一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115954066A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211592395.X(22)申请日2022.12.13(71)申请人长江水利委员会长江科学院地址430010湖北省武汉市黄浦大街23号申请人安徽省引江济淮工程有限公司(72)发明人董芸李杨沈思朝裴看元汪健吕强陈正旵严建军李明霞颉志强(74)专利代理机构武汉楚天专利事务所42113专利代理师杨宣仙(51)Int.Cl.G16C60/00(2019.01)G16C20/30(2019.01)G06F30/20(2020.01)G06F113/26(2020.01)权利要求书3页说明书10页附图2页(54)发明名称一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法(57)摘要本发明提供了一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法。所述方法根据原材料的类型和品质、混凝土技术指标要求、纤维类型和掺量等内容的变化情况，通过对水胶比、纤维掺量、砂率、用水量、水泥类型影响系数、掺合料影响系数等参数的计算，实现混凝土强度增长与变形发展的协调统一，从而达到提高混凝土抗裂性能的目的。相比现有技术和方法，本申请能大幅减少试验工作量，提高配合比设计效率，改善混凝土的抗裂性能，并能够为混凝土专家支持系统、预警系统等智能化技术的开发提供算法支持。CN115954066ACN115954066A权利要求书1/3页1.一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法，其特征在于所述混凝土是由水、水泥、掺合料、细骨料、粗骨料、减水剂、引气剂和聚合物纤维配制而成；所述混凝土中各个原料的添加量按照以下步骤计算得到：(1)根据混凝土的设计强度等级、掺合料类型、活性特性和水泥类型，按照以下计算出混凝土的推荐水胶比：上式中：fc,k为混凝土强度等级相对应的抗压强度特征值，MPa；fc为混凝土的计算抗压强度，MPa；e为自然数，e＝2.718；p为混凝土的抗压强度保证率，％；Cm为掺合料掺量，％；Hm为掺合料28d抗压强度活性指数，％，纯水泥体系为1.0；γ1为掺合料掺量影响系数；γ2为水泥类型影响系数；w/b为计算的混凝土推荐水胶比；int()为取整函数，即是只保留计算结果的整数位，并舍去计算结果的小数部分；(2)根据聚合物纤维的纤维弹性模量、纤维变形能力、纤维长度、纤维直径以及步骤(1)中的计算的混凝土计算抗压强度fc按照以下公式计算出聚合物纤维掺量：3上式中：ft为混凝土的抗拉强度，MPa；CF为聚合物纤维掺量，kg/m；3l为纤维的长度，mm；d为纤维的直径，μm；ρF为纤维的密度，kg/m；EF为纤维的弹性模量，GPa；εF为纤维的变形能力，％；(3)根据混凝土坍落度、减水剂的减水率、细骨料的细度模数按照以下公式计算出用水量mW和砂率s：3上式中：T为混凝土的坍落度，mm；mw为用水量，kg/m；q为减水剂的减水率，％；s为混凝土砂率，％；FM为细骨料的细度模数；(4)根据混凝土中水泥、掺合料、细骨料、粗骨料原材料的密度及步骤(3)中计算的用水2CN115954066A权利要求书2/3页量mw，计算出单位体积混凝土中各原材料的用量：33上式中：mc为水泥的用量，kg/m；mm为掺合料的用量，kg/m；33ms为细骨料的用量，kg/m；mg为粗骨料的用量，kg/m；s为混凝土的砂率，％；33ρc为原材料中水泥的密度，kg/m；ρm为原材料中掺合料的密度，kg/m；33ρs为原材料中细骨料的密度，kg/m；ρg为原材料中粗骨料的密度，kg/m；(5)根据混凝土中减水剂的掺量Cj、引气剂的掺量Cy和混凝土水胶比w/b按照以下公式计算出减水剂和和引气剂的用量：33上式中：mj为混凝土减水剂的用量，kg/m；my为混凝土引气剂的用量，kg/m；Cj为混凝土减水剂的掺量，％；Cy为混凝土引气剂的掺量，％。2.根据权利要求1所述的一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法，其特征在于：所述细骨料为人工砂，细度模数FM为2.3～2.8；所述粗骨料为人工碎石，由粒径5～20mm和粒径20～40mm的两种规格的石子按质量比例混合而成，混合比例为m5‑20:m20‑40＝1.00～1.22。3.根据权利要求1所述的一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法，其特征在于：所述混凝土的设计强度等级分别为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50和C55，相应的标称抗压强度值分别为15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa和55MPa。4.根据权利要求1所述的一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法，其特征在于：所述混凝土的抗压强度保证率取值范围是70％～97.7％。5.根据权利