一种C50沙漠砂混凝土及其配合比设计方法技术

本发明专利技术一种C50沙漠砂混凝土及其配合比设计方法，先取Dinger

【技术实现步骤摘要】
一种C50沙漠砂混凝土及其配合比设计方法


[0001]本专利技术涉及混凝土配合比设计领域，具体为一种C50沙漠砂混凝土及其配合比设计方法。

技术介绍

[0002]近年来，中国西北荒漠地带基础设施建设规模不断扩大，随着建筑用砂需求量与日俱增，导致其采购及运费居高不下，在很大程度上提高了工程造价。中国沙漠砂资源丰富，若能将沙漠砂作为混凝土细骨料应用于工程建设中，对开发利用自然资源、降低建造成本和保护当地环境具有重要意义。
[0003]中国各地区沙漠砂的化学成分、颗粒级配、细度模数有明显区别，不同地区沙漠砂对混凝土力学性能、和易性等工程特性的影响具有显著差异。目前，尚无有关于沙漠砂应用的统一标准，针对沙漠砂在实际工程中的应用更是缺乏理论支撑。关于沙漠砂混凝土配合比，多根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55进行配合比设计，并根据经验设定比例等量替换普通建筑用砂，无法针对具体性能指标定量调整沙漠砂掺量。沙漠砂根据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52对砂的粗细程度分类属于特细砂，其比表面积更大，现有的沙漠砂混凝土配合比设计未考虑到沙漠砂对混凝土工作性能带来的负面影响。此外，已有的沙漠砂混凝土配合比设计方法存在计算步骤繁琐，对混凝土工作性指标控制差的问题。
[0004]因此，如何合理采用适量沙漠砂代替普通建筑用砂，提出一种计算步骤简单、对混凝土工作性指标控制好的沙漠砂混凝土的配合比设计方法是目前沙漠砂推广应用的重要难题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有沙漠砂混凝土设计的局限性，本专利技术提出一种C50沙漠砂混凝土及其配合比设计方法，减少了因反复试配调整带来时间、人力、材料和能源浪费，符合工程实际，具有良好的生态效益。
[0006]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种C50沙漠砂混凝土，按质量比计，包括碎石905.27～1121.66份、沙漠砂249.35～253.73份、河砂352.55～458.31份、水144.45～225.43份和胶凝材料424.87～663.03份，胶凝材料为水泥和粉煤灰的混合物，水泥占胶凝材料质量的30％；
[0008]还包括占胶凝材料质量0～0.5％的减水剂。
[0009]进一步，所述的碎石满足5～25mm连续级配，减水剂为高性能聚羧酸减水剂，河砂为Ⅱ区中砂，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。
[0010]一种C50沙漠砂混凝土配合比的设计方法，包括如下步骤：
[0011]S1，取Dinger
‑
Funk模型中的分布系数为0.25，得到沙漠砂和河砂混合后的理论级配，将所述理论级配、沙漠砂颗粒级配和河砂颗粒级配进行规划求解，使沙漠砂和河砂混合
后的级配与所述理论级配相同，得到沙漠砂和河砂的质量比R1；
[0012]S2，取Dinger
‑
Funk模型中的分布系数为0.63，得到沙漠砂、河砂和碎石混合后的理论级配，将所述理论级配、混合砂颗粒级配和碎石颗粒级配进行规划求解，混合砂通过S1所得的质量比将沙漠砂与河砂混合均匀得到，使混合砂和碎石混合后的级配与所述理论级配相同，得到混合砂和碎石的质量比R2；
[0013]S3，根据所述混凝土目标坍落度等级选择包裹粗骨料砂浆厚度，根据包裹粗骨料砂浆厚度和碎石的表观密度、紧密堆积密度、颗粒级配求出单方混凝土中碎石质量m
CA
，根据m
CA
、R1和R2求出沙漠砂质量m
DS
和河砂质量m
RS
；
[0014]S4，根据所述混凝土目标强度计算单方混凝土中胶凝材料质量m
B
、水质量m
W
，利用m
CA
、m
DS
、m
RS
、m
B
和m
W
进行坍落度试验，根据目标坍落度等级选取减水剂用量，完成C50沙漠砂混凝土配合比的设计。
[0015]优选的，S1和S2所述的Dinger
‑
Funk模型从紧密堆积模型中选用，Dinger
‑
Funk模型的表达式为其中P(D)为筛孔尺寸为D时的累计体积筛过率，D为骨料粒径尺寸，D
S
为最小骨料粒径尺寸，D
L
为最大骨料粒径尺寸，D、D
S
和D
L
单位均为mm。
[0016]优选的，S1将沙漠砂和河砂混合后的理论级配、沙漠砂颗粒级配和河砂颗粒级配输入到Excel中，设置沙漠砂和河砂的质量比为可变单元格，限制沙漠砂和河砂按比例混合后的级配与所述理论级配相同，规划求解得出R1；
[0017]S2将沙漠砂、河砂和碎石混合后理论级配、混合砂颗粒级配和碎石颗粒级配输入到Excel中，设置混合砂和碎石的质量比为可变单元格，限制混合砂和碎石按比例混合后的级配与所述理论级配相同，规划求解得出R2。
