本發(fā)明涉及一種大一級(jí)篩孔孔徑是小一級(jí)篩孔孔徑比例≮2.4143倍比例關(guān)系的篩。
背景技術(shù)：
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現(xiàn)有各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，大一級(jí)篩孔尺寸與小一級(jí)篩孔尺寸是2倍比例關(guān)系。發(fā)明人發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔間尺寸比例是≥2.4143倍比例關(guān)系。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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發(fā)明目的和作用：本發(fā)明通過建立一個(gè)集料間的新的數(shù)學(xué)模型，發(fā)明一種新的孔徑尺寸比例≥2.4143的標(biāo)準(zhǔn)篩，使通過小一級(jí)篩孔集料可以填充到通過大一級(jí)篩孔集料松散堆積形成空隙中，方便地解決了集料間的顆粒填充問題，一次性解決了水泥混凝土、瀝青混凝土、干貧混凝土與水泥穩(wěn)定粒料的最大密度問題。
標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的尺寸最合理的分布應(yīng)該為：大一級(jí)篩孔尺寸是小一級(jí)篩孔尺寸的2.4143倍及以上時(shí)，才符合小一級(jí)集料填充到大一級(jí)集料空隙中這樣的自然規(guī)律。
篩孔比例變化實(shí)際上是集料間顆粒直徑比例變化。集料間顆粒直徑比例變化是水泥混凝土、瀝青混凝土、路面基層設(shè)計(jì)施工數(shù)字化關(guān)鍵一步，是土木工程從試驗(yàn)科學(xué)向計(jì)算科學(xué)轉(zhuǎn)變的必有工具。
發(fā)明原理：發(fā)明人創(chuàng)建的現(xiàn)代混凝土學(xué)口袋理論相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。這個(gè)數(shù)學(xué)模型主要內(nèi)容包括：
1.同排列等空隙定則：只要材料堆積秩序相同，無論材料的粒徑如何變換，堆積材料的空隙率即相同而且是一定值。
1.1我們以卵石為例，而且假定卵石是球狀的。先證明同粒徑集料行列式排列情況下，集料空隙率不隨粒徑變化而變化，且是一個(gè)定值48％。
證明：設(shè)正六面體容器邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，φ為卵石直徑(假定卵石為球狀)，且假定卵石是不可分割的球形的，由于單個(gè)卵石的體積V＝πφ3/6，則：
當(dāng)卵石直徑φ＝L時(shí)，容器可行列式排列卵石一個(gè)，卵石與容器六個(gè)面相切，卵石體積：
VL＝πφ3/6＝πL3/6
當(dāng)卵石直徑φ＝L/2時(shí)，容器可行列式排列卵石23個(gè)，此時(shí)卵石總體積：
∑VL/2＝23×πφ3/6＝23×π(L/2)3/6＝πL3/6
當(dāng)卵石直徑φ＝L/3時(shí)，容器可行列式排列卵石33個(gè)，此時(shí)卵石總體積：
∑VL/3＝33×πφ3/6＝33×π(L/3)3/6＝πL3/6
當(dāng)卵石直徑φ＝L/4時(shí)，容器可行列式排列卵石43個(gè)，此時(shí)卵石總體積：
∑VL/4＝43×πφ3/6＝43×π(L/4)3/6＝πL3/6
當(dāng)卵石直徑φ＝L/5時(shí)，容器可行列式排列卵石53個(gè)，此時(shí)卵石總體積：
∑VL/5＝53×πφ3/6＝3×π(L/5)3/6＝πL3/6
同理，當(dāng)卵石直徑φ分別等于L/6，L/7，L/8，……，L/n(n→+∞)；容器中可容行列式排列的卵石個(gè)數(shù)為63，73，83，……，n3；卵石總體積均為：
∑VL/n＝n3×πφ3/6＝n3×π(L/n)3/6＝πL3/6
由于，卵石直徑分別為L(zhǎng)、L/2、L/3、L/4、L/5、L/6、L/7、L/8、L/9、……L/n(n→+∞)時(shí)，無論容器中卵石個(gè)數(shù)多還是少，容器中行列式排列卵石的總體積均為：∑V石＝πL3/6
容器中空隙體積均為：Ve＝L3-πL3/6＝(1-π/6)L3
故，不論卵石直徑如何變化，只要卵石在容器中呈行列式排列，容器中卵石的空隙率均為：
e＝Ve/V×100％＝(1-π/6)L3/L3×100％＝47.64％≈48％
如果考慮到一種極端情況，空隙處被填充，卵石處為空隙，最大空隙率可以達(dá)到52.36％。
1.2在集料金字塔狀排列，且假定卵石是可分割的球形的情況下(相鄰球體間兩兩相切)，集料的最小空隙率為26％。
