[發(fā)明專利]一種含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011561224.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112668176B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳露一;張志豪;鄭麗;于德偉;黃有強;蔡昱;韋鵬亮
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團有限公司;中鐵大橋科學研究院有限公司;中鐵橋研科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C04B28/04;C04B28/06
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 馬麗娜

1.一種含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

確定原材料固體組分水泥、石英砂、鋼纖維、摻和料以及粗骨料類型；

選取混凝土的兩個性能指標S和P，確定影響S和P的兩個關鍵因素，利用兩因素兩水平的中心組合點試驗設計方法設計多個實驗組；

將各實驗組的兩個關鍵因素代入顆粒緊密堆積理論模型方程，得到多組初始配合比；

按不同初始配合比制備混凝土，并測試性能指標S和P；分別建立S和P與兩個關鍵因素的多項式回歸方程；

對兩個多項式回歸方程聯(lián)合求解，得到兩個關鍵因素的優(yōu)選值；

將兩個關鍵因素的優(yōu)選值代入顆粒緊密堆積理論模型方程，確定原材料中各固體組分的比例為基本配合比；

在基本配合比條件下，添加不同量的黏度改性材料，制備不同黏度的混凝土；

分別向不同黏度的混凝土中加入固定量的鋼纖維，測試混凝土的性能指標S和P；根據測試結果優(yōu)選出S和P均滿足性能要求的混凝土。

2.根據權利要求1所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：所述固體組分中，水泥為強度等級在42.5以上的普通硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥；石英砂為20～70目連續(xù)級配的石英砂，其二氧化硅含量≥90％；鋼纖維為抗拉強度≥1900MPa的鍍銅鋼纖維；摻和料包括硅灰、微珠、偏高嶺土以及礦粉；粗骨料為玄武巖骨料。

3.根據權利要求1所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：所述顆粒緊密堆積理論模型方程為：

其中，D_i代表顆粒的粒徑；P(D_i)代表小于D_i的顆粒累積分數(shù)(％)；D_max代表顆粒的最大粒徑；D_min代表顆粒的最小粒徑；q代表緊密堆積系數(shù)；i為自然數(shù)。

4.根據權利要求1所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：所述性能指標S為初始流動度或彈性模量，所述性能指標P為抗壓強度、抗折強度或抗拉強度。

5.根據權利要求4所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：影響性能指標S和P的關鍵因素為堆積系數(shù)q和粗骨料最大粒徑D。

6.根據權利要求1所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：所述多項式回歸方程為二階多項式模型，二階多項式模型的數(shù)學表達式為：

其中，Y代表性能目標值，β₀、β_i、β_ii依次為偏移項、線性偏移以及二階偏移系數(shù)，β_ij代表交互作用的系數(shù)，x_i、x_j均代表各因素水平值，i、j、k均為自然數(shù)。

7.根據權利要求1所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：所述黏度改性材料包括增黏成分和降黏成分，所述增黏成分為偏高嶺土，所述降黏成分為降黏外加劑。

8.根據權利要求1所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：在基本配合比條件下，添加不同量的黏度改性材料，制備黏度范圍為30～60Pa·s的混凝土。

9.根據權利要求1所述的含粗骨料超高性能纖維增強混凝土的設計方法，其特征在于：分別向不同黏度的混凝土中加入體積摻量為2％的鋼纖維，測試混凝土的性能指標S和P。