基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，包括建立钢纤维混凝土扩展度SF预测模型；根据混凝土强度等级要求确定水胶比、胶凝材料比，并确定自密实混凝土砂浆配合比；采用旋转球法测试砂浆的屈服应力、塑性粘度，将实测的砂浆屈服应力代入到钢纤维混凝土扩展度SF测模型中预测钢纤维混凝土的扩展度等；设计精准度更高，更接近于实际，能在在材料选择过程中较好地完成了对组分的优化和性能控制，总体设计步骤和思路清晰、操作简便合理，避免了现有技术操作中的盲目性、减少了因反复试配调整带来时间、人力、材料和能源浪费，因而具有更好的可操作性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法
本专利技术涉及建筑工程混凝土
，特别涉及基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法。
技术介绍
钢纤维自密实混凝土是一种复合材料，具有很高的的流动性，在不经振捣的情况下依靠自身重力填充模板空隙，硬化后的钢纤维自密实混凝土，可以利用钢纤维的增强增韧效果提高混凝土的强度，因此钢纤维自密实混凝土具有优良的工作性和强韧特性。目前对于钢纤维自密实混凝土配合比设计方法并没有明确规定，现有技术中，对钢纤维自密实混凝土配合比设计方法的研究相对较少，所用钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，在自密实混凝土的基础上直接掺入钢纤维、钢纤维等体积或等比表面积代换粗骨料法。该方法在可以满足一定参量的钢纤维，但代换粗骨料会使得混凝土的力学性能发生改变。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，能在在材料选择过程中较好地完成了对组分的优化和性能控制，总体设计步骤和思路清晰、操作简便合理，避免了现有技术操作中的盲目性、减少了因反复试配调整带来时间、人力、材料和能源浪费，因而具有更好的可操作性和实用性。本专利技术的一种基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：a.建立钢纤维混凝土扩展度SF预测模型，模型如下：其中，ξ≤1,表示折减系数；a、b和c均为常数，表示流变与工作性能之间拟合叠加的关系值；L和D分别表示钢纤维的长度与直径；A表示钢纤维的影响因子；τm表示砂浆屈服应力；φ表示钢纤维的体积掺量；b.根据混凝土强度等级要求确定水胶比、胶凝材料比，并确定自密实混凝土砂浆配合比；c.采用旋转球法测试砂浆的屈服应力、塑性粘度，将实测的砂浆屈服应力代入到钢纤维混凝土扩展度SF测模型中预测钢纤维混凝土的扩展度；d.将预测的钢纤维混凝土扩展度、砂浆塑性粘度与设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围、砂浆所需最小塑性粘度进行比较，如果预测的钢纤维混凝土扩展度在设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围内且砂浆塑性粘度满足要求，则进入下一步，如果预测的钢纤维混凝土扩展度在设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围外，则重新调整配合比配置纯砂浆，并返回步骤b中，直至预测的混凝土扩展度在设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围内；进一步，步骤a中，ξ的取值范围为0.9-1；进一步，砂浆的最小塑性粘度满足公式要求：式中：ρ为骨料的密度，g为重力加速度，Δρ为集料与浆体的密度差,X为粗集料的最大砂浆膜厚度；进一步，步骤b中，自密实混凝土砂浆配合比通过下述方式获得：b1.建立混凝土扩展度SF1预测模型，模型如下：SF1＝(l×Tm-m)×τ纯砂浆+n，其中l、m、n分别为筛出砂浆屈服应力与纯砂浆屈服应力拟合关系、筛出砂浆屈服应力与混凝土扩展度拟合关系整理所得的关系值，Tm为砂浆膜厚度，τ纯砂浆为纯砂浆屈服应力值；b2.按一定配合比配置纯砂浆并采用旋转球法测试纯砂浆的屈服应力、塑性粘度，将实测的纯砂浆屈服应力、拟定的砂浆膜厚度(利用粗骨料比表面积计算所得的包裹在其表面的砂浆膜厚度)代入到混凝土扩展度预测模型中预测混凝土的扩展度；b3.将预测的混凝土扩展度、纯砂浆塑性粘度与设定的自密实混凝土扩展度阈值范围、纯砂浆所需最小塑性粘度进行比较，如果预测的混凝土扩展度在设定的自密实混凝土扩展度阈值范围内且纯砂浆塑性粘度满足要求，则进入下一步，如果预测的混凝土扩展度在设定的自密实混凝土扩展度阈值范围外，则重新调整配合比配置纯砂浆，并返回步骤f中，直至预测的混凝土扩展度在设定的自密实混凝土扩展度阈值范围内；b4.利用混凝土扩展度在设定的自密实混凝土扩展度阈值范围内的纯砂浆的配合比，并根据粗骨料级配计算单位体积粗骨料用量下砂浆的总用量Vm1，其中，砂浆膜厚Tm≥2.1mm；b5.将单位体积粗骨料和砂浆总量换算为自密实混凝土配合比；进一步，步骤b4中，利用粗骨料级配、实测表观密度ρsd、实测堆积密度ρpd，按公式1计算单位体积粗骨料的堆积空隙Vv1，按公式2计算单位体积粗骨料的表面积Ac1：公式1，公式2，式中：Ki为第i级粒径骨料所占总骨料的质量分数；为第i级粗骨料简化粒径，计算公式为：其中Di+1、Di-1表示相邻筛孔尺寸；进一步，步骤b4中，利用单位体积粗骨料的堆积空隙Vv1、表面积Ac1通过公式3计算包裹单位绝体积粗骨料所需砂浆的体积Ve1，通过公式4计算单位体积粗骨料用量下所需砂浆总体积Vm1：公式3，Ve1＝Tm·Ac1；公式4，Vm1＝Ve1+Vv1；进一步，步骤b5中，利用单位体积粗骨料用量下所需砂浆总体积Vm1，通过公式5计算单位体积自密实混凝土中粗集料体积Vg，通过公式6计算单位体积自密实混凝土中砂浆体积Vm：公式5，公式6，本专利技术的有益效果：本专利技术的基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，设计精准度更高，更接近于实际，能在在材料选择过程中较好地完成了对组分的优化和性能控制，总体设计步骤和思路清晰、操作简便合理，避免了现有技术操作中的盲目性、减少了因反复试配调整带来时间、人力、材料和能源浪费，因而具有更好的可操作性和实用性。