[发明专利]一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法

权利要求书

1.一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法，其特征在于所述混凝土是由水、水泥、掺合料、细骨料、粗骨料、减水剂、引气剂和聚合物纤维配制而成；所述混凝土中各个原料的添加量按照以下步骤计算得到：

(1)根据混凝土的设计强度等级、掺合料类型、活性特性和水泥类型，按照以下计算出混凝土的推荐水胶比：

上式中：f_c,k为混凝土强度等级相对应的抗压强度特征值，MPa；

f_c为混凝土的计算抗压强度，MPa；e为自然数，e＝2.718；

p为混凝土的抗压强度保证率，％；C_m为掺合料掺量，％；

H_m为掺合料28d抗压强度活性指数，％，纯水泥体系为1.0；

γ₁为掺合料掺量影响系数；γ₂为水泥类型影响系数；w/b为计算的混凝土推荐水胶比；

int()为取整函数，即是只保留计算结果的整数位，并舍去计算结果的小数部分；

(2)根据聚合物纤维的纤维弹性模量、纤维变形能力、纤维长度、纤维直径以及步骤(1)中的计算的混凝土计算抗压强度f_c按照以下公式计算出聚合物纤维掺量：

上式中：f_t为混凝土的抗拉强度，MPa；C_F为聚合物纤维掺量，kg/m³；

l为纤维的长度，mm；d为纤维的直径，μm；ρ_F为纤维的密度，kg/m³；

E_F为纤维的弹性模量，GPa；ε_F为纤维的变形能力，％；

(3)根据混凝土坍落度、减水剂的减水率、细骨料的细度模数按照以下公式计算出用水量m_W和砂率s：

上式中：T为混凝土的坍落度，mm；m_w为用水量，kg/m³；

q为减水剂的减水率，％；s为混凝土砂率，％；FM为细骨料的细度模数；

(4)根据混凝土中水泥、掺合料、细骨料、粗骨料原材料的密度及步骤(3)中计算的用水量m_w，计算出单位体积混凝土中各原材料的用量：

上式中：m_c为水泥的用量，kg/m³；m_m为掺合料的用量，kg/m³；

m_s为细骨料的用量，kg/m³；m_g为粗骨料的用量，kg/m³；s为混凝土的砂率，％；

ρ_c为原材料中水泥的密度，kg/m³；ρ_m为原材料中掺合料的密度，kg/m³；

ρ_s为原材料中细骨料的密度，kg/m³；ρ_g为原材料中粗骨料的密度，kg/m³；

(5)根据混凝土中减水剂的掺量C_j、引气剂的掺量C_y和混凝土水胶比w/b按照以下公式计算出减水剂和和引气剂的用量：

上式中：m_j为混凝土减水剂的用量，kg/m³；m_y为混凝土引气剂的用量，kg/m³；

C_j为混凝土减水剂的掺量，％；C_y为混凝土引气剂的掺量，％。

2.根据权利要求1所述的一种基于多尺度关系的高抗裂混凝土配比设计方法，其特征在于：所述细骨料为人工砂，细度模数FM为2.3～2.8；所述粗骨料为人工碎石，由粒径5～20mm和粒径20～40mm的两种规格的石子按质量比例混合而成，混合比例为m5-20:m20-40＝1.00～1.22。