申请/专利权人：鞍钢矿山建设有限公司

申请日：2022-01-18

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN114357801B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;C04B28/04;G06F119/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.05.03#实质审查的生效;2022.04.15#公开

摘要：本发明的目的是针对于现有混凝土配合比计算存在的问题，提供了一种混凝土配合比优化计算方法。本发明方法步骤为：步骤一、原材料实验，步骤二、先按一种普通混凝土配合比方法计算，步骤三、将胶凝材料不同的配合比列表，步骤四、配合比优化。本发明利用理论计算解决混凝土粘度过高、粘度过低的问题。

主权项：1.一种混凝土配合比优化计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、原材料实验：试验测定原材料水泥、矿物掺和料、粗骨料、细骨料的松散密度、表观密度、细度模数，检测复合减水剂中的减水剂固含量Ja，复合减水剂中的减水剂减水率Jb，复合减水剂中的引气剂固含量Ka，复合减水剂中的引气剂引气率Kb：1-1、水泥：细度模数、表观密度；1-2、矿物掺合料：细度模数、表观密度；1-3、粗骨料：细度模数、松散密度、表观密度；1-4、细骨料：细度模数、松散密度、表观密度；1-5、试验A％+B％＝100％，由A％水泥+B％矿物掺和料的胶砂强度试验；1-5-1、石英砂细度模数；1-5-2、测定A％水泥+B％矿物掺合料胶砂强度试验28天抗压强度代表值fm,o；1-5-3、计算A％水泥+B％矿物掺合料胶砂强度试验28天抗压强度计算值f′ce：公式1：f′ce：A％水泥+B％矿物掺合料胶砂强度试验28天抗压强度计算值Mpa；fm,o：A％水泥+B％矿物掺合料胶砂强度试验28天抗压强度代表值Mpa；W÷Cc：水胶比；μs：骨料综合细度模数；1-6、测定减水剂性能指标：复合减水剂中的减水剂减水率Jb和复合减水剂中的减水剂固含量Ja、复合减水剂中的引气剂引气率Kb和复合减水剂中的引气剂固含量Ka；步骤二、先按一种普通混凝土配合比方法计算：1、计算混合骨料比例、表观密度：1-1、计算混凝土骨料比例：由公式2：G1a％＝r1r1+r2+r3+r4G2a％＝r2r1+r2+r3+r4S1a％＝r3r1+r2+r3+r4S2a％＝r4r1+r2+r3+r4r1：粗骨料1松散密度kgm3；r2：粗骨料2松散密度kgm3；r3：细骨料1松散密度kgm3；r4：细骨料2松散密度kgm3；G1a％：粗骨料1占骨料总重百分比；G2a％：粗骨料2占骨料总重百分比；S1a％：细骨料1占骨料总重百分比；S2a％：细骨料2占骨料总重百分比；1-2、计算骨料混合后的表观密度：根据：四种物质密度分别为ρ1、ρ2、ρ3、ρ4，质量混合比为a％、b％、c％、d％，混合后的质量为M，则V1＝Mxa％ρ1，V2＝Mxb％ρ2，V3＝Mxc％ρ3，V4＝Mxd％ρ4，则：混合密度：ρ＝MV1+V2+V3+V4＝ρ1ρ2ρ3ρ4a％ρ2ρ3ρ4+ρ1b％ρ3ρ4+ρ1ρ2c％ρ4+ρ1ρ2ρ3d％即公式3：d3＝ρG1ρG2ρS1ρS2G1a％ρG2ρS1ρS2+ρG1G2a％ρS1ρS2+ρG1ρG2S1a％ρS2+ρG1ρG2ρS1S2a％d3：骨料混合后的表观密度kgm3；ρG1：粗骨料1表观密度kgm3；ρG2：粗骨料2表观密度kgm3；ρS1：细骨料1表观密度kgm3；ρS2：细骨料2表观密度kgm3；2、选定胶凝材料总量，选定其中水泥所占的重量Kgm3、矿物掺和料所占的重量Kgm3，计算水泥a3％、矿物掺和料b3％各占比率,计算d1：水泥、矿物掺和料混合后的表观密度Kgm32-1、计算胶凝材料总重量中水泥重量所占的比率a3％、胶凝材料总重量中矿物掺和料重量所占的比率b3％：由公式4：a3％＝CC+Fb3％＝FC+Fa3％：胶凝材料总重量中水泥重量所占的比率；b3％：胶凝材料总重量中矿物掺和