CN113609709B - 一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，首先根据配制强度确定出水胶比，再根据每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量和水胶比确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，然后根据砂率、每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土拌合物的设定量确定出每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，从而得到最终的配合比，实验表明，按照本发明提供的配合比设计方法配制的氯氧镁水泥混凝土，其抗压强度能够满足应用需求，推广了氯氧镁水泥混凝土的应用。

Description

一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法。
背景技术
氯氧镁水泥(Magnesium Oxychloride Cement，MOC)是以一定浓度氯化镁溶液拌合轻烧氧化镁粉而形成的气硬性胶凝材料。相比传统的普通硅酸盐材料，氯氧镁水泥具有较强和易性、轻质、导热低、无需水养护等特性。随着近些年氯氧镁水泥在盐湖或海水副产镁盐的综合利用、消耗固体废弃物以及氯氧镁水泥生命周期的绿色环保性等方面的优势，以氯氧镁水泥为基料的建筑材料，例如氯氧镁水泥混凝土，得到快速发展。
配合比设计是混凝土应用的前提，相关技术中，只有针对普通硅酸盐水泥混凝土的配合比设计方法，而由于氯氧镁水泥混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土在材料组成上存在一定差异，若仍采用传统的针对普通硅酸盐水泥混凝土的配合比设计方法对氯氧镁水泥混凝土进行配合比设计，容易导致设计出的混凝土强度无法满足应用需求。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提出一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，使设计出的混凝土强度满足应用需求，推广氯氧镁水泥混凝土的应用。
本发明提出一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，包括以下步骤：
(1)确定氯氧镁水泥混凝土的配制强度，计算公式如下：ft＝fk+aσ；
式中，ft表示氯氧镁水泥混凝土的配制强度，单位MPa；fk表示设计强度等级值，单位MPa；a表示线性系数；σ表示氯氧镁水泥混凝土强度标准差，单位MPa；
(2)确定氯氧镁水泥混凝土水胶比，计算公式如下：ft＝C×fe(D-F)；
式中，C、F表示回归系数；fe表示氯氧镁水泥混凝土在预设时间的抗压强度实测值，单位MPa；D表示氯氧镁水泥混凝土水胶比；
(3)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量；
(4)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，计算公式如下：Q＝M0/D；
式中，Q表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，单位kg·m3；M0表示每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量，单位kg·m3；
(5)确定砂率；
(6)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，计算公式如下：
Q+M0+M1+M2＝N；S＝M1/(M1+M2)；
其中，M1表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量，单位kg·m3；M2表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的粗骨料用量，单位kg·m3；N表示每立方米氯氧镁水泥混凝土拌合物的设定量，单位kg·m3；S表示砂率；
(7)按计算的配合比进行试配，根据实测表观密度，校核各材料用量，得到最终设计配合比。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，在所述步骤(1)中，当设计强度等级值fk小于等于C20时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取2MPa；当设计强度等级值fk大于C20、且小于等于C35时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取3MPa；当设计强度等级值fk大于C25、且小于等于C60时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取4MPa。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，在所述步骤(2)中，所述预设时间包括28d、32d以及36d。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，在所述步骤(3)中，确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量的方法具体包括：
根据施工要求的坍落度和已知的粗骨料的最大粒径确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量的计算公式为：
Figure BDA0003247214740000031
其中，
Figure BDA0003247214740000032
表示统计学上的每立方米氯氧镁水泥混凝土的平均用水量，St表示坍落度，dc为已知的粗骨料的最大粒径，d0为粗骨料的基准粒径。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，在所述步骤(5)中，确定砂率的方法具体包括如下步骤：
对于坍落度小于等于70mm的混凝土，根据氯氧镁水泥混凝土水胶比和已知的粗骨料的最大粒径确定第一砂率。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，在所述步骤(5)中，所述第一砂率的计算公式为：
