粗-中-细集料配比设计与空隙率等值线分析

为了使矿质混合料达到工程要求,合理搭配不同粒径的集料颗粒,分析了矿质混合料中的集料粒径分布范围,把集料颗粒划分为粗、中和细三档,建立以粗料占比为横轴、中料占比为纵轴、细料占比为斜轴的三角坐标系,提出一种基于三角坐标系的粗、中和细集料配比设计方法;以粒径比和初始粒径为指标,建立粗、中和细料的27种组合,每种组合选择36种占比,通过离散元数值仿真试验,计算了972组虚拟试件的空隙率;构建了不同粒径比的空隙率等值曲线图,研究了粗、中、细集料组合及其占比对空隙率的影响规律。分析结果表明:初始粒径对空隙率的影响较小;粒径比对空隙率影响很大,随着粒径比增大空隙率逐渐减小;空隙率等值线具有明显的规律,随着粒径比的增大,等值线越来越密,区域性规律也越来越显著;初始粒径和粒径比作为混合料配比的2种指标,对空隙率影响程度不同,后者可作为主要指标;粗、中和细料的体积占比对空隙率的影响在三角坐标系中呈等值线变化,具有区域特征,在三角坐标系的三个顶点附近空隙率出现最大值,横轴中点附近空隙率出现最小值,且斜轴两侧空隙率具有明显差异,最大约为2.8%,斜轴以下空隙率相对较小;空隙率等值线的凸点指向纵轴顶点,凹口指向横轴中部,且等值线疏密程度可以表征空隙率差异程度。