料重量所占的比率；C：每立方米混凝土中的水泥用量Kgm3；F：每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kgm3；2-2、计算胶凝材料水泥、矿物掺和料混合后的表观密度d1：Kgm3由公式5：d1＝ρcρfρfa3％+ρcb3％d1：胶凝材料水泥、矿物掺和料混合后的表观密度Kgm3；ρc：水泥的表观密度Kgm3；ρf：矿物掺和料的表观密度Kgm3；3、确定每立方米混凝土用水总量，计算胶凝材料占素胶凝浆体的比率x％，计算素胶凝浆体的密度d：3-1、确定每立方米混凝土用水总量，计算胶凝材料占素胶凝浆体的比率x％：由公式6：x％＝C+FC+F+Wx％：胶凝材料占素胶凝浆体重量比率；W：每立方米混凝土的用水量Kgm3；3-2、计算素胶凝浆体的密度d：由公式7：x％d1+1-x％d2＝1dd：素胶凝浆体密度Kgm3；d2：水的表观密度Kgm3；4、计算素胶凝浆体与粗骨料、细骨料的混合的混凝土密度D：由公式7-1：y％d+1-y％d3＝1D其中：y％＝C+F+WDy％：素胶凝浆体重量占混凝土重量的比率；D：混凝土密度Kgm3；5、计算每立方米混凝土中的各骨料用量5-1、计算每立方米混凝土中的骨料总用量E：由公式8：E＝D-C-F-WE：每立方米混凝土中的骨料总用量Kgm3；5-2计算各骨料用量G1＝G1a％×EG2＝G2a％×ES1＝S1a％×ES2＝S2a％×EG1：粗骨料1重量Kgm3；G2：粗骨料2重量Kgm3；S1：细骨料1重量Kgm3；S2：细骨料2重量Kgm3；6、得到各组分材料量比例：Kgm3 7、计算减水剂用量Q：7-1、计算骨料综合细度模数μ：由公式9：μ＝μC×C％+μF×F％+μG1×G1％+μG2×G2％+μs1×S1％+μs2×S2％μ：骨料综合细度模数；μC：水泥细度模数；μF：矿物掺合料细度模数；μG1：粗骨料1细度模数；μG2：粗骨料2细度模数；μs1：细骨料1细度模数；μs2：细骨料2细度模数；C％：水泥占骨料+胶凝材料总重百分比；F％：矿物掺合料占骨料+胶凝材料总重百分比；G1％：粗骨料1占骨料+胶凝材料总重百分比；G2％：粗骨料2占骨料+胶凝材料总重百分比；S1％：细骨料1占骨料+胶凝材料总重百分比；S2％：细骨料2占骨料+胶凝材料总重百分比；7-2、计算细骨料综合细度模数μ1：由公式9-1：μ1＝μC×C％+μF×F％+μs1×S1％+μs2×S2％μ1：细骨料综合细度模数；7-3、计算单位重量复合减水剂减水率J：由公式10：J＝Ja×JbJ：单位重量复合减水剂减水率；Jb：复合减水剂中的减水剂减水率；Ja：复合减水剂中的减水剂固含量；7-4、计算单位重量复合减水剂引气率K：由公式11：K＝Ka×KbK：单位重量复合减水剂引气率；Ka：复合减水剂中的引气剂固含量；Kb：复合减水剂中的引气剂引气率；7-5、确定坍落度T，计算每立方米混凝土减水剂用量Q：7-5-1、计算黏度比β，一般取1.0：公式12：β＝非标准混凝土配合比中1.18mm筛孔以下颗粒kgm3÷标准混凝土配合比中1.18mm筛孔以下颗粒kgm37-5-2、计算每立方米混凝土减水剂用量Q：由公式13：T：坍落度mm；Q：每立方米混凝土减水剂用量kgm3；8、计算因含气量调整后各材料用量：8-1、计算混凝土含气量EA：公式14：EA＝Q×K-aEA：混凝土含气量；a：混凝土含气量损失，因混凝土搅拌、运输、浇筑含气量损失，一般取0～4.0；8-2、计算因含气量调整后各材料用量：由公式15：Ca＝C×1-EA÷100Fa＝F×1-EA÷100Ga1＝G1×1-EA÷100Ga2＝G2×1-EA÷100Sa1＝S1×1-EA÷100Sa2＝S2×1-EA÷100W′＝W×1-EA÷100Ca：因含气量调整后每立方米混凝土中的水泥用量Kgm3；Fa：因含气量调整后每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kgm3；Ga1：因含气量调整后粗骨料1重量Kgm3；Ga2：因含气量调整后粗骨料2重量Kgm3；Sa1：因含气量调整后细骨料1重量Kgm3；Sa2：因含气量调整后细骨料2重量Kgm3；W′：因含气量调整后混凝土用水总量kgm3；8-3、计算因含气量调整后表观用水量Wa：由公式16：WW′＝Wa+Q×1-Qg计算表观用水量：Wa＝W-Q×1-QgWW′：因含气量调整后混凝土用水总量kgm3；Wa：因含气量调整后表观用水量kgm3；9、实验结果如下：kgm3 