一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，包括明确设计指标；确认矿物掺和料的种类和掺加比例以及减水剂的掺加比例；确认配置混凝土强度等级值的标准差的取值；试验检测原材料性质参数；计算混凝土配置强度；计算胶凝材料的28d抗压强度；计算混凝土水胶比；计算混凝土用水量；计算胶材用量；计算粉煤灰用量；计算矿粉用量；计算水泥用量；计算减水剂用量；计算砂率；计算粗骨料用量和细骨料用量；以及计算实际用水量；能够定量的反映出砂的粗细程度、石子粒径变化以及坍落度指标变化对混凝土配合比的砂率和用水量产生的具体影响，能够实现根据原材料部分性能快速地、准确地设计出符合强度和工作性能要求的混凝土配合比。凝土配合比。凝土配合比。

【技术实现步骤摘要】
一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，更具体地，涉及一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法。

技术介绍

[0002]混凝土是指以水泥为主要胶凝材料，与砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，加入一定的水经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土配合比是指混凝土中各组成材料(水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石、水、减水剂等)之间的具体用量关系。
[0003]现行的普通混凝土配合比是依据JGJ55
‑
2011《普通混凝土配合比设计规程》进行设计的，其设计方法主要有以下问题和缺陷：一是用水量，JGJ55中采用查表的方法获取水胶比在0.4
‑
0.8以内的混凝土配合比用水量，无法适用于低水胶比的配合比，设计局限性明显。另外当砂细度发生变化时，JGJ55中只给出了“粗砂”增加5
‑
10kg 水、“细砂”减少5
‑
10kg水的的调整方法，而规范是根据砂的细度模数范围对粗砂和细砂进行定义，定义范围过宽，即使在粗砂(或细砂)范围内，如果砂的细度模数发生变化，也只能依靠设计人员的经验来反复试验找到合适的用水量，导致试验次数大幅增多和人工成本增加；二是砂率，JGJ55中砂率同样采用查表法，且只有水胶比为0.40、0.50、0.60、0.70四种情况下的砂率具体取值方法，且给定的砂率是一个区间范围，砂率取值范围过大，但在实际生产中，即使同区间范围内不同的砂率，也会使混凝土工作性能和材料成本出现巨大的差异，通常需要熟练的技术人员进行大量实验，试验的次数和效果严重依赖技术人员经验，不同人员试验得到的结果也是天差地别。
[0004]可见，目前普通混凝土的设计方法均按上述行业标准进行设计，其中砂率和用水量是按上述定性分析和经验的方式得到的，在一定范围内有一定的指导意义，却无法应对原材料频繁变化导致需要及时调整配合比的现状；因此，急需一种能够定量的反映出砂的粗细程度、石子粒径变化以及坍落度指标变化对混凝土配合比的砂率和用水量产生的具体影响，能够实现根据原材料部分性能快速地、准确地设计出符合强度和工作性能要求的混凝土配合比的普通混凝土配合比全计算的设计方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，砂率和用水量的计算由原本的定性分析转变成定量分析，可以在不同的水胶比下准确表达出原材料特定性质的变化对混凝土砂率产生的影响，可以更快速更精确的计算出不同材料时混凝土的实际配合比，成本和质量控制更符合混凝土配合比的实际应用需求；砂率和用水量的全计算过程，引入了混凝土的坍落度设计指标，将混凝土的工作性能与原材料的用量和性质具象化，在控制混凝土强度的同时还可以精确控制混凝土工作性能，在实际生产当中可以快速应对材料变化对混凝土公租性能的影响；全计算过程大
幅度降低对混凝土设计人员的经验依赖，针对目前混凝土市场原材稀缺、材料性能日新月异的现状，能够快速准确的计算出适合不同原材料的精确配合比，大幅减少试验次数和试验周期，提高混凝土配合比设计的效率；本专利技术能够定量的反映出砂的粗细程度、石子粒径变化以及坍落度指标变化对混凝土配合比的砂率和用水量产生的具体影响，能够实现根据原材料部分性能快速地、准确地设计出符合强度和工作性能要求的混凝土配合比。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，包括如下步骤：
[0007]S1：明确设计指标：包括配置混凝土强度等级、设计坍落度、混凝土含气量；
[0008]S2：确认矿物掺和料的种类和掺加比例以及减水剂的掺加比例；矿物掺和料的种类包括粉煤灰和矿粉；粉煤灰的掺量为a，粉煤灰的影响系数为γ
f
；矿粉的掺量为b，矿粉的影响系数为γ
k
；减水剂的掺量为β，减水剂的固含量为β
α
，减水剂的减水率为β
β
；
[0009]S3：确认配置混凝土强度等级值的标准差的取值；
[0010]S4：试验检测并获得原材料性质参数，包括粗骨料的最大粒径，细骨料的细度模数，水泥的28d抗压强度值，水泥表观密度，粉煤灰表观密度，矿粉表观密度，粗骨料表观密度，细骨料表观密度，减水剂表观密度以及水的密度；
[0011]S5：根据混凝土强度等级和混凝土强度等级值的标准差的取值获得混凝土配置强度；
[0012]S6：根据水泥的28d抗压强度值、粉煤灰的影响系数以及矿粉的影响系数计算胶凝材料的28d抗压强度；
[0013]S7：根据胶凝材料的28d抗压强度、混凝土配置强度计算混凝土水胶比；根据粗骨料的最大粒径、细骨料的细度模数、坍落度以及坍落度计算混凝土用水量；根据混凝土用水量计算胶材用量；
