CN110002804A - 一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法 - Google Patents

一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，在现有的体积法计算骨料用量和浆体体积基础上，根据曲面响应法拟合得到理想裹浆厚度与水灰比和减水剂用量的关系，确定所需裹浆厚度对应的水灰比和减水剂用量。本发明的浆体设计方法适用于不同粒径、不同表面纹理的骨料，能制备出强度、透水性等工作性能较好的多孔混凝土。

Description

一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法
技术领域
本发明涉及多孔混凝土配制技术领域。
背景技术
多孔混凝土因其孔隙率高、透水性好等特征，在边坡工程中有着广泛的应用。多孔混凝土是一种无细骨料的开级配混凝土，其工作性能与水泥浆体有密切关系。首先，骨料之间水泥浆体的连接强度直接决定了多孔混凝土的强度。其次，浆体体积和骨料孔隙体积的关系决定了多孔混凝土的理论孔隙率。更为关键的是，水泥浆体在骨料表面形成一定厚度的稳定裹浆层而不至滴落是多孔混凝土强度和透水性能的保证。
目前多孔混凝土配合比设计主要依据《透水水泥混凝土路面技术规程》CJJ/T135，根据骨料的紧密堆积密度和设计孔隙率计算单位体积骨料用量和浆体体积，设定水灰比之后计算胶凝材料和用水量，从而确定最终的配合比。其中，水灰比的设定主要依据工程经验值或多次试验试错的方法，工作量大，无法保证设计浆层厚度和实际浆层厚度相吻合。因此得到的混凝土孔隙率和透水性变化较大。本发明提出一种基于裹浆厚度的混凝土浆体设计方法，保证了设计混凝土能满足强度、孔隙率、透水性等多种工作性能要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，更好地保证多孔混凝土的强度、孔隙率、透水性等工作性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
1.一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，其特征在于，包含以下步骤：
①根据已知的骨料表观密度和骨料级配，计算骨料比表面为骨料平均直径，单位m，单位kg/m3，单位m2/kg。
②根据已知的单位体积混凝土中骨料质量，计算单位体积混凝土内骨料总表面积
，单位为kg，单位为m2。
③根据骨料孔隙率和混凝土设计孔隙率，计算单位体积混凝土内浆体体积。
，单位m3。
④计算骨料实际裹浆厚度
，APT单位mm。
⑤计算理想裹浆厚度IPT
IPT=k*APT+b
k和b为回归系数，
IPT为水泥浆体在垂直光滑表面上形成的理想裹浆厚度，单位mm。
⑥在常用水灰比范围内，选择符合所需IPT值的水灰比和外加剂用量组合
IPT=k1+k2w/c+k3SP+k4SP2
w/c为水灰比，SP为外加剂用量，用水泥质量的百分数表示，单位%。
其中，所述步骤④中所述的APT测量方法为：
①选择平均直径的骨料，浸水24小时，并将表面水分擦干，称重；
②足量水泥浆体与骨料混合，搅拌60s；
③混合物轻放在合适孔径（如2mm）的筛上静置2min左右，直到多余浆体自由滴落；
④将骨料再次称重，则APT=，
为浆体密度。
其中，所述步骤⑤中所述的IPT测量方法为：
①直径为的聚乙烯实心管浸水，取出后用湿布擦去表面水滴，称重为；
②容器中倒入适量浆体，聚乙烯管垂直插入浆体，并在11-13s内均匀转动25圈；
③缓慢取出塑料管，保持垂直状态，直至无水泥浆体滴落；
④ 擦去塑料棒底部浆体，再次称重，塑料棒上裹浆高度为，
则IPT=，
为浆体密度。
其中，所述步骤⑤中拟合方程的回归系数k和b的取值为，w/c=0.23时，k=2.48，b=-0.32；w/c=0.27时， k=3.26，b=-0.36；w/c=0.32时，k=3.37，b=-0.17；w/c=0.37时，k=3.14，b=-0.13；其他水灰比值时的回归方程可同样拟合得到。
其中，所述步骤⑥中所述水灰比范围为0.2-0.4。
其中，所述步骤⑥中所述IPT和w/c、SP的关系方程通过响应曲面分析得到，IPT=4.8-9.5w/c-9.0SP+8SP2。
有益效果：
1.本发明根据实测的裹浆厚度确定水灰比和减水剂用量，计算得到的浆体体积更符合实际搅拌结果，能有效减少滴浆，保证多孔混凝土的孔隙率和透水性。
2.本发明提出的浆体设计方法不仅适用于水泥基材料，对其他改性胶结材料同样适用，有较广的适用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，包括如下步骤：
1.测量骨料表观密度2500kg/m3，骨料粒径2.36-4.75mm，
则计算骨料比表面积=0.718m2/kg
2.根据骨料堆积密度，确定单位体积混凝土所需骨料质量1450kg
则计算单位体积混凝土内骨料总表面积=1041m2
3.混凝土设计孔隙率20%，测量骨料孔隙率42%
则，浆体体积=0.22
4.实际裹浆厚度=0.21mm
5.选w/c=0.23,则理想裹浆厚度IPT=2.48*0.21-0.32=0.2mm
6.根据IPT=4.8-9.5w/c-9.0SP+8SP2，则SP=0.25%
实施例2
一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，包括如下步骤：
1.测量骨料表观密度2500kg/m3，骨料粒径2.36-4.75mm，
则计算骨料比表面积=0.718m2/kg
2.根据骨料堆积密度，确定单位体积混凝土所需骨料质量1450kg
则计算单位体积混凝土内骨料总表面积=1041m2
3.混凝土设计孔隙率20%，测量骨料孔隙率42%
则，浆体体积=0.22
4.实际裹浆厚度=0.21mm
5.选w/c=0.27，则理想裹浆厚度IPT=3.26*0.27-0.36=0.52mm
6.根据IPT=4.8-9.5w/c-9.0SP+8SP2，则SP=0.24%。