證明：設(shè)正六面體容器邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，φ為卵石直徑，且假定卵石是可分割的球形的，由于單個(gè)卵石的體積V＝πφ3/6，則：
在集料金字塔狀排列情況下(相鄰球體間兩兩相切)，我們假定卵石直徑足夠小，L≥10000φ，則被切割的小于1/2的球體幾乎可以忽略不計(jì)：
1.2.1在φ＝L/10000時(shí)，邊長(zhǎng)L的正六面體內(nèi)，每一層可以緊密排列的球體列數(shù)：
1+9999/sin60°＝11546.85
每一層可以放置的卵石數(shù)：10000；9999；10000；9999；……共11546列。
每一層卵石數(shù)量為：19999*11546/2＝115454227(偶數(shù)層反方向排列)
可以放置的緊密排列的卵石層數(shù)是：
總卵石數(shù)：115454227*12247＝1.413967918*1012
卵石總體積：∑V石＝1.413967918*1012*πL3/(6*100003)＝0.74035 L3
即在卵石直徑φ＝L/10000時(shí)，相鄰卵石間兩兩相切，集料金字塔狀排列，卵石空隙率為26％。
1.2.2在φ＝L/100000時(shí)，邊長(zhǎng)L的正六面體內(nèi)，每一層可以緊密排列的球體列數(shù)：
1+99999/sin60°＝115469.8991
每一層可以放置的卵石數(shù)：100000；99999；100000；99999；……共115469列。
每一層卵石數(shù)量為：199999*115469/2＝1.154684227*1010(偶數(shù)層反方向排列)
可以放置的緊密排列的卵石層數(shù)是：
總卵石數(shù)：1.154684227*1010*122474＝1.41418796*1015
卵石總體積：∑V石＝1.41418796*1016*πL3/(6*100003)＝0.74047L3
在卵石直徑φ＝L/100000時(shí)，相鄰卵石間兩兩相切，集料金字塔狀排列，卵石空隙率為26％。
……
同理，我們可以證明，在φ＝L/1000000；φ＝L/10000000；φ＝L/100000000；……；φ＝L/+∞；相鄰卵石間兩兩相切，集料金字塔狀排列，卵石空隙率為26％。
2.集料單一粒徑定則：只要同種集料最大粒徑φmax與最小粒徑φmin之比小于2.41，即φmax/φmin＜2.41，最小粒徑φmin集料就不能完全填充到最大粒徑φmax材料形成的空隙中，我們就認(rèn)為這種材料為單一粒徑材料。
2.1.集料在最小空隙率(26％)情況下，相鄰球體間兩兩相切。設(shè)直徑為φ1＝2R圓球體A、B、C、兩兩相切，球心為A、B、C，內(nèi)切球體f直徑為φ2＝2r，則容易推出，球心平面內(nèi)：
r＝0.1547R
R＝6.46r即：φ1＝6.46φ2
考慮到集料的不均勻性，在混凝土中，大一級(jí)集料顆粒直徑至少是小一級(jí)集料顆粒直徑6.46倍以上，小一級(jí)集料才能填充到大一級(jí)集料密實(shí)堆積形成的平面空隙中。
事實(shí)上，由于填充發(fā)生在致密的立體空間，大一級(jí)集料顆粒直徑φ1至少是小一級(jí)集料φ2的：倍，小一級(jí)集料才能夠完全填充到大一級(jí)集料形成的空隙中。
由此我們知道：在致密的立體空間中，只要組成材料的最大顆粒直徑與最小顆粒直徑之比不大于7.91，我們就可以認(rèn)為它們是同一顆粒直徑范圍材料。
2.2集料在最大空隙率情況下(48％)，材料間行列式排列，設(shè)顆粒直徑大的一級(jí)集料直徑為φ1，顆粒直徑小的一級(jí)集料直徑為φ2，容易推出：
φ2＝0.414213562φ1即：φ1＝2.4142φ2
也就是說：顆粒直徑大一級(jí)集料顆粒直徑至少是小一級(jí)集料顆粒直徑2.41倍以上，小一級(jí)集料才能完全填充到大一級(jí)集料形成的空隙中。
在集料顆粒行列式排列時(shí)，8個(gè)同直徑集料間能夠容納的球體的最大直徑為：
φ2＝0.732050807φ1即：φ1＝1.366φ2
這就是細(xì)一級(jí)礦粉比表面積僅僅是粗一級(jí)礦粉比表面積1.366倍時(shí)，混凝土中能夠容納少量細(xì)一級(jí)礦粉的原因。
由2.1、2.2數(shù)學(xué)證明我們得出：只要同種材料最大粒徑φmax與最小粒徑φmin之比小于2.41，即φmax/φmin＜2.41，我們就認(rèn)為這種材料為單一粒徑材料。我們把以上定則稱作集料單一粒徑定則。事實(shí)上，大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明：無擾動(dòng)松堆砂(盡管砂顆粒直徑分布范圍很大，為0-5mm，很多情況下也只能夠看作一種顆粒直徑原材料)、松堆碎石料的空隙率均在46-48％這一范圍內(nèi)，數(shù)學(xué)計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是相符的。
