CN114944205B - 一种混凝土配合比优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土配合比优化方法，包括以下步骤：计算基准配合比的浆骨比为基准浆骨比；通过调整减水剂掺量维持规定的坍落度，单方用水量依次递降，得到不同浆骨比配合比；对照试验，进行混凝土拌合物黏度系数试验，利用斯托克斯粘度定律计算黏度系数；比较上述不同浆骨比混凝土拌合物黏度系数，最小值对应的配合比为最优配合比。本发明能够在混凝土拌合物状态下评判出最优配合比，比起硬化后的龄期指标，节约了时间及工作量。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种混凝土配合比优化方法。
背景技术
混凝土配合比设计是混凝土工程中很重要的一项工作，它直接影响到混凝土的顺利施工、混凝土工程的质量和混凝土工程的成本。
目前所用混凝土配合比方法，包括以下步骤：第一步，计算试配强度；第二步，计算水胶比；第三步，查表选取用水量和砂率；第四步，是根据试拌情况进行水胶比及材料整体用量同幅度调整。该方法设计出的配合比记为基准配合比。
在此配合比设计标准中，倾向可行性设计，未考虑骨料粒形、表面结构和吸水率等因素的影响，导致配合比用水量、水泥等胶凝材料的多用，引起混凝土耐久性的降低及配合比成本的不经济。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土配合比优化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混凝土配合比优化方法，包括以下步骤：
a)计算基准配合比的浆骨比：
首先根据配合比组成材料的质量，通过密度换算成组成材料的体积；然后再对水、外加剂、水泥和矿物掺合料的体积之和与粗细骨料体积之和的比值计算出浆骨比；
b)通过调整减水剂掺量维持规定的坍落度(120mm±20)，单方用水量依次递降，每次用水量减少3kg～5kg，同时保持水胶比不变，设计新的配合比，进行试配，直至拌合物离析为止，进而得到不同浆骨比配合比；
c)选取步骤b)所得浆骨比和与步骤a)所得基准浆骨比组成对照试验，进行混凝土拌合物黏度系数试验，利用斯托克斯粘度定律计算黏度系数：
μ＝2R2ρgt/(9h)
式中R为乒乓球半径，单位m；ρ为混凝土密度，单位kg/m3；g为重力加速度，单位9.8m/s2；t为上浮时间，单位s；h为振实后混凝土高度，单位m；
d)对照试验：首先步骤b)根据选取多个的浆骨比，分别配置混凝土；根据步骤a)中基准浆骨比，配置混凝土；
e)准备多个圆柱形试样桶，在每个圆柱形试样桶内放入乒乓球一只，将步骤d)配置的混凝土，分别分两层浇筑在圆柱形容器内，每层的浇筑高度为115-125mm，浇筑后每层插捣25下，在插捣过程中不碰触乒乓球；
f)将插捣后的试样桶，分别放在振动台上进行振动，当乒乓球上浮至表面是，记下混凝土高度h和时间t，然后根据斯托克斯粘度定律计算出不同浆骨比规定坍落度下黏度系数；
公式：μ＝2R2ρgt/(9h)
g)比较上述不同浆骨比混凝土拌合物黏度系数，最小值对应的配合比为最优配合比，此时配合比的浆骨比为最佳值，在此前提下，混凝土强度等力学性能具有最大值。
优选的，所述圆柱形试样桶的直径为234mm，所述乒乓球的直径为40mm。
优选的，所述步骤e)中分别分两层浇筑在圆柱形容器内，每层浇筑高度为117mm。
本发明的技术效果和优点：
1.本发明在混凝土拌合物状态下评判出最优配合比，比起硬化后的龄期指标，节约了时间及工作量。
2.本发明解决了引起混凝土耐久性的降低及配合比成本的不经济的问题，节约了水泥等胶凝材料，保证了混凝土的耐久性。
3.可以改变混凝土技术人员的常规思维，胶凝材料用量与强度并非一直线性关系。
附图说明
图1为本发明的流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1示出了本发明一种混凝土配合比优化方法的具体实施方式：包括以下步骤
