[发明专利]一种基于骨料特性的高强高透水混凝土配合比设计方法

说明书

本发明属于混凝土的技术领域，公开了一种基于骨料特性的高强高透水混凝土配合比设计方法。方法：1)设定透水混凝土的目标强度等级，根据不同的目前强度登记选择不同压碎指标的碎石骨料，并选定骨料粒径范围；2)设定透水混凝土的目标透水系数，根据透水系数与孔隙率的关系式计算透水混凝土的设计孔隙率；3)确定透水混凝土的单位体积骨料用量，并计算骨料的紧密堆积孔隙率；4)根据透水混凝土目标强度与胶结料浆体的强度关系式，计算胶结料浆体的强度；5)确定透水混凝土的单位体积胶结料浆体用量，并复核浆体对骨料的包裹厚度不超限定值；6)依据透水混凝土的单位体积骨料用量、浆体用量以及胶结料浆体组成，得混凝土配合比。本发明实现了对透水混凝土的强度设计，能高效快速地设计出高强高透水的混凝土配合比，对高强高透水混凝土的生产和应用具有重要的指导意义和实际价值。

技术领域

本发明属于建筑材料的技术领域，具体涉及一种基于骨料特性的高强高透水混凝土配合比设计方法。

背景技术

透水混凝土内部特许的骨架孔隙结构，使其具有一定强度的同时，还有透水储水的能力，用于路面铺设能实现水循环、吸声降噪等效果，是“海绵城市”建设的重要材料。但由于目前透水混凝土的强度主要在C10～C20之间，强度较低，因此主要用于景观路面、人行道等强度等级要求较低的路面，使用场景受到了极大的限制，不利于海绵城市的建设。

透水混凝土的破坏形式可分为浆体破坏和骨料破坏。浆体破坏为浆体开裂损坏，但骨料形状完整，骨料强度并未得到利用，这种情况下提高浆体强度可增加透水混凝土强度；而骨料破坏为浆体开裂同时骨料发生断裂破坏，骨料强度得到充分的利用。随着超高强度混凝土技术的发展，浆体的配制技术和强度得到了大幅的提升，目前配制透水混凝土所用的胶结料强度往往在80MPa以上，甚至高达100MPa，但所配制的透水混凝土强度往往低于C30，大部分在C10～C20之间，并且在破坏过程中呈现骨料破坏的状态，这主要是目前的配制没有考虑到骨料强度的影响。透水混凝土属于骨架搭接结构，骨料本身的强度，及与浆体强度的匹配程度，是影响透水混凝土整体强度的关键因素。

目前透水混凝土配合比设计普遍采用“绝对体积”法和“比表面积”法。“绝对体积”法是设定目标孔隙率后，依据单位体积透水混凝土中骨料、浆体以及孔隙的体积比例进行计算。“比表面积”法是考虑了骨料的表面积，并采用浆体包裹层厚度从而设计浆体与骨料之间的比例进行计算。但是，这两个方法均是以设计目标孔隙率为前提的，并没有进行目标强度的设计，因此要获得一定强度的透水混凝土，需在实验室进行大量的试配，耗时耗力，不利于实际工程生产指导。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明通过限定挑选骨料、限定浆体强度和用量等条件提供了一种基于骨料特性的高强高透水混凝土的配合比设计方法，较为简便可靠、适合工程技术人员直接使用的。本发明能使透水混凝土同时满足透水路面透水性和强度的指标要求，从而保证透水混凝土结构在海绵城市中能够达到预定的设计使用性能，具有重要的学术意义和工程应用前景。

本发明的目的在于提供一种高强高透水混凝土的配合比设计及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于骨料特性的高强高透水混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：

第一步：设定透水混凝土的目标强度等级Fc，并根据表1选用不同强度的碎石骨料；

表1 不同强度等级透水混凝土的骨料强度压碎指标要求

所述碎石骨料是粒径为2.4～4.75mm、4.75～9.5mm、9.5～13.2mm的单粒径骨料，并且其针片状含量≤10％；

第二步：设定透水混凝土的目标透水系数k，并计算透水混凝土的设计孔隙率P；所述透水系数k与孔隙率P的关系服从：k＝-25.334P²+15.076P-0.9179；