也就是說，“連續(xù)級(jí)配”松散堆積情況下，“連續(xù)級(jí)配”砂石料，我們可以看作一種顆粒直徑原材料。這也是發(fā)明人不同意“連續(xù)級(jí)配”定義原因之一。
3.相同顆粒直徑材料堆積時(shí)的最小空隙率為26％，最大空隙率為48％(材料顆粒行列式排列時(shí)的空隙率)。
集料比表面積和集料的粒徑成反比。
3.1最小孔隙率最大孔隙率證明見發(fā)明原理1.
3.2半徑R球體表面積A＝4πR2，我們?cè)O(shè)每kg集料甲中含半徑R球集料g粒，每kg集料乙含半徑r球k粒，甲乙集料為同一種材料，P為集料表觀密度，則：
∑A甲＝g4πR2∑A乙＝k4πr2
∑V甲＝g4πR3＝∑A甲R∑V乙＝k4πr3＝∑A乙r
由于集料重量G＝PV則有：P∑V甲＝P∑V乙
∑A甲R＝∑A乙r∑A乙/∑A甲＝R/r
即：材料相同時(shí)，集料比表面積和集料的粒徑成反比。
4.現(xiàn)代混凝土填充定則：
為保證顆粒直徑小一級(jí)材料的完全填充(很多時(shí)候還要保證填充后有一定富余，便于形成滾動(dòng)摩擦)，我們規(guī)定：
混凝土主要材料填充定則：混凝土主要組成材料中，同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30％-53％，并且只有大一級(jí)材料顆粒直徑是小一級(jí)材料顆粒直徑的2.42倍以上時(shí)，小一級(jí)材料才能夠完全填充到大一級(jí)材料形成的空隙中。
大一級(jí)材料顆粒直徑是小一級(jí)材料顆粒直徑的2.42倍以上是指相鄰兩級(jí)材料顆粒直徑之比大于2.42；即Φn-1/Φn≥2.42，n為任意正整數(shù)。
5.最大堆集密度原理：在合理重量比例和合理顆粒直徑比例情況下，混凝土顆粒直徑細(xì)一級(jí)材料完全填充到顆粒直徑粗一級(jí)組成材料形成的空隙中，使混凝土具有最小空隙率，最大堆集密度。用公式表達(dá)為：
D1＝PD1(1-eD1)………………………1
D2＝eD1PD2(1-eD2)…………………………2
D3＝eD1eD2PD3(1-eD3)…………………………3
……
Dn＝eD1eD2eD3……eDn-1PDn(1-eDn)………………4
式1-式4中：D1，D2，D3，……，Dn表示顆粒直徑由粗到細(xì)的混凝土主要材料，并且任意顆粒直徑Dn-1/Dn≥2.4143；n為任意正整數(shù)。
6關(guān)于級(jí)配及標(biāo)準(zhǔn)篩：
6.1關(guān)于級(jí)配：
關(guān)于級(jí)配，現(xiàn)有規(guī)范規(guī)程是這樣定義的：集料中各級(jí)顆粒通過各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔(單位：mm)：75，63，53，37.5，31.5，26.5，19，16，13.2，9.5，4.75，2.36，1.18，0.6，0.3，0.15，0.075的分布情況即為級(jí)配。關(guān)于連續(xù)級(jí)配，幾乎沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、權(quán)威的定義。按照字面意思，我們基本上可以把連續(xù)級(jí)配理解為：最大公稱粒徑之后的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔上均有篩余時(shí)，該集料即為連續(xù)級(jí)配。
從填充角度說，發(fā)明人不贊成或者說不同意現(xiàn)在所有規(guī)范有關(guān)砂石料所謂“級(jí)配”“連續(xù)級(jí)配”的定義。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)各級(jí)篩孔尺寸的規(guī)定，不符合也不可能天然符合大自然的客觀規(guī)律。由2.2的數(shù)學(xué)計(jì)算我們知道：2倍直徑比例的26.5mm集料與63mm集料我們完全可以認(rèn)為是一種顆粒直徑的集料，無論從顆粒填充還是從連續(xù)的字面意思去理解，“連續(xù)級(jí)配”——即“無間斷級(jí)配”，這樣的定義和結(jié)論都是不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹欣頂?shù)數(shù)軸上兩個(gè)數(shù)之間距離再短再小，它們之間仍然是可以再無數(shù)次分割的，數(shù)軸上距離再近的點(diǎn)間都是間斷的。因此，規(guī)范對(duì)所謂“連續(xù)級(jí)配”一些規(guī)定，在沒有前提條件限制的條件下，是不科學(xué)的。如果非要定義所謂連續(xù)級(jí)配，其定義至少要符合2個(gè)條件：一，單一粒徑時(shí)，大粒徑φmax與小粒徑φmin之比大于2.4143；二，小一級(jí)顆粒質(zhì)量是大一級(jí)顆粒質(zhì)量的26％及以上。沒有顆粒直徑以及質(zhì)量比例的限制，關(guān)于砂石料的“連續(xù)級(jí)配”的描述，可以說神馬都是浮云。
