[发明专利]一种基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法

权利要求书

1.一种基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、将基础配合比中的粗骨料去除，配制出基础砂浆，用砂浆流变仪测得其塑性粘度μ_s和屈服应力τ_0s；

步骤二、量取若干组不同体积分数的粗骨料，保持基础配合比中的其他组分比例不变，配制成若干新拌混凝土，用混凝土流变仪测得各组新拌混凝土的塑性粘度和屈服应力；

步骤三、将测得的各组新拌混凝土的塑性粘度、粗骨料体积分数与其基础砂浆的塑性粘度按照公式(1)μ(φ)＝μ_sf(φ)进行非线性回归，式中，φ为粗骨料在混凝土中的体积分数，μ_s为基础砂浆的塑性粘度，f(φ)为非线性函数，μ(φ)为混凝土对应于粗骨料体积分数为φ时的塑性粘度；

步骤四、将测得的各组新拌混凝土的屈服应力、粗骨料体积分数与其基础砂浆的屈服应力按照公式(2)τ₀(φ)＝τ_0s g(φ)进行非线性回归，式中，τ_0s为基础砂浆的屈服应力，g(φ)为非线性函数，τ₀(φ)为混凝土对应于粗骨料体积分数为φ时的屈服应力；

步骤五、在步骤二确定的粗骨料体积分数范围内，按照粗骨料体积分数一定增幅得到一系列体积分数，分别代入公式(1)和公式(2)，得到不同粗骨料体积分数时对应的混凝土的塑性粘度和屈服应力，将这两个流变学参数作为输入数据，利用计算流体力学软件对混凝土坍落度/坍落扩展度进行数值模拟，得到不同粗骨料体积分数时的坍落度/坍落扩展度数据表；

步骤六、按照所需要的混凝土坍落度/坍落扩展度选用相应的粗骨料体积分数，实现从流变学参数到混凝土工作性的优化设计。

2.根据权利要求1所述的基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，其特征在于：所述步骤二中分别量取基础配合比中粗骨料体积的80％、90％、100％、110％、120％。

3.根据权利要求1所述的基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，其特征在于：所述步骤五中一定增幅为2％。

4.一种基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：预设基础配合比中粗骨料的体积分数为0.4，要求混凝土坍落扩展度700±50mm；

步骤二：将粗骨料去除后配制出基础砂浆，测得其塑性粘度为0.9Pa·s，屈服应力为8.2Pa；

步骤三：分别按粗骨料体积分数0.32、0.36、0.4、0.44、0.48，保持基础配合比中的其他组分比例不变，配制成混凝土，测得各组混凝土的塑性粘度分别为7.3Pa·s、13.8Pa·s、31.1Pa·s、53.9Pa·s、164.3Pa·s，各组混凝土的屈服应力分别为18.2Pa、26.1Pa、35.9Pa、52.5Pa、93.6Pa；

步骤四：将测得的各组新拌混凝土的塑性粘度、粗骨料体积分数与其基础砂浆的塑性粘度按照公式(1)μ(φ)＝μ_sf(φ)进行非线性回归，得到，f(φ)＝(1-1.78φ)^-2.72，R²＝0.9974，因此μ(φ)＝0.9×(1-1.78φ)^-2.72；

步骤五：将测得的各组新拌混凝土的屈服应力、粗骨料体积分数与其基础砂浆的屈服应力按照公式(2)τ₀(φ)＝τ_0sg(φ)进行非线性回归，得到g(φ)＝(1-1.88φ)^-1.04，R²＝0.9953，因此τ₀(φ)＝8.2×(1-1.88φ)^-1.04；

步骤六：在0.32～0.48范围内，按照粗骨料体积分数2％的增幅得到一系列体积分数，分别代入公式(1)和公式(2)，得到不同粗骨料体积分数时对应的混凝土的塑性粘度和屈服应力，利用Fluent软件对混凝土坍落度/坍落扩展度进行数值模拟，得到不同粗骨料体积分数时的坍落度/坍落扩展度数据表；

步骤七：按照混凝土坍落扩展度700±50mm的要求，根据步骤五的数据表，从而得出混凝土粗骨料体积分数选择范围为0.34～0.38。

5.根据权利要求4所述的基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，其特征在于：所述混凝土由水泥、水、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、黄砂、粗骨料组成，其配合比(kg/m³)为：