Figure BDA0003247214740000033
其中，S1表示第一砂率，S0表示基础砂率，λ1与λ2分别为第一权重系数以及第二权重系数，dc为已知的粗骨料的最大粒径，d0为粗骨料的基准粒径。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，在所述步骤(5)中，确定砂率的方法还包括如下步骤：
对于坍落度大于70mm的混凝土，采用如下公式计算第二砂率：
S2＝(1+E×0.05)×S1；
E＝(St-70mm)/10mm；
式中，S1表示第一砂率；S2表示第二砂率；St表示坍落度，单位mm；E为中间量。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，在所述步骤(7)中，所述根据实测表观密度校核各材料用量的方法包括如下步骤：
根据所述实测表观密度ρc与统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000044
计算得到一校正比例系数；
根据所述实测表观密度ρc与统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000045
之间的大小关系，以及所述校正比例系数对氯氧镁水泥混凝土水胶比、每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量进行校正。
所述一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其中，所述校正比例系数γ表示为：
Figure BDA0003247214740000041
对各物料进行校正的方法包括如下步骤：
当判断到所述实测表观密度ρc大于所述统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000042
则按照所述校正比例系数γ对应提高每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量以及氯氧镁水泥混凝土水胶比，按照所述校正比例系数γ对应降低每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量；
当判断到所述实测表观密度ρc小于所述统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000043
则按照所述校正比例系数γ对应提高每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，按照所述校正比例系数γ对应降低每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量以及氯氧镁水泥混凝土水胶比。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，首先根据配制强度确定出水胶比，再根据每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量和水胶比确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，然后根据砂率、每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土拌合物的设定量确定出每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，从而得到最终的配合比，实验表明，按照本发明提供的配合比设计方法配制的氯氧镁水泥混凝土，其抗压强度能够满足应用需求，推广了氯氧镁水泥混凝土的应用。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明提出的氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明提出一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，包括以下步骤：
(1)确定氯氧镁水泥混凝土的配制强度，计算公式如下：ft＝fx+aσ；
式中，ft表示氯氧镁水泥混凝土的配制强度，单位MPa；fk表示设计强度等级值，单位MPa；a表示线性系数；σ表示氯氧镁水泥混凝土强度标准差，单位MPa，线性系数根据实际试验情况选取。
具体的，当设计强度等级值fk小于等于C20时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取2MPa；当设计强度等级值fk大于C20、且小于等于C35时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取3MPa；当设计强度等级值fk大于C25、且小于等于C60时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取4MPa。
(2)确定氯氧镁水泥混凝土水胶比，计算公式如下：ft＝C×fe(D-F)；
式中，C、F表示回归系数；fe表示氯氧镁水泥混凝土在预设时间的抗压强度实测值，单位MPa；D表示氯氧镁水泥混凝土水胶比。其中，回归系数C、F根据实际试验情况选取。
其中，所述预设时间包括28d、32d以及36d。在本实施例中，预设时间为28d，即fe表示氯氧镁水泥混凝土在28d的抗压强度实测值。
(3)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量。
具体的，根据施工要求的坍落度和已知的粗骨料的最大粒径确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量。
其中，每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量的计算公式为：
Figure BDA0003247214740000061
其中，
Figure BDA0003247214740000062
表示统计学上的每立方米氯氧镁水泥混凝土的平均用水量，St表示坍落度，dc为已知的粗骨料的最大粒径，d0为粗骨料的基准粒径
(4)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，计算公式如下：Q＝M0/D；
