[发明专利]一种空间二相混凝土配合比设计方法

说明书

本发明公开了一种空间二相混凝土配合比设计方法，涉及一种混凝土配合比计算技术领域，该方法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，在空间二相混凝土模型中，混凝土强度、砂浆强度及各材料间具有如下的三关系：包罗米关系、砂浆强度关系、粗骨料空间分布强度关系。通过粗骨料空间分布强度来考虑粗骨料类型及其分布对混凝土强度的影响，适用于采用了不同类型粗骨料的混凝土的强度设计方法。

技术领域

本发明涉及一种混凝土配合比计算方法，具体涉及一种空间二相混凝土配合比设计方法。

背景技术

传统的混凝土配合比设计方法仅仅基于包罗米关系和体积法、并依据经验确定混凝土各材料的配合比用量，然而包罗米关系只考虑了水和水泥两种材料的用量对混凝土强度的影响，未考虑粗骨料类型及其分布对混凝土强度的贡献和影响。

发明内容

为解决现有技术中的上述不足，本发明提供一种适用于采用不同类型粗骨料的混凝土配合比设计方法，具体采用以下技术方案：

一种空间二相混凝土配合比设计方法，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；f_gk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总粗骨料的用量、粗骨料密度，单位：kg/m³。

进一步的，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实测数据拟合的回归系数(回归相关系数R²宜大于等于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宜大于等于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fm，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：