[0014]S8：根据胶材用量计算粉煤灰用量、矿粉用量、水泥用量以及减水剂用量；
[0015]S9：根据粗骨料的最大粒径、细骨料的细度模数以及坍落度计算砂率；
[0016]S10：根据砂率、水泥用量、粉煤灰用量、矿粉用量、混凝土用水量、减水剂用量、水泥表观密度、粉煤灰表观密度、矿粉表观密度、粗骨料表观密度、细骨料表观密度、减水剂表观密度、水的密度以及混凝土含气量计算粗骨料用量和细骨料用量；
[0017]S11：根据混凝土用水量、减水剂用量以及减水剂的固含量计算实际用水量。
[0018]进一步地，步骤S4还包括：若水泥的28d抗压强度值无实测值，根据式(1)计算
[0019]f
ce
＝γ
c
*f
ce.g
ꢀꢀꢀꢀ
(1)，
[0020]其中，f
ce
为水泥的28d抗压强度值；γ
c
为水泥强度等级值的富余系数，f
ce.g
为水泥强度等级值。
[0021]进一步地，步骤S5还包括，混凝土配置强度根据式(2)计算：
[0022]f
cu.o
≥f
cu.k
+1.645*δ
ꢀꢀꢀ
(2)，
[0023]其中，f
cu.o
为混凝土配置强度；f
cu.k
为混凝土强度等级；δ为混凝土强度等级值的标准差的取值。
[0024]进一步地，步骤S6还包括，胶凝材料的28d抗压强度根据式(3) 计算：
[0025]f
b
＝γ
f
*γ
k
*f
ce
ꢀꢀꢀꢀ
(3)，
[0026]其中，f
b
为胶凝材料的28d抗压强度；γ
f
为粉煤灰的影响系数；γ
k
为矿粉的影响系
数；f
ce
为水泥的28d抗压强度值。
[0027]进一步地，步骤S7还包括，混凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：明确设计指标：包括配置混凝土强度等级、设计坍落度、混凝土含气量；S2：确认矿物掺和料的种类和掺加比例以及减水剂的掺加比例；矿物掺和料的种类包括粉煤灰和矿粉；粉煤灰的掺量为a，粉煤灰的影响系数为γ
f
；矿粉的掺量为b，矿粉的影响系数为γ
k
；减水剂的掺量为β，减水剂的固含量为β
α
，减水剂的减水率为β
β
；S3：确认配置混凝土强度等级值的标准差的取值；S4：试验检测并获得原材料性质参数，包括粗骨料的最大粒径，细骨料的细度模数，水泥的28d抗压强度值，水泥表观密度，粉煤灰表观密度，矿粉表观密度，粗骨料表观密度，细骨料表观密度，减水剂表观密度以及水的密度；S5：根据混凝土强度等级和混凝土强度等级值的标准差的取值获得混凝土配置强度；S6：根据水泥的28d抗压强度值、粉煤灰的影响系数以及矿粉的影响系数计算胶凝材料的28d抗压强度；S7：根据胶凝材料的28d抗压强度、混凝土配置强度计算混凝土水胶比；根据粗骨料的最大粒径、细骨料的细度模数、坍落度以及坍落度计算混凝土用水量；根据混凝土用水量计算胶材用量；S8：根据胶材用量计算粉煤灰用量、矿粉用量、水泥用量以及减水剂用量；S9：根据粗骨料的最大粒径、细骨料的细度模数以及坍落度计算砂率；S10：根据砂率、水泥用量、粉煤灰用量、矿粉用量、混凝土用水量、减水剂用量、水泥表观密度、粉煤灰表观密度、矿粉表观密度、粗骨料表观密度、细骨料表观密度、减水剂表观密度、水的密度以及混凝土含气量计算粗骨料用量和细骨料用量；S11：根据混凝土用水量、减水剂用量以及减水剂的固含量计算实际用水量。2.根据权利要求1所述的一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，其特征在于，步骤S4还包括：若水泥的28d抗压强度值无实测值，根据式(1)计算f
ce
＝γ
c
*f
ce.g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)，其中，f
ce
为水泥的28d抗压强度值；γ
c
为水泥强度等级值的富余系数，f
ce.g
为水泥强度等级值。3.根据权利要求2所述的一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，其特征在于，步骤S5还包括，混凝土配置强度根据式(2)计算：f
cu.o
≥f
cu.k
+1.645*δ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)，其中，f
cu.o
为混凝土配置强度；f
cu.k
为混凝土强度等级；δ为混凝土强度等级值的标准差的取值。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，其特征在于，步骤S6还包括，胶凝材料的28d抗压强度根据式(3)计算：f
b
＝γ
f
*γ
k
*f
ce
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)，其中，f
b
为胶凝材料的28d抗压强度；γ
f
为粉煤灰的影响系数；γ
k
为矿粉的影响系数；f
ce
为水泥的28d抗压强度值。5.根据权利要求4所述的一种基于定量分析的混凝土配合比全计算设计方法，其特征在于，步骤S7还包括，混凝土水胶比根据式(4)计算：
其中：W/B为混凝土水胶比；W为混凝土用水量；B为胶材用量；f
b
为胶凝材料的28d抗压强度；f
cu.o
为混凝土配置强度；α
a
、α
b
为粗骨料的回归系数；若粗骨料为碎石，α
a
和α
b
取值分别为0.53和0.20；若粗骨料为卵石，α
a<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周力，杜宇，陈超，鄢烈祥，
申请(专利权)人：汉谷云智武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：