式中，Q表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，单位kg·m3；M0表示每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量，单位kg·m3。
(5)确定砂率。
具体的，对于坍落度小于等于70mm的混凝土，根据氯氧镁水泥混凝土水胶比和已知的粗骨料的最大粒径确定第一砂率。
第一砂率的计算公式为：
Figure BDA0003247214740000071
其中，S1表示第一砂率，S0表示基础砂率，λ1与λ2分别为第一权重系数以及第二权重系数，dc为已知的粗骨料的最大粒径，d0为粗骨料的基准粒径。
对于坍落度大于70mm的混凝土，采用下式计算第二砂率：
S2＝(1+E×0.05)×S1；
E＝(St-70mm)/10mm；
式中，S1表示第一砂率；S2表示第二砂率；St表示坍落度，单位mm；E为中间量。
(6)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，计算公式如下：
Q+M0+M1+M2＝N；S＝M1/(M1+M2)；
其中，M1表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量，单位kg·m3；M2表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的粗骨料用量，单位kg·m3；N表示每立方米氯氧镁水泥混凝土拌合物的设定量，单位kg·m3；S表示砂率。
(7)按计算的配合比进行试配，根据实测表观密度，校核各材料用量，得到最终设计配合比。
在本步骤中，根据实测表观密度校核各材料用量的方法包括：
a1、根据实测表观密度ρc与统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000072
计算得到一校正比例系数；
b1、根据所述实测表观密度ρc与统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000073
之间的大小关系，以及所述校正比例系数对氯氧镁水泥混凝土水胶比、每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量进行校正。
具体的，校正比例系数γ表示为：
Figure BDA0003247214740000081
其中，在实际应用中，对各物料进行校正的方法包括如下步骤：
a2、当判断到所述实测表观密度ρc大于所述统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000082
则按照所述校正比例系数γ对应提高每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量以及氯氧镁水泥混凝土水胶比，按照所述校正比例系数γ对应降低每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量；
b2、当判断到所述实测表观密度ρc小于所述统计学平均表观密度
Figure BDA0003247214740000083
则按照所述校正比例系数γ对应提高每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，按照所述校正比例系数γ对应降低每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量以及氯氧镁水泥混凝土水胶比。
下面以一具体示例对上述氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法进行说明。
以制作混凝土柱为例，要求：混凝土设计强度等级为C50，坍落度为30mm～50mm，在此基础上确定配合比。
首先，确定氯氧镁水泥混凝土的配制强度，计算公式如下：ft＝fk+aσ＝50MPa+1.578*4MPa＝56.312MPa。
然后，确定氯氧镁水泥混凝土水胶比，具体的，氯氧镁水泥混凝土在预设时间的抗压强度实测值fe为62.35MPa，回归系数C、F分别选取5.64、0.12，得出水胶比D＝0.28。
根据施工要求的坍落度和已知的粗骨料的最大粒径计算得到每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量M0为135kg·m3，进而得出每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量Q为482.14kg·m3。
由于坍落度为30mm～50mm，小于等于70mm，实际试验情况，通过计算方式得出的砂率为0.35。
本实施例中，每立方米氯氧镁水泥混凝土拌合物的设定量N为1860.5kg·m3；进而确定出每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量M1为435.176kg·m3，粗骨料用量M2为808.184kg·m3。
综上，经上述配合比设计得出，每立方米氯氧镁水泥混凝土的材料用量为：
水泥482.14kg，水135kg，细骨料435.176kg，粗骨料808.184kg。
根据该配合比，制成混凝土标准试件，将其放在20±2℃、相对湿度60％±5％的条件下养护28d，实测标准试件的抗压强度为57.624MPa，高于氯氧镁水泥混凝土的配制强度ft，能够满足实际应用需求。
综上，根据本发明提供的氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，首先根据配制强度确定出水胶比，再根据每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量和水胶比确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，然后根据砂率、每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土拌合物的设定量确定出每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，从而得到最终的配合比，实验表明，按照本发明提供的配合比设计方法配制的氯氧镁水泥混凝土，其抗压强度能够满足应用需求，推广了氯氧镁水泥混凝土的应用。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定氯氧镁水泥混凝土的配制强度，计算公式如下：ft＝fk+aσ；
