[發明專利]一種自密實混凝土拌合物配合比設計方法

在審

• 申請號: 201510577964.7
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105224727A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 湯寄予;高丹盈;趙軍;陳剛;陳瑞龍;徐俊娟;金星;崔來浩
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;C04B28/04
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

本發明屬于混凝土施工技術領域，具體涉及一種自密實混凝土拌合物配合比設計方法。該方法包括：確定性能設計目標、確定配制強度和水膠比、確定骨料的最密級配（或砂率）及不同堆積狀態的空隙率、確定膠凝材料和拌合水的用量、確定骨料的用量、確定外加劑用量、確定拌合水的實際添加量等步驟。本發明針對現有技術在自密實混凝土配合比設計時材料選擇的盲目性，依據顆粒物密實堆積的基本理論和不同粒徑固體顆粒材料達到最密堆積狀態的組成規律，由實測的最密堆積狀態確定不同材料的配合比，同時將不同密堆積狀態對應的材料配合比與拌合物預期的自密實性能等級建立聯系，構建了一套基于使用性能為目標的自密實高性能混凝土拌合物配合比設計方法。

技術領域

本發明屬于混凝土施工技術領域，涉及一種自密實混凝土拌合物配合比設計方法。

背景技術

自密實混凝土是一種在低水膠比下具有很高流動性而不離析、不泌水、保證在不利澆筑條件下能不經振搗而自行充滿模腔和包裹鋼筋的新型高性能混凝土。因使用大量工業廢棄礦物細摻料，自密實混凝土能明顯降低混凝土的溫升，從而提高抵抗外界環境侵蝕劣化的能力，進而提高混凝土結構的耐久性；同時礦物細摻料的使用節約了水泥，減少了水泥生產中的碳排放和能源消耗。由于具有上述優點，自密實混凝土特別適用于傳統混凝土難以澆筑甚至無法澆筑的部位，可避免振搗不足造成的空洞、蜂窩、麻面等質量缺陷，保證和提高施工質量，適應了現代化機械施工的需求，大大降低了施工噪聲、加快了施工速度，是現代混凝土技術取得的突破性成就，綜合效益較為顯著。

自密實混凝土作為現代高性能混凝土，除工作性之外，還要在耐久性、強度、體積穩定性、適用性和經濟性等方面表現優異，而這些性能都需要合理的原材料選用和配合比設計來保證，誠然各原材料在組成上有其自身特點，如在砂率、漿骨比、水膠比等配合比設計參數的選擇方面，但傳統混凝土配合比設計理論和方法已不能直接應用，而現有自密實混凝土拌合物配合比設計方法也存在一定不足，如現行行業標準《JGJT283 自密實混凝土應用技術規程》，雖是按照預定自密實性能等級進行的配合比設計，但由于設計方法缺乏必要的理論依據，因而設計參數（如粗骨料用量，砂漿用量、砂率等）只能靠經驗取值，雖然使拌合物工作性和硬化混凝土強度及耐久性達到一定預期的具體材料的組成參數具有唯一性，但由于不同地區的原材料性能差異并不能保證經驗值與實際值總是相符，而初始參數選擇的不當往往帶來累計誤差，最終導致實際結果難以滿足預期。而現有一些完全依賴計算確定拌合物配合比的方法同樣存在參數選擇與實際材料性能脫節的缺陷，尤其未考慮到骨料和膠凝材料固體顆粒體系的堆積特性對拌合物和硬化混凝土性能的影響，因而使得自密實混凝土的性能難以達到設計要求，后期的反復試配和調整也使其優點難以得到體現。

數世紀以來，顆粒堆積問題一直受到科學界的關注，堆積理論也擁有其廣泛的應用背景，涉及到核工業、航空航天、土木工程、制藥業、食品工業、復合材料等許多學科領域。盡管堆積理論已在混凝土行業中研究應用多年，但到目前為止，尚無一套依據該理論建立起來的確定自密實高性能混凝土拌合物配合比的實用方法，更不能將拌合物的材料組成與自密實性能等級建立直接聯系，如中國專利（申請公布號CN 103304206 A）公布了一種超高強自密實混凝土及其制備方法，主要由膠凝材料、高效減水劑、細骨料、粗骨料、水及PVA纖維組成，組成膠凝材料的水泥、礦渣及硅粉的質量百分比為：水泥70%-80%、礦渣10%-20%、硅粉5%-10%。該發明雖然提到是基于最密實堆積理論對超高強自密實混凝土進行的優化設計，但申請文件并未涉及利用最密堆積理論來確定各種材料用量的任何方法方面的信息，其實際采用的仍是傳統混凝土的配合比設計方法和模式，且所設計拌合物的性能無法預知，必須經過后期的試驗檢驗和試配調整。

總體而言，現有技術在材料配合比設計方面的盲目性不僅增大了試配調整的工作量，也帶來了資源浪費，因而，有必要探討一種更為實用的自密實高性能混凝土拌合物配合比設計的新方法。

發明內容

本發明主要目的是在現有技術基礎上，通過材料性能與其組成內在規律的發現及參數模型的建立，提供一種自密實混凝土拌合物配合比設計方法。