[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

说明书

本发明的一种基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，属于建筑工程混凝土技术领域。针对现有的混凝土配合比调整过程烦杂，多依赖于经验，浪费人力、物力的问题。该方法将混凝土作为粗骨料悬浮在基础砂浆而形成的悬浮液体系，通过非线性回归确定混凝土的流变学参数与其基础砂浆的流变学参数以及粗骨料体积分数之间关系式，并进一步通过计算流体力学软件建立混凝土流变学参数与其坍落度/坍落扩展度数据表，实现了流变学参数、混凝土粗骨料体积分数、坍落度/坍落扩展度三者之间的关联，为混凝土工作性的优化设计提供了科学的依据，减少了试配过程导致的人力、物力、材料的损耗与浪费，同时也为混凝土的泵送施工提供了可量化的控制参数。

技术领域

本发明属于建筑工程混凝土技术领域，特别涉及一种基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法。

背景技术

随着混凝土技术的进步，流态混凝土已经在工程中得到广泛应用。在超高层建筑中，为了满足泵送的要求，混凝土坍落度200mm以上的大流动性混凝土乃至自密实混凝土也已得到普及。混凝土的工作性对于其配制与施工有着重要影响，在混凝土配合比设计时需要根据混凝土工作性要求选取相应的配合比参数。目前，混凝土工作性指标一般为坍落度或者坍落扩展度。

在行业标准JGJ/T 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中，混凝土单方用水量是根据混凝土坍落度指标要求和粗骨料最大粒径确定的；在行业标准JGJ/T 283-2012《自密实混凝土应用技术规程》中，坍落扩展度指标要求直接则与混凝土单方粗骨料体积相关联。然而，在前述两项标准中，混凝土计算配合比均要通过试拌进行调整，只有当混凝土拌合物性能满足设计要求时才能确定基准配合比。配合比调整的过程往往比较烦杂，多依赖于经验，可能要经过多次试拌才能完成，会造成大量的人力、物力和材料的损耗与浪费。造成这种情况的根源在于用坍落度/坍落扩展度并不是混凝土的内在本质属性，虽然这种指标能够在一定程度上定性反映混凝土的流动性和填充性，但其仍然是受多种因素影响的外在表现指标。国内外大量研究表明，流变学参数(屈服应力、塑性粘度)能够精确定量地表征混凝土的流动性，属于内在本质属性。

因此，建立一套可根据混凝土流变学参数对混凝土工作性进行优化设计的方法，实现对混凝土工作性的科学调控，减少经验式调整的盲目性与随意性，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有的混凝土配合比调整的过程往往比较烦杂，多依赖于经验，可能要经过多次试拌才能完成，会造成大量的人力、物力和材料的损耗与浪费的问题。本发明的目的是提供一种基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，根据混凝土的塑性粘度和屈服应力等流变学参数对其工作性进行优化设计，满足工程施工要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于流变学参数的混凝土工作性优化设计方法，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；