[发明专利]基于晶体学理论的双级配透水混凝土骨料评估方法

说明书

本发明公开的基于晶体学理论的双级配透水混凝土骨料评估方法通过将双级配透水混凝土视为“晶体”，将双级配透水混凝土中的骨料等效为球体并视为晶体中的“质点”，基于晶体学模型计算最优组合状态下两种骨料的总体孔隙率P，同时可以评估基本单元中的等效连接点数n，最后给出两种骨料的理论质量比。这样就可以为双级配骨料的实际配比提供可靠的理论参考值，避免盲目试验，减少试验次数，提高生产效率，提高产品质量。

技术领域

本发明属于混凝土配比计算方法技术领域，具体涉及一种基于晶体学理论的双级配透水混凝土骨料评估方法。

背景技术

随着城镇化的高速发展，城市绿化面积越来越少，城市内涝、高温现象屡见不鲜，为解决这一问题，越来越多的城市选择透水混凝土作为透水铺装。透水混凝土是由骨料、水泥、水和外加剂等经过特殊工艺搅拌而成的一种无砂混凝土，由于不含砂等细骨料，它内部有均匀分布的蜂窝状孔隙，具有透气、渗水、蓄水等特殊功能。

不同于普通混凝土，透水混凝土在配合比设计时，主要追求良好的透水性和材料强度，常见的设计方法有质量法、体积法和比表面积法。其中，体积法通过控制浆体体积来控制目标孔隙率，原理简单明晰，得到了越来越多的应用。透水混凝土在使用体积法进行配合比设计时，首先应根据骨料的紧密堆积密度ρ和表观密度ρ′，从而计算得到骨料孔隙率P；然后按照路面透水性的要求，设定最终的透水混凝土目标孔隙率P_d，则水泥和水所占的体积比例则为P_W/C＝P-P_d，至此，就得到单位体积透水混凝土中各主要成分的体积百分比。由此可见，应用体积法进行透水混凝土配合比设计时，骨料的孔隙率P是一个至关重要的参数。

然而，在使用双级配骨料时，为了得到一个比较理想的骨料孔隙率P，往往需要多次调整大、小骨料的配比，分别试验测定骨料紧密堆积密度ρ和表观密度ρ′，并计算对应骨料孔隙率P，直到骨料孔隙率P值达到预期值；从而导致工作量的加、并且费时费工；另外，骨料之间存在接触点，这些接触点最终会成为透水混凝土中的连接点，并为透水混凝土提供强度，普通的体积法只能得到预期的骨料孔隙率P值，并不能直观的评估骨料之间的接触点的数目，这不利于评估透水混凝土最终强度大小。

因此，有必要寻找一种计算配透水混凝土骨料配比的评估方法，既可以预估骨料的孔隙率P，又可以评估骨料之间的接触点的数目；这样就可以为两种骨料的配比实验提供理论质量比，避免盲目试验，减少试验次数，提高生产效率，提高产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于晶体学理论的双级配透水混凝土骨料评估方法，解决了现有双级配透水混凝土在制备过程中计算强度大、生产效率低、产品强度不佳的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于晶体学理论的双级配透水混凝土骨料评估方法，包括以下步骤：

步骤1，根据晶体学理论建立模型，模型中假设双级配透水混凝土为晶体，假设双级配透水混凝土中的骨料等效为球体并作为晶体中的质点；

步骤2，将步骤1模型中的骨料根据半径大小，划分为大骨料和小骨料，设大骨料等效质点半径为R₁、小骨料等效质点半径R₂，并测量出R₁和R₂的数值；

步骤3，选取步骤1晶体中的基本单元晶胞，设晶胞的三组棱长分别为a、b、c；根据晶胞特性计算出晶胞中的大骨料等效质点数目a₁、小骨料等效质点数目a₂、大骨料等效质点周围连接点数n₁、小骨料等效质点周围连接点数n₂；结合R₁、R₂以及晶胞模型确定棱长a、b、c的数值；

步骤4，根据步骤3中参数n₁、n₂、a₁、a₂的值，计算出步骤3晶胞中等效连结点数n；