[发明专利]一种自密实混凝土配合比设计方法

权利要求书

1.一种自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、测定和/或计算原材料的性能参数

所述原材料包括固相材料和浆体材料，所述固相材料包括粗骨料和细骨料；所述浆体材料包括胶凝材料、外加剂和水；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰；所述外加剂包括减水剂和粘度改性剂；所述性能参数包括粗骨料的密度、细骨料的密度、粗骨料的级配参数、细骨料的级配参数、粗骨料的比表面积s_ca、细骨料的比表面积s_fa、胶凝材料的密度、水的密度ρ_w、外加剂的密度ρ_ad、粗骨料的填充率PD_ca、细骨料的填充率PD_fa以及减水剂的减水率和含固量；

步骤S2、构建骨料表面过剩填充层模型，确定过剩填充层参数和原材料各组分之间的关联

构建骨料表面过剩填充层模型具体是构建过剩砂层模型以及过剩浆体模型，利用过剩砂层模型确定参数t_s，所述t_s表示粗骨料表面的过剩填充砂层厚度，用于反映固相材料在不同细骨料占比下的滚动效应，实现对粗骨料和细骨料体积比例间的关联；利用过剩浆体模型确定参数t_p，所述t_p表示粗骨料和细骨料表面的过剩浆体填充层厚度，用于反映自密实混凝土在不同浆体材料占比下的润滑效应，实现对粗骨料、细骨料和浆体体积比例间的关联；

步骤S3、确定自密实混凝土配合比

首先，根据自密实混凝土的预期性能要求，利用步骤S1中浆体材料的各组分及其性能参数确定浆体中的W/B比值和P/B比值，所述W/B比值为水与胶凝材料的比值，所述P/B比值为外加剂与胶凝材料的比值；

其次，选择同时满足自密实混凝土填充性能和间隙通过性能的t_s和t_p，并由t_s、t_p、W/B比值和P/B比值计算得到自密实混凝土的初始配合比；

然后，根据初始配合比配制 新拌混凝土，测试新拌混凝土是否满足自密实混凝土的预期性能要求；若满足预期性能要求，则初始配合比为自密实混凝土配合比；反之，调整t_s、t_p、W/B比值或P/B比值计算得到自密实混凝土的修正配合比，直至根据修正配合比配制 的新拌混凝土满足预期性能要求，此时的修正配合比为自密实混凝土配合比；

其中，所述步骤S2包括以下过程：

步骤S2.1、构建过剩砂层模型

所述过剩砂层模型具体由粗骨料和细骨料组成的固相材料堆积体构建；

在所述过剩砂层模型中：

所述细骨料包括过剩填充砂层和填充砂体，所述过剩填充砂层为细骨料形成在粗骨料表面的过剩砂层，其厚度为参数t_s；所述填充砂体为细骨料填充在粗骨料骨架空隙的填充砂；

通过表达式(S2.1-1)-(S2.1-6)计算所述细骨料的绝对体积在固相材料绝对体积的占比d_fa：

在表达式(S2.1-1)中，V_ca-solid为固相材料混合堆积体中的粗骨料绝对堆积体积；V_fa-solid为固相材料混合堆积体中的细骨料绝对堆积体积；

通过表达式(S2.1-2)计算V_ca-solid：

V_ca-solid＝U_ca·PD_ca (S2.1-2)

在表达式(S2.1-2)中，U_ca为粗骨料堆积体积；

U_ca＝U_a·λ_ca (S2.1-3)

在表达式(S2.1-3)中，U_a为固相材料堆积体的体积；λ_ca为粗骨料堆积体积在固相材料堆积体总体积中的占比；

通过表达式(S2.1-5)计算V_fa-solid：

V_fa-solid＝PD_fa·U_fa (S2.1-5)

在表达式(S2.1-5)中，U_fa为细骨料的堆积体积；

U_fa＝U_FI-fa+U_EF-fa＝U_a·λ_ca·P_void-ca+t_s·V_ca-soild·s_ca (S2.1-6)

在表达式(S2.1-6)中，U_FI-fa为填充砂体堆积体积；U_EF-fa为过剩填充砂层堆积体积；P_void-ca为粗骨料的空隙率，且P_void-ca＝1-PD_ca；

由表达式(S2.1-1)-(S2.1-6)建立d_fa与t_s的关联，进一步计算粗骨料和细骨料混合堆积体的填充率PD_tol；

步骤S2.2、构建过剩浆体模型

所述过剩浆体模型为混凝土拌合物，具体由粗骨料、细骨料和浆体材料组成的堆积体构建；

在所述过剩浆体模型中，通过表达式(S2.2-1)-(S2.2-2)计算在混凝土拌合物中粗骨料的绝对体积V_ca和细骨料的绝对体积V_fa：

V_fa＝λ_tol·V_t·PD_tol·d_fa (S2.2-1)

V_ca＝λ_tol·V_t·PD_tol·(1-d_fa) (S2.2-2)

在表达式(S2.2-1)和(S2.2-2)中，λ_tol为固相材料堆积体的体积在混凝土拌合物的总体积中的占比；V_t为混凝土拌合物的总体积；

通过表达式(S2.2-3)计算λ_tol：