具体实施方式本专利技术的一种基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：a.建立钢纤维混凝土扩展度SF预测模型，模型如下：其中，ξ≤1,表示折减系数,反映的是钢纤维自密实混凝土理论计算值与实际值之间的差别，与钢纤维的长径比有关，长径比越大，折减系数越小，优选取值范围为0.9-1；a、b和c均为常数，表示流变与工作性能之间拟合叠加的关系值：可根据大量的试验积累进行优化，数据的变化不影响本专利技术的实质：τSFM＝A×φ+τm其中，L、D—表示钢纤维的长度与直径；A—表示钢纤维的影响因子；YSF钢纤维混凝土扩展度；τSFSCC筛出钢纤维砂浆的屈服剪切应力；τSFM钢纤维砂浆屈服应力；τm砂浆屈服应力；φ—表示钢纤维的掺量；。τm表示砂浆屈服应力；b.根据混凝土强度等级要求确定水胶比、胶凝材料比，并确定自密实混凝土砂浆配合比：自密实混凝土砂浆配合比通过下述方式获得：b1.建立混凝土扩展度SF1计算模型，模型如下：SF1＝(l×Tm-m)×τ纯砂浆+n，其中l、m、n分别为筛出砂浆屈服应力与纯砂浆屈服应力拟合关系、筛出砂浆屈服应力与混凝土扩展度拟合关系整理所得的关系值，Tm为砂浆膜厚度，τ纯砂浆为纯砂浆屈服应力值；b2.按一定配合比配置纯砂浆并采用旋转球法测试纯砂浆的屈服应力、塑性粘度，并将实测的纯砂浆屈服应力、拟定的砂浆膜厚度(利用粗骨料比表面积计算所得的包裹在其表面的砂浆膜厚度)代入到混凝土扩展度预测模型中预测混凝土的扩展度；按照混凝土强度要求，结合经验进行纯砂浆配合比设计并配制出相应的纯砂浆，然后通过旋转式流变仪测试纯砂浆的屈服应力、塑性粘度，将测试所得的纯砂浆屈服应力代入模型中预测混凝土扩展度，(以粗骨料最大沉降距离为一个砂浆膜厚时，纯砂浆所需最小塑性粘度控制自密实混凝土抗离析性能，即防止新拌混凝土拌合料发生离析的门槛值)利用砂浆的最小塑性粘度要求，并考虑筛出砂浆和纯砂浆的折减关系，计算纯砂浆所需最小塑性粘度：公式1，式中：ηmin为纯砂浆所需最小塑性粘度；β为纯砂浆相对于筛出砂浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于：包括以下步骤：a.建立钢纤维混凝土扩展度SF预测模型，模型如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于：包括以下步骤：a.建立钢纤维混凝土扩展度SF预测模型，模型如下：其中，ξ≤1,表示折减系数；a、b和c均为常数，表示流变与工作性能之间拟合叠加的关系值；L和D分别表示钢纤维的长度与直径；A表示钢纤维的影响因子；τm表示砂浆屈服应力；φ表示钢纤维的体积掺量；b.根据混凝土强度等级要求确定水胶比、胶凝材料比，并确定自密实混凝土砂浆配合比；c.采用旋转球法测试砂浆的屈服应力、塑性粘度，将实测的砂浆屈服应力代入到钢纤维混凝土扩展度SF测模型中预测钢纤维混凝土的扩展度；d.将预测的钢纤维混凝土扩展度、砂浆塑性粘度与设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围、砂浆所需最小塑性粘度进行比较，如果预测的钢纤维混凝土扩展度在设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围内且砂浆塑性粘度满足要求，则进入下一步，如果预测的钢纤维混凝土扩展度在设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围外，则重新调整配合比配置纯砂浆，并返回步骤b中，直至预测的混凝土扩展度在设定的钢纤维自密实混凝土扩展度阈值范围内。2.根据权利要求1所述的基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于：步骤a中，ξ的取值范围为0.9-1。3.根据权利要求1所述的基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于：砂浆的塑性粘度最小值满足公式要求：式中：ρ为骨料的密度，g为重力加速度，Δρ为集料与浆体的密度差,X为粗集料的最大砂浆膜厚度。4.根据权利要求1所述的基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于：步骤b中，自密实混凝土砂浆配合比通过下述方式获得：b1建立混凝土扩展度SF1预测模型，模型如下：SF1＝(l×Tm-m)×τ纯砂浆+n，其中l、m、n分别为筛出砂浆屈服应力与纯砂浆屈服应力拟合关系、筛出砂浆屈服应力与混凝土扩展度拟合关系整理所得的关系值，Tm为砂浆膜厚度，τ纯砂浆为纯砂浆屈服应力值；b2.按一定配合比配置纯砂浆并...

【专利技术属性】
技术研发人员：何小兵，刘亚，彭勇军，韩少华，刘旭东，陈利，申强，李洁，蒋远辉，贾秋炳，姜帆，周超，刘树鑫，沈武福，张旭升，张韬，
申请(专利权)人：重庆交通大学，中铁十八局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50