6.2關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)篩：
關(guān)于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)篩：
中國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在使用的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸為(單位：mm)：75.0，63.0，53.0，37.5，31.5，16.0，13.2，9.50，4.75，2.36，1.18，0.60，0.30，0.15，0.075。其中，篩孔直徑75，37.5，19.0，9.50，4.75，2.36，1.18，0.60，0.30，0.15，0.075之間，63，31.5，16.0之間，53，26.5，13.2之間，大一級(jí)篩孔與小一級(jí)篩孔尺寸之間是2倍比例關(guān)系。
歐盟各國(guó)現(xiàn)在使用的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸為(單位：mm)：80.0，63.0，40.0，32.0，20.0，16.0，10.0，8.0，4.0，2.0，1.0，0.500，0.250，0.125；其篩孔80.0，40.0，20.0，10.0間，63.0，32.0，16.0，8.0，4.0，2.0，1.0，0.500，0.250，0.125間，大一級(jí)篩孔與小一級(jí)篩孔尺寸之間也是2倍比例關(guān)系。
美國(guó)現(xiàn)在使用的ASTM篩，篩孔尺寸分別為(單位：mm)：76.0，50.8，38.1，25.4，19.1，12.7，9.520，4.760，2.380，1.190，0.595，0.297，0.149，0.075；其篩孔76.0，38.1，19.1，9.520，4.760，2.380，1.190，0.595，0.297，0.149，0.075間，50.8，25.4，12.7間，大一級(jí)篩孔與小一級(jí)篩孔直徑之間也是2倍比例關(guān)系。
通過發(fā)明原理1及發(fā)明原理2的數(shù)學(xué)計(jì)算，我們已經(jīng)用數(shù)學(xué)方法證明：只要同種材料最大粒徑φmax與最小粒徑φmin之比小于2.4143，即φmax/φmin＜2.4143，材料間就不能得到有效填充。不能得到有效填充、極大降低堆積材料空隙率的材料，我們就可以認(rèn)為這種材料為單一粒徑材料。無論是美國(guó)的、歐盟的、還是中國(guó)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)篩，其篩分的大一級(jí)集料均為小一級(jí)集料直徑的2倍。集料粒徑間2倍尺寸比例關(guān)系，通過小一級(jí)篩孔的集料并不能夠填充到通過大一級(jí)篩孔集料產(chǎn)生的空隙中。美國(guó)、歐洲、中國(guó)的現(xiàn)行的2倍比例關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)篩，篩分結(jié)果并不能達(dá)到小一級(jí)集料填充到大一級(jí)集料空隙中，使堆積材料空隙最小這樣的目的。也就是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)篩篩分結(jié)果并不天然符合我們希望的：小一級(jí)集料可以填充到大一級(jí)集料空隙中，集料間空隙率最小這樣的規(guī)律。標(biāo)準(zhǔn)篩2倍比例關(guān)系這種設(shè)計(jì)，也就成為水泥混凝土、瀝青混凝土、路面基層行數(shù)字化設(shè)計(jì)施工的一個(gè)巨大障礙。
通過發(fā)明原理1及發(fā)明原理2的數(shù)學(xué)計(jì)算，我們已經(jīng)知道：只有大一級(jí)集料的顆粒直徑是小一級(jí)集料顆粒直徑的2.4143倍以上，小一級(jí)集料才能夠填充到大一級(jí)集料形成的空隙中。所以，標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸最合理的分布應(yīng)該為：大一級(jí)篩孔尺寸是小一級(jí)篩孔尺寸的2.4143倍及以上(比如2.50倍)時(shí)，小一級(jí)集料才能夠完全填充到大一級(jí)集料空隙中。這樣篩分出的集料顆粒直徑間比例關(guān)系才能夠得到有效填充，空隙率能夠達(dá)到最小。因此，發(fā)明人發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)篩是一種篩孔可方可圓的標(biāo)準(zhǔn)篩，大一級(jí)篩孔尺寸與小一級(jí)篩孔尺寸比例為≥2.4143，通過小一級(jí)篩孔集料可以完全填充到通過大一級(jí)篩孔集料形成的空隙中；根據(jù)需要，可以設(shè)定不同的基數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑設(shè)計(jì)。