[發明專利]一種機制砂自密實混凝土的配合比設計與優選方法

有效

• 申請號: 201810373651.3
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108395177B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 蔣正武;任強;張翼
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;G05D11/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種機制砂自密實混凝土的配合比設計與優選方法，該方法包括以下步驟：1)測定粉體材料、機制砂顆粒、單方混凝土中粗骨料質量、粗骨料的表觀密度及粗骨料的堆積密度；2)根據性能需求，根據砂漿富余系數獲取粗骨料用量和砂漿體積；3)根據設計強度，確定水膠比；4)假定凈漿體積和機制砂顆粒的體積比，計算水泥質量、機制砂質量和拌合水質量；5)根據混凝土工作性對機制砂自密實混凝土中的外加劑用量進行調整；6)根據優劣系數對滿足混凝土性能需求的配合比進行優選。與現有技術相比，本發明具有步驟簡單、計算量小、應用廣泛、兼顧工作性和強度等優點。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，尤其是涉及一種機制砂自密實混凝土的配合比設計與優選方法。

背景技術

混凝土作為當今世界應用最廣、用量最大的建筑材料，自密實混凝土拌合物由于具有很高的流動性并在混凝土的澆筑過程中不發生離析、泌水，能夠在不經過振搗的情況下完全依靠自身重力作用下實現密實填充，已在我國的大量的基礎建設和民用建設中廣泛應用。隨著河砂資源的匱乏以及混凝土可持續發展認識的逐步提高，機制砂逐步替代河砂成為混凝土可持續發展的趨勢。

機制砂自密實混凝土可看做由砂漿填充粗骨料堆積空隙并包裹粗骨料表面的復合材料，而砂漿可以看作由膠凝材料、石粉和水組成的漿體填充機制砂顆粒填充空隙并包裹機制砂顆粒表面的復合材料。機制砂具有粒形不規則、級配易呈現“兩頭多、中間少”、顆粒表面粗糙等特點，且機制砂含有大量的膠材顆粒級別的石粉(粒徑0.075μm)，同時具有遠高于天然砂的細度模數，這些特征使得機制砂自密實混凝土的性能受機制砂特征的影響尤為顯著，與河砂混凝土相比，機制砂混凝土易泌水、離析且粘度較大。由于未能考慮機制砂特征的影響，通過《普通混凝土配合比設計規程》JGJ 55、《自密實混凝土應用技術規程》JGJ/T 283和《自密實混凝土配合比設計與施工指南》CCES 02難以制備同時滿足工作性、強度和耐久性的機制砂自密實混凝土。實際工程中，機制砂自密實混凝土配合比設計主要以經驗為依據，所需配合比往往需要經過大量的試驗工作方能獲取，耗時耗力，且所得配合比往往工作性和力學性能表現出不一致性，無法通過定量化方法在綜合工作性和強度的基礎上對配合比進行優選。

中國專利CN 105801031 A公開一種人工集料混凝土的配合比設計方法，提出通過粉體間的組成比例關系設計混凝土配合比，其主要集中于粉體間的設計，未考慮粉體、機制砂、粗骨料的關系。中國專利CN 105974791 A公開了一種混凝土配合比優化系統控制方法，通過多層權重值的設置與計算，獲取混凝土性能與原材料的關系，該專利方法較為復雜、計算量大、不易使用，且對于機制砂混凝土，石粉的引入使得參數量增多，更不易采用。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種機制砂自密實混凝土的配合比設計與優選方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

砂漿富余系數是指機制砂砂漿填充粗骨料堆積空隙后，富余的砂漿體積與堆積空隙體積的比值。砂漿富余系數法將機制砂石粉含量作為粉體材料進行設計，并提出優劣系數進行配合比的優選，保證工作性的同時，兼顧強度和耐久性要求。

基于此，本發明涉及一種機制砂自密實混凝土配合比設計與優選方法，該方法具體包括以下步驟：

1)測定粉體材料表觀密度、機制砂顆粒表觀密度、單方混凝土中粗骨料質量、粗骨料的表觀密度、粗骨料的堆積密度及機制砂中石粉含量。

2)根據性能需求，根據砂漿富余系數獲取粗骨料用量和砂漿體積。

砂漿富余系數F_f的表達式為：

式中，M_g為單方混凝土中粗骨料質量，ρ_g為粗骨料表觀密度，ρ′_g為粗骨料堆積密度，V_m為砂漿體積。