9-1计算因含气量调整后骨料综合细度模数μ’：由公式9：μ’＝μC×Ca％+μF×Fa％+μG1×Ga1％+μG2×Ga2％+μs1×Sa1％+μs2×Sa2％9-2、计算因含气量调整后细骨料综合细度模数μ1’：由公式9-1：μ1’＝μC×Ca％+μF×Fa％+μs1×Sa1％+μs2×Sa2％9-3、计算混凝土抗压强度代表值fcu,o：由公式17：fcu,o：混凝土28天抗压强度代表值MPa；W'÷Cc'：因含气量调整后的水胶比；Cc′：因含气量调整后胶凝材料总和Ca+Fa9-4、计算混凝土出罐坍落度T：由公式18：10、强度确定：10-1、普通混凝土28天抗压强度范围：fcu,o＝fcu,k+1.645×δ 10-2、根据原材料稳定情况、是否露天存放、用水量控制偏差，施工计量误差、及材料检测的及时准确度施工现场养护情况确定：由公式19：fcu,o＝fcu,k+1.645×δ得：δ＝fcu,o-fcu,k÷1.645fcu,k：混凝土立方体抗压标准值Mpa；δ：抗压强度标准差，δ＝1～6；10-3、确定水灰比：W’÷Cc’结论：该配合比符合C--等级混凝土；步骤三、将胶凝材料不同的配合比列表：1、将胶凝材料不同的配合比列表：2、选择施工性好的原始配合比：3、选择好的配合比各组分原始材料量；4、计算原始配合比中混凝土材料中颗粒1.18mm以下数量做为计算标准，称为标准混凝土配合比：由公式20：M＝C+F+S1×BS1％+S2×BS2％M：每立方米标准混凝土配合比材料中颗粒，包括胶凝材料+细骨料1.18mm筛孔以下的重量kgm3；BS1％：细骨料1颗粒1.18mm筛孔以下数量占细骨料1重量百分比；BS2％：细骨料2颗粒1.18mm筛孔以下数量占细骨料2重量百分比；步骤四、配合比优化1、计算要优化的配合比各组分原始材料量列表；2、以选定标准混凝土配合比材料中颗粒1.18mm筛孔以下数量做为计算标准，计算其他配合比中细骨料1、细骨料2增加、减少数量；2-1、计算X：细骨料1与细骨料2增加、减少系数由公式21：M＝C+F+S1×BS1％×X+S2×BS2％×XX＝M-C-FS1×BS1％+S2×BS2％X：细骨料1与细骨料2增加、减少系数；2-2、计算优化后细骨料1用量S′1、优化后细骨料2用量S′2：由公式21-1：S′1＝S1×XS′2＝S2×XS′1：优化后细骨料1用量kgm3；S′2：优化后细骨料2用量kgm3；3、计算骨料G1占的比例G1b％、骨料G2占的比例G2b％：由公式2：G1b％＝r1r1+r2G2b％＝r2r1+r2G1b％：粗骨料1占混合粗骨料的比例％；G2b％：粗骨料2占混合粗骨料的比例％；4、计算粗骨料G1与粗骨料G2混合后的表观密度ρG：根据：两种物质密度分别为ρ1、ρ2，质量混合比为a％、b％，混合后的质量为M，则V1＝M×a％ρ1，V2＝M×b％ρ2，混合密度ρ＝MV1+V2＝ρ1ρ2ρ2a％+ρ1b％；则粗骨料G1与粗骨料G2混合后的表观密度ρG：公式3：ρG＝ρG1ρG2ρG2G1b％+ρG1G2b％ρG：粗骨料G1与粗骨料G2混合后的表观密度kgm3；5、计算粗骨料体积VG：公式22：VG＝1-C÷ρc-F÷ρf-S′1÷ρs1-S′2÷ρs2-W÷ρ水VG：混凝土中粗骨料的体积m3；ρ水：水的密度kgm3；6、计算优化后粗骨料用量：经验公式22-1：G′1＝VG×ρG×G1b％G′2＝VG×ρG×G2b％G′1：优化后粗骨料1用量kgm3；G′2：优化后粗骨料2用量kgm3；7、将上述G′1、G′2、S′1、S′2列入表格计算各组分材料用量：kgm3 