假定基數(shù)m為任意正數(shù)，f≥2.4143(發(fā)明人認(rèn)為f＝2.42-2.60最為優(yōu)化，也充分考慮了集料的非球狀形態(tài))，則，標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸間的孔徑尺寸比例為：m/fn(n為整數(shù)，分別為-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6)。發(fā)明人認(rèn)為，這樣設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸比例才是合理的，符合小一級(jí)集料可以完全填充到大一級(jí)集料空隙中這樣的自然規(guī)律。發(fā)明人推薦使用2.42-2.60倍倍比關(guān)系并就近取整數(shù)原則設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，這樣保證小一級(jí)粒料能夠填充到大一級(jí)粒料松散堆積形成的空隙中又兼顧了集料非球狀形態(tài)，合理比例集料填充后還不會(huì)有太多的多余空隙。
考慮到便于瀝青混凝土、水泥混凝土、水泥穩(wěn)定粒料的使用習(xí)慣，以及新的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸與現(xiàn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的銜接，發(fā)明人建議：對(duì)大于10.00mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16.00mm、13.00mm及10.00mm為基數(shù)，按照2.50倍比關(guān)系并在倍比關(guān)系≮2.42情況下就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，即篩孔尺寸分別為(單位：mm)：100.00，80.00，63.00，40.00，32.50，25.00，16.00，13.00，10.00；對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，發(fā)明人建議：1.以16.00/(2.42-2.60)n(n為1，2，3，4，5，6)并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；或者，2.以13.00/(2.42-2.60)n(n為1，2，3，4，5，6)并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；或者3.以10.00/(2.42-2.60)n(n為1，2，3，4，5，6)并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
6.2.1.對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以16.00/(2.42-2.60)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為正整數(shù)1，2，3，4，5，6)，設(shè)計(jì)出的小于10mm篩孔尺寸分別為(單位：mm)：6.50，2.60，1.00，0.40，0.16，0.06。
6.2.2.對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以13.00/(2.42-2.60)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為正整數(shù)1，2，3，4，5，6)，設(shè)計(jì)出的小于10mm篩孔尺寸分別為(單位：mm)：5.20(13.00/2.50)，2.00(5.2/2.60)，0.80(2.0/2.50)，0.32(0.8/2.50)，0.13(0.32/2.46)，0.05(0.13/2.6)。
6.2.3.對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以10.00/(2.42-2.6)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為正整數(shù)1，2，3，4，5，6)，設(shè)計(jì)出的小于10.00mm篩孔尺寸分別為(單位：mm)：4.00(10/2.50)，1.60(4.00/2.5)，0.65(1.60/2.46)，0.25(0.65/2.60)，0.10(10/2.50)，0.04(10/2.50)。、
