[发明专利]一种计算碎石封层中碎石用量的方法

说明书

本发明公开了一种用于计算碎石封层中碎石用量的方法，将碎石封层中每一个碎石近似看成球体(球体的直径取碎石粒径范围中值d，半径r＝2/d，单位cm)，根据碎石的自身密度ρ(g/cm³)，可近似得出单个碎石的质量m(g)；将碎石球体铺满在单位面积(1m²)的平面上，根据近似球体的最大横截面积S′，可计算得到布满单位面积所需球体的总个数N；由于实体工程中的碎石并非规则球体，且碎石与碎石接触时彼此之间存在一定的间隙，因此对计算出的单个碎石的质量m和布满单位面积所需球体的总个数N需要进行修正，修正系数分别为K₁、K₂；然后根据下式计算出碎石封层中碎石的用量：M＝10.5K₁K₂ρr，其中，M为摊铺单位面积(1m²)需要的碎石质量，单位kg。本发明有效解决了碎石封层中关于碎石用量的确定问题，对于不同粒径碎石都能进行准确定量计算，从而避免了通过繁琐的试验来确定，且计算简单。

技术领域

本发明涉及土木工程材料领域，尤其涉及碎石封层中碎石用量的计算。

背景技术

由于碎石封层具有良好的防水性能、独特的层间排水功能、高强的层间粘结力和抗剪力、良好的抗裂性等一系列优异的性能，目前在我国得到比较广泛的应用。而在沥青用量一定的情况下，碎石用量过多，则会导致成本增加，碎石用量过少，则会导致路面出现泛油等病害。因此碎石封层中碎石用量的确定是碎石封层质量得以保证的前提。目前，碎石封层中碎石用量的确定一方面是在经验确定用量的基础上再通过相关的试验方法来准确定量，另一方面则是通过理论计算法来确定。前者由于采用的是经验法+试验方法来确定用量，不可避免的会导致工作量比较大，花费的时间精力比较多，而且会有一定的试验误差；而后者的理论法目前用的较多的是McLeod法，该方法最初是由Norman McLeod提出的，后来被Strategic Highway Research Program(SHRP)采纳，用于碎石封层的设计。该法计算碎石用量的过程如下：首先确定碎石尺寸中值M，碎石尺寸中值是按照碎石级配计算得出的，为50％的碎石能够通过的筛网网孔尺寸；然后测定碎石的针片状含量FI，根据公式H＝M/(1.139285+0.011506×FI)计算出碎石平均最小尺寸H，其值代表了轮胎碾压最多地方碎石封层的厚度；随后通过相关的试验方法来确定碎石密度G、松散碎石的单位质量W；另外McLeod认为，封层施工开放初期，不可避免会有部分碎石脱落，因此他建议碎石计算中需考虑碎石损失系数E的影响，碎石的脱落量和行车速度、数量密切相关，一般认为，低速、小流量、城市道路的碎石损失系数为5％，高速公路、国道的碎石损失系数为10％；最后根据公式C＝(1-0.4×V)×H×G×E确定最终的碎石用量。从上述计算过程可以看出，该方法虽然计算结果相对准确，可需要通过大量的试验来确定公式中的一些参数，工作量比前者更为繁多，而且，试验过程中的每一步骤都必须严谨，任何一个步骤出了问题都会影响最后的试验结果。

综合以上两种较为常用的方法，亟需一种准确高效的方法来准确确定碎石封层中碎石的用量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种准确高效的计算方法来确定碎石用量，且计算过程简单，计算结果可靠，能够避免一部分复杂繁多的试验。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种用于计算碎石封层中碎石用量的方法，将碎石封层中每一个碎石近似看成球体(球体的直径取碎石粒径范围中值d，半径r＝2/d，单位cm)，根据碎石的自身密度ρ(g/cm³)，可近似得出单个碎石的质量m(g)；将碎石球体铺满在单位面积(1m²)的平面上，根据近似球体的最大横截面积S′，可计算得到布满单位面积所需球体的总个数N；由于实体工程中的碎石并非规则球体，且碎石与碎石接触时彼此之间存在一定的间隙，因此对计算出的单个碎石的质量m和布满单位面积所需球体的总个数N需要进行修正，修正系数分别为K₁、K₂；然后根据下式计算出碎石封层中碎石的用量：