[发明专利]一种基于强度阈值的超高性能混凝土强度设计方法

权利要求书

1.一种基于强度阈值的超高性能混凝土强度设计方法，其包括以下步骤：

步骤1：获得用于制备混凝土的各种原材料的粒度分布数据；

步骤2：基于颗粒堆积模型得到各种原材料的最优级配曲线；

步骤3：选取一个配合比，将各种原材料在混凝土中的质量含量换算为百分比；

步骤4：根据各种原材料的百分比分配所述粒度分布数据，得到对应于上述配合比的强度曲线；

步骤5：选择一组不同用量配比的混凝土配方，分别获得相应的混凝土的抗压强度测试值，并得到相应的强度曲线；

步骤6：根据各种原材料的最优级配曲线确定上述不同用量配比的混凝土配方所对应的强度计算值；

步骤7：对抗压强度测试值和强度计算值进行比较：

如果抗压强度测试值和强度计算值的趋势一致，进行步骤8；

如果抗压强度测试值和强度计算值的趋势不一致，基于水化程度的影响对颗粒模型进行修正，然后重复步骤2-6，直到二者的趋势达到一致；

步骤8：根据所需要配制的混凝土的强度要求，选择两个以上的强度一致而曲线不同的配合比，得到各自的强度曲线，以这些强度曲线所围成的区域定为强度阈值范围；

在所述强度阈值范围内，通过调整配合比，得到若干条位于强度阈值范围内的级配曲线，通过实际实验来确定满足预定强度要求的级配曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤2中，所述颗粒模型为：

其中，D为原材料的粒径，单位为μm；

Dmax为原材料的最大粒径，单位为μm；

Dmin为原材料的最小粒径，单位为μm；

q为分布模数，取值范围为0.18-0.25；

P(D)为D粒径对应的累积率。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤4中，根据各种原材料的百分比分配所述粒度分布数据，得到对应于上述任一配合比的强度曲线包括以下步骤：

在一个粒径范围内，将步骤3换算得到的每一种原材料的百分比与该原材料在该粒径范围内的粒度分布百分比的乘积作为该原材料在该粒径范围内的新区间含量，同时获得相应的新累积含量；

重复上述步骤，获得每一个粒径范围的相应的新累积含量；

根据所述新区间含量、新累积含量，获得对应于步骤3所选取的配合比的强度曲线。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤5中，选择一组不同用量配比的混凝土配方，分别获得相应的混凝土的抗压强度测试值，并得到相应的强度曲线按照以下方式进行：

根据一组具有不同用量配比的混凝土配方，所述用量配比包括水灰比、硅灰掺量、粉煤灰掺量和石粉掺量中的一种或两种以上的组合；

按照所述混凝土配方配制得到相应的混凝土，然后进行抗压强度测试，得到混凝土的抗压强度测试值；

根据不同混凝土配方对应的抗压强度测试值，得到相应的强度曲线。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤6中，根据各种原材料的最优级配曲线确定上述不同用量配比的混凝土配方所对应的强度计算值按照以下公式进行：

Pmix代表最优级配曲线在对应粒径下的累积率；

Ptar代表当前配合比对应的强度曲线在对应粒径下的累积率；

RSS代表强度计算值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤7中，趋势一致是指不同用量配比的混凝土对应的抗压强度测试值和强度计算值的大小顺序相同。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤7中，基于水化程度的影响对颗粒模型进行修正后得到的修正的颗粒模型为：

其中，K为水化因子。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤8中，根据所需要配制的混凝土的强度要求，选择两个以上的强度一致而曲线不同的配合比按照以下方式进行：

选择若干个配合比，根据颗粒模型或修正的颗粒模型计算对应的强度值，从中选择与所需要配制的混凝土的强度要求差值在10MPa以内的两个以上的配合比，获得这些配合比对应的强度曲线。