對(duì)于6.2.2.6.2.3.，其最小篩孔尺寸已經(jīng)接近負(fù)壓篩45um尺寸。
鑒于現(xiàn)行規(guī)范把75um以下集料顆粒定義為“泥”，建議對(duì)“泥”的概念進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
以上尺寸標(biāo)準(zhǔn)篩可以根據(jù)需要適當(dāng)選擇。
篩孔形狀可方可圓。對(duì)于較小篩孔而言，方型孔篩更容易生產(chǎn)。
發(fā)明人發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔間尺寸比例是2.4143及大于2.4143倍的倍比關(guān)系。通過標(biāo)準(zhǔn)篩小一級(jí)篩孔集料可以填充到通過大一級(jí)篩孔集料松散堆積形成空隙中進(jìn)而擁有最大密度。
發(fā)明人認(rèn)為，篩孔尺寸比例為2.4143及以上時(shí)，篩分結(jié)果才符合自然規(guī)律。標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔間比例關(guān)系改變，實(shí)際上是集料間顆粒直徑比例變化。集料間顆粒直徑比例變化是水泥混凝土，瀝青混凝土，路面基層(水泥穩(wěn)定粒料)數(shù)字化設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵。
具體實(shí)施方式及內(nèi)容：
篩孔尺寸大于等于2.4143倍倍比關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)篩：
發(fā)明人發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)篩是一種篩孔可方可圓的標(biāo)準(zhǔn)篩，大一級(jí)篩孔尺寸與小一級(jí)篩孔尺寸比例為≥2.4143，通過小一級(jí)篩孔集料可以完全填充到通過大一級(jí)篩孔集料松散堆積形成的空隙中；根據(jù)需要，可以設(shè)定不同的基數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑設(shè)計(jì)。假定基數(shù)m為任意正數(shù)，f≥2.4143，則，標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸間的孔徑比例為：m/fn(n為整數(shù)，分別為-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6)。發(fā)明人認(rèn)為，這樣設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔比例才是合理的，才符合小一級(jí)集料填充到大一級(jí)集料空隙中這樣的自然規(guī)律。因此，發(fā)明人推薦使用2.42-2.60倍比關(guān)系設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)篩?？紤]到便于瀝青混凝土、水泥混凝土、水泥穩(wěn)定粒料的使用習(xí)慣，以及新的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸與現(xiàn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的銜接，發(fā)明人建議：對(duì)大于10.00mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16.00mm、13.00mm及10.00mm為基數(shù)，按照2.50倍比關(guān)系并在倍比關(guān)系≮2.42情況下就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，即篩孔尺寸分別為(單位：mm)：80.00，63.00，40.00，32.50，25.00，16.00，13.00，10.00；對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，發(fā)明人建議：1.以16.00/(2.42-2.60)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為1，2，3，4，5，6)；或者，2.以13.00/(2.42-2.60)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為1，2，3，4，5，6)，或者3以10.00/(2.42-2.60)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為1，2，3，4，5，6)。
