[发明专利]一种将钢纤维纳入UHPFRC的颗粒堆积模型的设计方法

权利要求书

1.一种将钢纤维纳入UHPFRC的颗粒堆积模型的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用MATLAB软件与改良的安德森和安德烈森颗粒堆积模型设计钢纤维等效粒径实验测试组UHPC基体；

S2、通过筛分砂砾得到多组不同粒径分布的等效替代颗粒，并以取各组粒径均值作为等效粒径；

S3、在UHPC基体搅拌过程中分别加入等效替代颗粒，并测量基体湿堆积密实度；

S4、在UHPC基体搅拌过程中加入相同体积分数的钢纤维，并测量基体湿堆积密实度；

S5、根据S3、S4湿堆积密实度结果，找出与加入钢纤维的基体湿堆积密实度最接近的等效替代颗粒组，将该组等效替代颗粒的粒径均值作为钢纤维的等效粒径；

S6、将钢纤维以等效粒径的形式纳入改良的安德森和安德烈森颗粒堆积模型，利用MATLAB进行模型计算，得到UHPFRC的配合比并进行制备。

2.根据权利要求1所述将钢纤维纳入UHPFRC的颗粒堆积模型的设计方法，其特征在于，步骤S1中，等效粒径实验测试组UHPC基体按照重量百分比包括以下组分：水泥28％～34％、硅灰4％～6％、石灰石粉10％～15％、细砂14％～20％、中砂10％～16％、粗砂12％～20％、减水剂1％～2％，上述组分和为100％，用水量由水固比确定。

3.根据权利要求2所述将钢纤维纳入UHPFRC的颗粒堆积模型的设计方法，其特征在于，水泥为普通硅酸盐52.5水泥；

所使用的砂为经过筛分的普通河砂，细砂粒径在0mm～1.25mm，中砂粒径在1.25mm～2.36mm，粗砂粒径在2.36mm～5mm；

所用的钢纤维为普通长直镀铜钢纤维，直径为0.03mm～0.2mm，长度为5mm～25mm；

减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为20％。

4.根据权利要求1所述将钢纤维纳入UHPFRC的颗粒堆积模型的设计方法，其特征在于，步骤S2中，通过筛分砂砾得到粒径分布2mm～3mm、3mm～4mm、4mm～5mm、5mm～6mm、6mm～8mm五组等效替代颗粒，并以取各组粒径均值作为等效粒径。

5.根据权利要求1所述将钢纤维纳入UHPFRC的颗粒堆积模型的设计方法，其特征在于，步骤S3、S4中的基体湿堆积密实度实验方法，包括以下步骤：

S10、预设一个较低的水固比，并根据该水胶比以及设计配合比称量相应的粉料、砂、水和减水剂装入不同容器备用；

S20、将粉料预搅拌，再加入砂预搅拌，之后加入水和减水剂搅拌至成浆，成浆后缓慢均匀加入等效替代颗粒或者钢纤维；

S30、将浆体分别装入多个开口容器中，并分别在振动台上振动，沿容器开口边缘抹平溢出的浆体，称量容器内浆体质量M，分别编号为M₁、M₂……M_n，此时取算术平均值

S40、当M₁、M₂……M_n波动较大时应重新实验，即重复步骤S10、S20、S30；

S50、堆积密实度ψ按照下式计算：

式中：ρ_w表示水的密度，R_w表示水体积与总固体体积比值，ρ_s表示砂的表观密度，R_s表示砂体积与总固体体积比值，ρ_x表示胶凝材料x的表观密度，R_x表示胶凝材料x体积与总固体体积比值，x表示胶凝材料水泥、硅灰、粉煤灰等；

S60、按更高的水固比重复上述S10、S20、S30、S40、S50，分别测出容器内浆体质量，直至出现最大浆体质量此时ψ_max作为该组配合比的湿堆积密实度。