[发明专利]基于骨料粒形的机制砂自密实混凝土配合比定量设计方法

说明书

本发明涉及一种基于骨料粒形的机制砂自密实混凝土配合比定量设计方法，包括步骤：1)测定配比原材料的性能；2)获取机制砂和粗骨料的球体类似度，计算粒形函数；3)根据机制砂和粗骨料的粒形函数确定单位体积混凝土中组分间的体积分数关系；4)根据设计强度计算水胶比；5)确定石粉用水量；6)根据单位体积混凝土中组分间关系确定各组分质量；7)根据工作性要求调整外加剂用量；8)根据强度调整粉煤灰掺量，重复过程5)～8)，直至满足强度要求。与现有技术相比，本发明具有方法简单明确、省时省力、具有较好的坍落度、扩展度和粘聚性等优点。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种基于骨料粒形的机制砂自密实混凝土配合比定量设计方法。

背景技术

自密实混凝土拌合物由于具有较高的流动性并在混凝土的浇筑过程中不会发生离析、泌水，能够在不经过振捣的情况下完全依靠自身重力作用实现密实填充的特点，已在我国大量基础建设和民用建设中得到广泛应用。随着河砂资源的匮乏以及混凝土可持续发展认识的逐步提高，机制砂逐步替代河砂成为混凝土可持续发展的必然趋势。因由机械破碎而成，机制砂具有无规则的颗粒形状，且含有大量的石粉(粒径75μm)，这些特征使得机制砂自密实混凝土的性能受机制砂特征的影响尤为显著，与河砂混凝土相比，机制砂混凝土易泌水、离析且粘度较大。

骨料粒形对自密实混凝土工作性影响显著，但已有的自密实混凝土配合比设计方法均没有考虑骨料粒形的影响。此外，石粉存在于机制砂中，砂率的变化意味着混凝土中石粉掺量的变化，也即为拌合物中浆体含量的变化，因此机制砂自密实混凝土配合比更为复杂。实际工程中，机制砂自密实混凝土配合比设计主要以经验为依据，所需配合比往往需要经过大量的试验工作方能获取，耗时耗力。因此，提出基于骨料粒形的机制砂自密实混凝土配合比设计方法，以指导制备性能优异的混凝土重要而迫切。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于骨料粒形的机制砂自密实混凝土配合比定量设计方法，该方法无需大量实际试验即可成功配比出符合要求的机制砂自密实混凝土，方法简单明确、省时省力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于骨料粒形的机制砂自密实混凝土配合比定量设计方法，该方法具体包括如下步骤：

S1：测定配比原材料的性能，包括水泥表观密度、粉煤灰表观密度、石粉表观密度、机制砂颗粒的表观密度、机制砂颗粒的堆积密度、粗骨料的表观密度、粗骨料的堆积密度以及机制砂中的石粉含量。

S2：测定机制砂的球体类似度和粗骨料的球体类似度，并计算机制砂和粗骨料的粒形函数。

机制砂的球体类似度与粗骨料的球体类似度的获取过程包括：

a)利用相机从多个方向对机制砂颗、粗骨科进行拍照，获取机制砂颗粒、粗骨科的各方向的数码影像；

b)对数码影像进行预处理为二维影像；

c)获取同一机制砂颗粒、同一粗骨科在各方向二维影像中的圆形度，根据各方向的圆形度获取该机制砂颗粒、粗骨科的球体类似度。

球体类似度Q的计算公式为：

式中：Q为球体类似度，∑Y为同一机制砂颗粒或粗骨科的n个投影方向的圆形度总和，n为空间投影方向总数。Y为机制砂颗粒或粗骨科的圆形度，其为机制砂颗粒或粗骨科的投影面积与其最小外接圆面积之比，其计算公式为：

L＝D

式中：G是机制砂颗粒或粗骨科的投影面积，S为投影机制砂颗粒或粗骨科的最小外接圆面积，L为投影机制砂颗粒或粗骨科的最大粒径，D为投影机制砂颗粒或粗骨科的最小外接圆直径。