Claims (6)

1.一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，其特征在于，包含以下步骤：
根据已知的骨料表观密度和骨料级配，计算骨料比表面积
为骨料平均直径，单位m，单位kg/m3，单位m2/kg;
根据已知的单位体积混凝土中骨料质量，计算单位体积混凝土内骨料总表面积
，单位为kg，单位为m2;
根据骨料孔隙率和混凝土设计孔隙率，计算单位体积混凝土内浆体体积;
，单位m3;
计算骨料实际裹浆厚度
，APT单位mm;
计算理想裹浆厚度IPT
IPT=k*APT+b
k和b为回归系数，
IPT为水泥浆体在垂直光滑表面上形成的理想裹浆厚度，单位mm;
在常用水灰比范围内，选择符合所需IPT值的水灰比和外加剂用量组合
IPT=k1+k2w/c+k3SP+k4SP2
w/c为水灰比，SP为外加剂用量，用水泥质量的百分数表示，单位%。
2.根据权利要求1中所述的一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，其特征在于，步骤④中所述的APT测量方法为：
选择平均直径的骨料，浸水24小时，并将表面水分擦干，称重；
足量水泥浆体与骨料混合，搅拌60s；
混合物轻放在合适孔径（如2mm）的筛上静置2min左右，直到多余浆体自由滴落；
将骨料再次称重，则APT=，
为浆体密度。
3.根据权利要求1中所述的一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，其特征在于，步骤⑤中所述的IPT测量方法为：
直径为的聚乙烯实心管浸水，取出后用湿布擦去表面水滴，称重为；
容器中倒入适量浆体，聚乙烯管垂直插入浆体，并在11-13s内均匀转动25圈；
缓慢取出塑料管，保持垂直状态，直至无水泥浆体滴落；
擦去塑料棒底部浆体，再次称重，塑料棒上裹浆高度为，
则IPT=，
为浆体密度。
4.根据权利要求1中所述的一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，其特征在于，步骤⑤中拟合方程的回归系数k和b的取值为，w/c=0.23时，k=2.48，b=-0.32；w/c=0.27时， k=3.26，b=-0.36；w/c=0.32时，k=3.37，b=-0.17；w/c=0.37时，k=3.14，b=-0.13；其他水灰比值时的回归方程可同样拟合得到。
5.根据权利要求1中所述的一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，其特征在于，步骤⑥中所述水灰比范围为0.2-0.4。
6.根据权利要求1中所述的一种基于裹浆厚度的多孔混凝土浆体设计方法，其特征在于，步骤⑥中所述IPT和w/c、SP的关系方程通过响应曲面分析得到，IPT=4.8-9.5w/c-9.0SP+8SP2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111645188A (zh) * 2020-07-09 2020-09-11 上海市建筑科学研究院有限公司 一种基于水泥浆体包裹骨料的再生骨料透水混凝土配制方法
CN114716171A (zh) * 2022-03-23 2022-07-08 上海市市政规划设计研究院有限公司 多孔炉渣再生改性方法
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