a)计算基准配合比的浆骨比：
首先根据配合比组成材料的质量，通过密度换算成组成材料的体积；然后再对水、外加剂、水泥和矿物掺合料的体积之和与粗细骨料体积之和的比值计算出浆骨比；
b)通过调整减水剂掺量维持规定的坍落度(120mm±20)，单方用水量依次递降，每次用水量减少3kg～5kg，同时保持水胶比不变，设计新的配合比，进行试配，直至拌合物离析为止，进而得到不同浆骨比配合比；
c)选取步骤b)所得浆骨比和与步骤a)所得基准浆骨比组成对照试验，进行混凝土拌合物黏度系数试验，利用斯托克斯粘度定律计算黏度系数：
μ＝2R2ρgt/(9h)
式中R为乒乓球半径，单位m；ρ为混凝土密度，单位kg/m3；g为重力加速度，单位9.8m/s2；t为上浮时间，单位s；h为振实后混凝土高度，单位m；
d)对照试验：首先步骤b)根据选取多个的浆骨比，分别配置混凝土；根据步骤a)中基准浆骨比，配置混凝土；
e)准备多个圆柱形试样桶，在每个圆柱形试样桶内放入乒乓球一只，将步骤d)配置的混凝土，分别分两层浇筑在圆柱形容器内，每层的浇筑高度为115-125mm，浇筑后每层插捣25下，在插捣过程中不碰触乒乓球；
f)将插捣后的试样桶，分别放在振动台上进行振动，当乒乓球上浮至表面是，记下混凝土高度h和时间t，然后根据斯托克斯粘度定律计算出不同浆骨比规定坍落度下黏度系数；
公式：μ＝2R2ρgt/(9h)
g)比较上述不同浆骨比混凝土拌合物黏度系数，最小值对应的配合比为最优配合比。
以C80PHC管桩配合比为例子，按照上述方案，基准及优化后的配合比及拌合物黏度系数见表1。
不同浆骨比的C80管桩混凝土配合比黏度系数测试试结果
表1
申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开的范围之内。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种混凝土配合比优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)计算基准配合比的浆骨比，记为基准浆骨比；
首先根据配合比组成材料的质量，通过密度换算成组成材料的体积；然后再对水、外加剂、水泥和矿物掺合料的体积之和与粗细骨料体积之和的比值计算出浆骨比；
b)通过调整减水剂掺量维持规定的坍落度，单方用水量依次递降，每次用水量减少3kg～5kg，同时保持水胶比不变，设计新的配合比，进行试配，直至拌合物离析为止，进而得到不同浆骨比配合比；
c)选取步骤b)所得浆骨比和与步骤a)所得基准浆骨比组成对照试验，进行混凝土拌合物黏度系数试验，利用斯托克斯粘度定律计算黏度系数：
μ＝2R2ρgt/(9h)
式中R为乒乓球半径，单位m；ρ为混凝土密度，单位kg/m3；g为重力加速度，单位9.8m/s2；t为上浮时间，单位s；h为振实后混凝土高度，单位m；
d)对照试验：首先步骤b)根据选取多个的浆骨比，分别配置混凝土；根据步骤a)中基准浆骨比，配置混凝土；
e)准备多个圆柱形试样桶，在每个圆柱形试样桶内放入乒乓球一只，将步骤d)配置的混凝土，分别分两层浇筑在圆柱形容器内，每层的浇筑高度为115-125mm，浇筑后在全面上每层插捣25下，在插捣过程中不碰触乒乓球；
f)将插捣后的试样桶，分别放在振动台上进行振动，当乒乓球上浮至表面是，记下混凝土高度h和时间t，然后根据斯托克斯粘度定律计算出不同浆骨比规定坍落度下黏度系数：
μ＝2R2ρgt/(9h)；
g)比较上述不同浆骨比混凝土拌合物黏度系数，最小值对应的配合比为最优配合比。
2.根据权利要求1所述的混凝土配合比优化方法，其特征在于，所述圆柱形试样桶的直径为234mm，所述乒乓球的直径为40mm。
3.根据权利要求1所述的混凝土配合比优化方法，其特征在于，所述步骤e)中分别分两层浇筑在圆柱形容器内，每层浇筑高度为117mm。
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