1.對(duì)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，其特征為對(duì)大于10.00mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16.00mm、13.00mm及10.00mm為基數(shù)，按照2.50倍比關(guān)系并在倍比關(guān)系≮2.42情況下就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，即篩孔尺寸分別為(單位：mm)：80.00，63.00，40.00，32.50，25.00，16.00，13.00，10.00；對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以16.00/(2.42-2.60)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n 為正整數(shù)1，2，3，4，5，6)，設(shè)計(jì)出的小于10mm篩孔尺寸分別為(單位：mm)：6.50，2.60，1.00，0.40，0.16，0.06。
2.對(duì)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，其特征為對(duì)大于10.00mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16.00mm、13.00mm及10.00mm為基數(shù)，按照2.50倍比關(guān)系并在倍比關(guān)系≮2.42情況下就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，即篩孔尺寸分別為(單位：mm)：80.00，63.00，40.00，32.50，25.00，16.00，13.00，10.00；對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以13.00/(2.42-2.60)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為正整數(shù)1，2，3，4，5，6)，設(shè)計(jì)出的小于10mm篩孔尺寸分別為(單位：mm)：5.20(13.00/2.50)，2.00(5.2/2.60)，0.80(2.0/2.50)，0.32(0.8/2.50)，0.13(0.32/2.46)，0.05(0.13/2.6)。
3.對(duì)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，其特征為對(duì)大于10.00mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16.00mm、13.00mm及10.00mm為基數(shù)，按照2.50倍比關(guān)系并在倍比關(guān)系≮2.42情況下就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，即篩孔尺寸分別為(單位：mm)：80.00，63.00，40.00，32.50，25.00，16.00，13.00，10.00；對(duì)篩孔尺寸小于10.00mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以10.00/(2.42-2.6)n并就近取整原則進(jìn)行設(shè)計(jì)(n為正整數(shù)1，2，3，4，5，6)，設(shè)計(jì)出的小于10.00mm篩孔尺寸分別為(單位：mm)：4.00(10/2.50)，1.60(4.00/2.5)，0.65(1.60/2.46)，0.25(0.65/2.60)，0.10(10/2.50)，0.04(10/2.50)。
實(shí)施效果：
在孔徑比例≥2.4143情況下，發(fā)明人發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)篩實(shí)施效果為：無法通過大一級(jí)篩孔尺寸集料松散堆積時(shí)，可以被無法通過小一級(jí)篩孔集料所填充；在其體積比例不超過大一級(jí)集料體積比例的47％時(shí)，能夠得到完全的填充，并且空隙率最低，堆積密度最大。
在顆粒直徑小一級(jí)集料體積比例超過顆粒直徑大一級(jí)體積的48％時(shí)，多余的小一級(jí)顆粒會(huì)在大顆粒集料間形成滾珠效應(yīng)，形成滾動(dòng)摩擦，使顆粒間流動(dòng)性更好。
在同直徑集料最致密情況下，空隙率只有26％，填充集料空隙，集料顆粒直徑比例接近8，無論我們?nèi)绾尉氖┕?，高密?shí)路面基層及混凝土都極易發(fā)生顆粒直徑大集料聚堆的“離析”現(xiàn)象(瀝青混凝土路面因?yàn)闊崦舾行猿?，無論是水泥混凝土，還是路面基層施工都極為不易。如果一定要考慮同直徑集料最致密情況填充(如瀝青混凝土)，各尺寸篩孔可以很容易組合成孔徑尺寸比例≥7.9標(biāo)準(zhǔn)篩。