8、计算优化后减水剂用量Q：8-1、计算优化后骨料综合细度模数μa：由公式9：μa＝μC×C′％+μF×F′％+μG1×G′1％+μG2×G′2％+μs1×S′1％+μs2×S′2％μa：优化后骨料综合细度模数；C′％：优化后水泥占骨料+胶凝材料总重的百分比；F′％：优化后矿物掺合料占骨料+胶凝材料总重百分比；G′1％：优化后粗骨料1占骨料+胶凝材料总重百分比；G′2％：优化后粗骨料2占骨料+胶凝材料总重百分比；S′1％：优化后细骨料1占骨料+胶凝材料总重百分比；S′2％：优化后细骨料2占骨料+胶凝材料总重百分比；8-2、计算优化后细骨料综合细度模数μa1：由公式9-1：μa1＝μC×C′％+μF×F′％+μs1×S′1％+μs2×S′2％μa1：优化后细骨料综合细度模数；8-3、确定混凝土出罐坍落度，计算优化后每立方米混凝土减水剂用量Qa：由公式13：9、优化后的配合比因含气量调整9-1、各骨料用量因含气量调整，因混凝土搅拌、运输、浇筑损含气量损失，计算优化后的混凝土含气量EA’：由公式14：EA’＝Qa×K-a9-2、计算优化并因含气量调整后各骨料用量由公式15：Ca’＝C×1-EA’÷100Fa’＝F×1-EA’÷100Ga1’＝G′1×1-EA’÷100Ga2’＝G′2×1-EA’÷100Sa1’＝S′1×1-EA’÷100Sa2’＝S′2×1-EA’÷100Wb′＝W×1-EA’÷100Ca’：优化并因含气量调整后每立方米混凝土中的水泥用量Kgm3；Fa’：优化并因含气量调整后每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kgm3；Ga1’：优化并因含气量调整后粗骨料1重量Kgm3；Ga2’：优化并因含气量调整后粗骨料2重量Kgm3；Sa1’：优化并因含气量调整后细骨料1重量Kgm3；Sa2’：优化并因含气量调整后细骨料2重量Kgm3；Wb′：优化并因含气量调整后混凝土用水总量Kgm3；9-3、计算优化并因含气量调整后表观用水量Wa’：由公式16：WbWb′＝Wa’+Qa×1-Qg计算表观用水量：Wa’＝WbWb′-Qa×1-Qg10、实验结果如下：Kgm3 10-1、计算因含气量调整并优化后骨料综合细度模数μa’：由公式9：μa’＝μC×Ca’％+μF×Fa’％+μG1×Ga1’％+μG2×Ga2’％+μs1×Sa1’％+μs2×Sa2’％μa’：因含气量调整并优化后骨料综合细度模数；Ca’％：因含气量调整并优化后水泥占骨料+胶凝材料总重百分比；Fa’％：因含气量调整并优化后矿物掺合料占骨料+胶凝材料总重百分比；Ga1’％：因含气量调整并优化后粗骨料1占骨料+胶凝材料总重百分比；Ga2’％：因含气量调整并优化后粗骨料2占骨料+胶凝材料总重百分比；Sa1’％：因含气量调整并优化后细骨料1占骨料+胶凝材料总重百分比；Sa2’％：因含气量调整并优化后细骨料2占骨料+胶凝材料总重百分比；10-2、计算因含气量调整并优化后骨料综合细度模数μa1’：由公式9-1：μa1’＝μC×Ca’％+μF×Fa’％+μs1×Sa1’％+μs2×Sa2’％μa1’：因含气量调整并优化后细骨料综合细度模数；10-3、计算因含气量调整并优化后的混凝土28天抗压强度代表值fcu,o：由公式17：fcu,o’：因含气量调整并优化后的混凝土28天抗压强度代表值MPa；Wb'÷Ccb'：因含气量调整并优化后的水胶比；Wb′：凝胶材料胶砂强度实验用水量；Ccb′：凝胶材料胶砂强度实验凝胶材料用量；10-4、计算因含气量调整并优化后的混凝土出罐坍落度计算Ta’：由公式18：Ta’：因含气量调整并优化后的混凝土出罐坍落度mm；11、优化后强度确定：11-1、普通混凝土28天抗压强度范围：fcu,o′＝fcu,k+1.645×δ 可确定混凝土等级C；11-2、根据原材料稳定情况、是否露天存放、用水量控制偏差，施工计量误差、及材料检测的及时准确度施工现场养护情况确定抗压强度标准差：由公式19：fcu,o′＝fcu,k+1.645×δ11-3、确定水灰比：Wb'÷Ccb'结论：该配合比混凝土等级。

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百度查询： 鞍钢矿山建设有限公司 一种混凝土配合比优化计算方法

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