[发明专利]一种基于砂浆流变特性的中流动性混凝土配合比设计方法

权利要求书

1.一种基于砂浆流变特性的中流动性混凝土配合比设计方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）获取中流动性混凝土中水泥、矿物掺合料、水、细骨料、粗骨料、外加剂的初始配合比；

（2）根据步骤（1）中的初始配合比获取中流动性混凝土等效砂浆屈服应力阈值和粘度阈值；

（3）将步骤（1）中的混凝土进行砂浆流变试验，测试混凝土等效砂浆的屈服应力试验值和粘度试验值；

（4）若屈服应力实验值不大于屈服应力阈值，粘度实验值不小于粘度阈值，则此时的配合比即为中流动性混凝土配合比；

（5）若屈服应力实验值大于屈服应力阈值，或粘度实验值小于粘度阈值，则调整混凝土砂率、水灰比、外加剂掺量，重新进行步骤（3）。

2.根据权利要求1所述的一种基于砂浆流变特性的中流动性混凝土配合比设计方法，其特征是：所述步骤（1）中中流动性混凝土初始配合比通过以下步骤进行计算：

设定粗骨料包裹砂浆膜厚δ，根据公式（1）、（2）计算出1m³混凝土中粗骨料用量；

（1）

式中，V_exc——粗骨料包裹砂浆体积，m³；

V_g——粗骨料体积，m³；

ρ_a——粗骨料表观密度，kg/m³；

ρ_t——粗骨料振实密度，kg/m³；

（2）

式中，a_i%——相邻两筛之间粗骨料质量百分数；

D_i——粗骨料i的筛分粒径，m；

δ——粗骨料包裹砂浆膜厚，m；

（b）确定1m³混凝土中细骨料用量：设定砂率为β_s，计算1m³混凝土中细骨料用量V_s；

（c）确定1m³混凝土中胶凝材料和水的用量：

①设定混凝土设计强度等级，并确定混凝土水胶质量比；

②设定矿物掺合料种类及掺量；

③根据如下公式（3）、（4）、（5）计算出1m³混凝土中水泥、矿物掺合料和水的用量；

（3）

式中，V_W——水的体积，m³；

ρ_W——水的密度，kg/m³；

V_C——水泥体积，m³；

ρ_C——水泥表观密度，kg/m³；

V_ai——矿物掺合料体积，m³；

ρ_ai——矿物掺合料表观密度，kg/m³；

m_W——水的质量，kg；

m_B——胶凝材料总质量，kg；

（4）

式中，a_i%——矿物掺合料i占胶凝材料的质量百分比；

（5）

式中，α—混凝土的含气量百分数；

（d）确定1m³混凝土中外加剂的用量：根据厂家推荐掺量范围及试验经验确定外加剂掺量。

3.根据权利要求1所述的一种基于砂浆流变特性的中流动性混凝土配合比设计方法，其特征是：所述步骤（2）中砂浆屈服应力阈值为屈服应力最大值τ_max，粘度阈值为粘度最小值η_min，且通过以下公式进行计算：

（6）

式中，τ_max——中流动性混凝土等效砂浆屈服应力最大值，Pa；

Δρ——粗骨料与砂浆密度差，kg/m³；

g——重力加速度，m/s²；

r——粗骨料平均半径，m；

（7）

式中，η_min——中流动性混凝土等效砂浆粘度最小值，Pa•s；

T_f——混凝土流动时间（T_f≈7s）；

H——坍落度试验混凝土流动过程中，最上层碎石的位移阈值，m。