[发明专利]一种基于骨架结构的高强、高透水混凝土配合比设计方法

摘要

本发明属于混凝土的技术领域，公开了一种基于骨架结构的高强、高透水混凝土配合比设计方法。方法：1)确定混凝土抗压强度及透水系数的目标值；2)依据抗压强度，设定基体强度、接触区浆体总面积；3)依据透水系数和接触区浆体总面积，计算接触点数目，确定骨料平均粒径并修正接触点数目；4)根据接触区浆体总面积与修正接触点数目，计算接触区浆体平均面积，再根据浆体包裹层厚度、骨料平均粒径确定骨料间浆体厚度并计算浆体/骨料比；5)调控水泥浆体组成，使浆体实际强度≥设定基体强度；6)依据浆体/骨料比、骨料粒径和水泥浆体组成，得混凝土配比。本发明的方法能高效、快速地设计满足性能需求的混凝土，实现混凝土性能的可控设计。

主权项

1.一种基于骨架结构的高强、高透水混凝土配合比设计方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：确定透水混凝土28d抗压强度FC‑28及透水系数k15的目标值；第二步：依据透水混凝土28d抗压强度FC‑28的目标值，设定基体强度fc、接触区浆体总面积CTPA；所述抗压强度FC‑28与基体强度fc、接触区浆体总面积CTPA的关系满足：FC‑28＝(0.221fc‑8.70)ln(CTPA‑0.0573)；第三步：依据透水混凝土透水系数k₁₅的目标值以及第二步获得的接触区浆体总面积C_TPA计算接触点数目N，确定骨料平均粒径并修正接触点数目；所述透水系数k₁₅、接触区浆体总面积C_TPA与接触点数目N的关系服从：接触点数目N与骨料平均粒径的关系满足：第四步：根据设定的接触区浆体总面积C_TPA与修正后的接触点数目N’，计算接触区浆体平均面积WT，再根据目标浆体包裹层厚度TPT、骨料平均粒径确定骨料间浆体厚度T并计算浆体/骨料比例V_P/V_A；所述接触区浆体总面积C_TPA为接触点数目、接触区宽度、骨料间浆体厚度三者的乘积，即C_TPA＝N×WxT，其中N为修正后的接触点数目，W×T为接触区浆体平均面积WT；骨料间浆体厚度T与目标浆体包裹层厚度TPT的关系服从：T＝1.82TPT，骨料平均粒径与目标浆体包裹层厚度TPT的乘积定义为ζ，ζ与接触区宽度W呈线性关系：W＝0.5895ζ+1.666；利用接触区浆体平均面积WT，骨料间浆体厚度T与目标浆体包裹层厚度TPT的关系以及骨料平均粒径目标浆体包裹层厚度TPT与接触区宽度W间的关系计算出骨料间浆体厚度T；所述浆体/骨料比例即V_P/V_A的关系为：利用骨料间浆体厚度T计算浆体/骨料比例；第五步：通过调控胶凝材料的种类、凝胶材料的用量、水胶比、外加剂的种类及掺量中一种或多种因素，使得硬化水泥浆体的实际强度f′c≥fc即基体实际强度≥设定的基体强度，获得水泥浆体组成；第六步：依据浆体/骨料比、骨料粒径范围以及水泥浆体组成，即可获得混凝土配比。