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图 8 邻近骨料的直接确定
4.4 骨料分级聚合 由于全级配混凝土的骨料体积含量高，故可能出现少量骨料投放失败的现象，
这会导致实际投放的骨料体积小于目标值和骨料级配的偏离。为此，提出骨料分级聚合技术以弥补
各粒级中少量骨料投放失败造成的骨料体积损失。基本思想是在某一粒级骨料投放完成后、下一粒
级骨料投放开始前，将各粒级中未能成功投放的骨料“聚合”到该粒级已投骨料中，即通过增大粒径
的方式来增加已投骨料的体积，以抵消该粒级少量骨料未能成功投放造成的体积损失。为尽可能减
小骨料“聚合”前后的粒径差异，采用小幅等比例膨胀方法进行“聚合”，即对该粒级所有已投骨料粒
径采用相同的粒径扩大系数 C 。图 9 示意了骨料聚合过程。
e
假定某一粒级骨料投放完成后，该粒级中未能成功投放骨料的累计体积为 V ，已投骨料的累计
F
体积为 V ，则基于上述小幅等比例膨胀方法，该粒级已投骨料的粒径扩大系数 C 可按下式计算：
e
S
e ((
C = V + V F ) V S ) 1 3 （10）
S
需要说明的是，虽然在“聚合”过程中，骨料粒径增大幅度一般很小，但仍存在“聚合”后骨料粒
径超过该粒级最大骨料粒径、超出投放域或“侵入”其他骨料的可能性。因此，对于某一粒级的骨料
聚合，应按粒径大小遍历该粒级成功投放骨料由大及小地逐一进行“聚合”并判断“聚合”后的骨料是
否会导致上述现象，如果是，则放弃该骨料的“聚合”，反之，则更新该骨料信息。在一次骨料“聚
合”未能完全弥补骨料体积损失的情况下，可重复进行骨料“聚合”。
图 9 骨料“聚合”
4.5 生成实例与效率分析 基于上述方法，在 MATLAB 平台上研发了全级配混凝土三维细观结构自
动生成软件 AutoGMC3D，软件流程见图 10。
以某工程大坝混凝土 ［29］ 为实例，采用 AutoGMC3D 随机生成了一个全级配混凝土立方试件 （450
mm×450 mm×450 mm） 的三维细观结构。骨料设计体积含量为 63.63%，设计级配为特大石∶大石∶中
石∶小石=35∶25∶20∶20。第一重至第四重点云的点距分别为 37.5 mm、18.75 mm、9.375 mm和 4.6875 mm。
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