式中，ft表示氯氧镁水泥混凝土的配制强度，单位MPa；fk表示设计强度等级值，单位MPa；a表示线性系数；σ表示氯氧镁水泥混凝土强度标准差，单位MPa；
(2)确定氯氧镁水泥混凝土水胶比，计算公式如下：ft＝C×fe(D-F)；
式中，C、F表示回归系数；fe表示氯氧镁水泥混凝土在预设时间的抗压强度实测值，单位MPa；D表示氯氧镁水泥混凝土水胶比；
(3)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量；
(4)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，计算公式如下：Q＝M0/D；
式中，Q表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量，单位kg·m3；M0表示每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量，单位kg·m3；
(5)确定砂率；
(6)确定每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，计算公式如下：
Q+M0+M1+M2＝N；S＝M1/(M1+M2)；
其中，M1表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量，单位kg·m3；M2表示每立方米氯氧镁水泥混凝土的粗骨料用量，单位kg·m3；N表示每立方米氯氧镁水泥混凝土拌合物的设定量，单位kg·m3；S表示砂率；
(7)按计算的配合比进行试配，根据实测表观密度，校核各材料用量，得到最终设计配合比；
在步骤(7)中，根据实测表观密度校，核各材料用量的方法包括如下步骤：
根据所述实测表观密度ρc与统计学平均表观密度
Figure FDA0003405274130000011
计算得到一校正比例系数；
根据所述实测表观密度ρc与统计学平均表观密度
Figure FDA0003405274130000012
之间的大小关系，以及所述校正比例系数对氯氧镁水泥混凝土水胶比、每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量进行校正；
所述校正比例系数γ表示为：
Figure FDA0003405274130000021
对各物料进行校正的方法包括如下步骤：
当判断到所述实测表观密度ρc大于所述统计学平均表观密度
Figure FDA0003405274130000022
则按照所述校正比例系数γ对应提高每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量以及氯氧镁水泥混凝土水胶比，按照所述校正比例系数γ对应降低每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量；
当判断到所述实测表观密度ρc小于所述统计学平均表观密度
Figure FDA0003405274130000023
则按照所述校正比例系数γ对应提高每立方米氯氧镁水泥混凝土的水泥用量、每立方米氯氧镁水泥混凝土的细骨料用量和粗骨料用量，按照所述校正比例系数γ对应降低每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量以及氯氧镁水泥混凝土水胶比。
2.根据权利要求1所述的一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，当设计强度等级值fk小于等于C20时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取2MPa；当设计强度等级值fk大于C20、且小于等于C35时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取3MPa；当设计强度等级值fk大于C25、且小于等于C60时，氯氧镁水泥混凝土强度标准差σ取4MPa。
3.根据权利要求1所述的一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述预设时间包括28d、32d以及36d。
4.根据权利要求1所述的一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量的方法具体包括：
根据施工要求的坍落度和已知的粗骨料的最大粒径确定每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量。
5.根据权利要求4所述的一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，每立方米氯氧镁水泥混凝土用水量的计算公式为：
Figure FDA0003405274130000031
其中，
Figure FDA0003405274130000032
表示统计学上的每立方米氯氧镁水泥混凝土的平均用水量，St表示坍落度，dc为已知的粗骨料的最大粒径，d0为粗骨料的基准粒径。
6.根据权利要求1所述的一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，确定砂率的方法具体包括如下步骤：
对于坍落度小于等于70mm的混凝土，根据氯氧镁水泥混凝土水胶比和已知的粗骨料的最大粒径确定第一砂率。
7.根据权利要求6所述的一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，所述第一砂率的计算公式为：
Figure FDA0003405274130000033
其中，S1表示第一砂率，S0表示基础砂率，λ1与λ2分别为第一权重系数以及第二权重系数，dc为已知的粗骨料的最大粒径，d0为粗骨料的基准粒径。
8.根据权利要求7所述的一种氯氧镁水泥混凝土建筑砂浆的配合比设计方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，确定砂率的方法还包括如下步骤：
对于坍落度大于70mm的混凝土，采用如下公式计算第二砂率：
S2＝(1+E×0.05)×S1；
E＝(St-70mm)/10mm；
式中，S1表示第一砂率；S2表示第二砂率；St表示坍落度，单位mm；E为中间量。
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