[0018]优选的，S3先用下式求出单方混凝土中碎石的绝对体积：
[0019]V
CA
＝1/[(6T
·
∑(r
CA,i
/D
CA,i
)+ρ
CA
/ρ'
CA
]，式中ρ
CA
和ρ
’
CA
分别为碎石的表观密度和紧密堆积密度，单位均为g/cm3，D
CA,i
和r
CA,i
分别为筛孔尺寸为i时碎石的等效直径和分计筛余率，等效直径D
CA,i
为筛孔尺寸i与比i大的相邻筛孔尺寸的平均值，i的单位为mm，V
CA,
为碎石的绝对体积，之后V
CA
,和ρ
CA
相乘得到m
CA
；
[0020]S3先将R2换算为砂率R
MS
，再用下式求出混合砂质量m
MS
＝m
CA
·
R
MS
/(1
‑
R
MS
)，m
MS
为混合砂质量，之后将R1换算为沙漠砂掺量R
S
，用下式求出m
DS
：。
[0021]m
DS
＝m
MS
·
R
S
，m
RS
通过m
MS
和m
DS
相减得到。
[0022]优选的，S4先利用普通混凝土配合比设计规程中的质量法计算单方混凝土中浆体质量m
paste
，m
B
＝m
paste
/(1+W/B)，W/B为水胶比，根据所述混凝土目标强度计算得到，m
W
通过m
paste
和m
B
相减得到。
[0023]进一步，还包括S5；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种C50沙漠砂混凝土，其特征在于，按质量比计，包括碎石905.27～1121.66份、沙漠砂249.35～253.73份、河砂352.55～458.31份、水144.45～225.43份和胶凝材料424.87～663.03份，胶凝材料为水泥和粉煤灰的混合物，水泥占胶凝材料质量的30％；还包括占胶凝材料质量0～0.5％的减水剂。2.根据权利要求1所述的C50沙漠砂混凝土，其特征在于，所述的碎石满足5～25mm连续级配，减水剂为高性能聚羧酸减水剂，河砂为Ⅱ区中砂，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。3.一种C50沙漠砂混凝土配合比的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，取Dinger
‑
Funk模型中的分布系数为0.25，得到沙漠砂和河砂混合后的理论级配，将所述理论级配、沙漠砂颗粒级配和河砂颗粒级配进行规划求解，使沙漠砂和河砂混合后的级配与所述理论级配相同，得到沙漠砂和河砂的质量比R1；S2，取Dinger
‑
Funk模型中的分布系数为0.63，得到沙漠砂、河砂和碎石混合后的理论级配，将所述理论级配、混合砂颗粒级配和碎石颗粒级配进行规划求解，混合砂通过S1所得的质量比将沙漠砂与河砂混合均匀得到，使混合砂和碎石混合后的级配与所述理论级配相同，得到混合砂和碎石的质量比R2；S3，根据所述混凝土目标坍落度等级选择包裹粗骨料砂浆厚度，根据包裹粗骨料砂浆厚度和碎石的表观密度、紧密堆积密度、颗粒级配求出单方混凝土中碎石质量m
CA
，根据m
CA
、R1和R2求出沙漠砂质量m
DS
和河砂质量m
RS
；S4，根据所述混凝土目标强度计算单方混凝土中胶凝材料质量m
B
、水质量m
W
，利用m
CA
、m
DS
、m
RS
、m
B
和m
W
进行坍落度试验，根据目标坍落度等级选取减水剂用量，完成C50沙漠砂混凝土配合比的设计。4.根据权利要求3所述的C50沙漠砂混凝土配合比的设计方法，其特征在于，S1和S2所述的Dinger
‑
Funk模型从紧密堆积模型中选用，Dinger
‑
Funk模型的表达式为其中P(D)为筛孔尺寸为D时的累计体积筛过率，D为骨料粒径尺寸，D
S
为最小骨料粒径尺寸，D
L
为最大骨料粒径尺寸，D、D
S
和D
L
单位均为mm。5.根据权利要求3所述的C50沙漠砂混凝土配合比的设计方法，其特征在于，S1将沙漠砂和河砂混合后的理论级配、沙漠砂颗粒级配和河砂颗粒级配输入到Excel中，设置沙漠砂和河砂的质量比为可变单元格，限制沙漠砂和河砂按比例混合后的级配与所述理论级配相同，规划求解得出R1；S2将沙漠砂、河砂和碎石混合后理论级配、混合砂颗粒级配和碎石颗粒级配输入到Excel中，设置混合砂和碎石的质量比为可变单元格，限制混合砂和碎石按比例混合后的级配与所述理论级配相同，规划求解得出R2。6.根据权利要求3所述的C50沙漠砂混凝土配合比的设计方法，其特征在于，S3先用下式求出单方混凝土中碎石的绝对体积：V
CA
＝1/[(6T
·
∑(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢国华，罗小宝，常召群，乔磊，李翔宇，李昂明，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：