法依次测定各规格粗集料的表面不均匀系数；

②料筒的模拟：

利用PFC^2D内置命令“wall”生成两片长度为H的竖直墙体和一片长度为W的水平墙体组成开口向上的半封闭矩形以模拟料筒；

③混合粗集料的生成：