[发明专利]一种空间二相混凝土配合比设计方法

权利要求书

1.一种空间二相混凝土配合比设计方法，其特征在于，将混凝土模型简化为空间分布的粗骨料和填充于粗骨料空隙间的砂浆，混凝土的强度简化为由粗骨料空间分布强度、砂浆体硬化强度组成，混凝土材料的强度公式为：

f_cu,o＝f_m×(1-γ_V)+f_gk×γ_V(1-1)，式中，f_cu,o为混凝土目标强度，单位：MPa；f_m为砂浆材料28天立方体抗压强度实测值，单位MPa；fgk为粗骨料的空间分布强度，单位：MPa；γ_V为粗骨料在单位体积混凝土空间中的体积占有率，γ_V＝G/ρ_G(1-2)，为无量纲单位；G、ρ_G分别为单位体积混凝土中粗骨料的用量、粗骨料密度，单位：kg/m³；

包括以下步骤：

步骤1：设定混凝土的目标强度：f_cu,o＝f_cu,k+1.645×σ(1-3)，式中，f_cu,k为混凝土的强度标准值，单位MPa；σ为混凝土强度标准差，其取值参考普通混凝土配合比设计规程，单位MPa；

步骤2：建立混凝土的包罗米关系：f_cu,o＝a₀×(W/C)+b₀(1-4)，式中，W/C为水灰的用量比，a₀、b₀为实测数据拟合的回归系数；

回归相关系数R²大于等于0.90；

步骤3：建立砂浆强度关系：砂强度关系为砂浆强度-砂浆比关系或砂浆强度-砂灰比关系，其计算式为：或

式(1-5a)表示砂浆强度-砂浆比关系，式(1-5b)表示砂浆强度-砂灰比关系，S为砂的用量，单位kg/m³，a₁、a₂、b₁、b₂为拟合式的回归系数；回归相关系数R²大于等于0.90；

步骤4：建立粗骨料空间分布强度关系：对式(1-1)进行变形可得：

通过测量f_cu,o和f_m，由式1-6反算求得f_gk，并拟合发现f_gk与f_cu,o的关系为：

f_gk＝a₃·f_cu,o+b₃(1-7)，式中，f_gk为粗骨料的空间分布强度，a₃、b₃为拟合回归系数；回归相关系数大于等于0.90；

步骤5：试配混凝土及砂浆立方块并测试其强度，确定回归系数：a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂、b₃；

步骤6：根据设定的塌落度，参考普通混凝土配合比设计规程，及实际测到的骨料粒径确定净用水量W，单位kg/m³；

步骤7：以体积法作为计算各材料用量的配合比：

式中，ρ_C、ρ_S、ρ_G、ρ_W分别为水泥、细骨料、粗骨料、水的密度，单位kg/m³；W_Z为总用水量，单位kg/m³，W_Z＝W+W_f，W_f为附加水用量，使用普通天然骨料时，W_f＝0，使用一小时吸水率大于4％的粗骨料时考虑附加水，W_f＝γ_1h×h，单位kg/m³；γ_1h为粗骨料一小时吸水率；α为混凝土的含气百分数，在不使用引气剂或引气型外加剂时，其值取1；

步骤8：根据以上步骤建立的关系式，建立如下线性方程组求解：