[发明专利]一种基于工作性能和造价的混凝土配合比优化方法

说明书

本发明公开了一种基于工作性能和造价的混凝土配合比优化方法，所述方法包括以下步骤：以混凝土的各组分质量为设计变量，在包括所述混凝土的工作性能满足使用要求的约束条件下，确定关于所述混凝土的强度和成本的目标函数，通过所述目标函数求得所述设计变量的最优解。本发明的优点是：相比较现有方法，可同时考虑设计中的多个参数变量的影响，在保证混凝土性能的同时，降低单位强度成本；不仅适用于自密实混凝土，对普通混凝土和其他特种混凝土的配合比优化同样适用。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其是一种基于工作性能和造价的混凝土配合比优化方法。

背景技术

自密实混凝土是一种依靠自身重力流动而不需要振动压实的混凝土类型。自密实混凝土配合比设计过程中，水泥用量会提高混合物的流动性，但会导致单位体积混凝土成本提高，这对于控制工程造价是不利的。

混凝土配合比中，各种组成材料的成本有显著差别，因此需要根据混凝土性能要求对每一种材料用量进行优化，例如加入某些外加剂可以减少水泥用量，选择合适的骨料级配也可以减少水泥用量。用最小的成本实现配合比设计对于自密实混凝土等特种混凝土的发展和普及至关重要。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种基于工作性能和造价的混凝土配合比优化方法，通过建立混凝土配合比优化模型，求得混凝土各组分质量的最优解。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于工作性能和造价的混凝土配合比优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

以混凝土的各组分质量为设计变量，在包括所述混凝土的工作性能满足使用要求的约束条件下，确定关于所述混凝土的强度和成本的目标函数，通过所述目标函数求得所述设计变量的最优解。

所述设计变量包括水的质量x₁、减水剂的质量x₂、石粉的质量x₃、碎石的质量x₄、砂石的质量x₅、水泥的质量x₆；

所述目标函数包括单位体积所述混凝土的成本F₁(X)以及单位体积所述混凝土的成本F₁(X)与所述混凝土的抗压强度f_cp比值F₂(X)，其两者公式分别为：

F₁(X)＝c₁x₁+c₂x₂+c₃x₃+c₄x₄+c₅x₅+c₆x₆，

其中，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆分别为水、减水剂、石粉、碎石、砂石、水泥的单位质量成本。

所述混凝土的工作性能包括抗压强度f_cp和坍落度s_p；

所述约束条件还包括所述设计变量均分别在其上、下限值范围内；

所述约束条件公式为：

f_cp≥f_c，

s_p≥s，

x_il≤x_i≤x_iu,i＝1,2,...,6，