基于最大密實(shí)度的混凝土配合比優(yōu)化方法及其性能研究.pdf

1、高性能化和綠色化已然成為當(dāng)今混凝土發(fā)展的大方向，粉煤灰、礦粉等礦物摻合料和再生粗、細(xì)骨料等材料的應(yīng)用日益廣泛，導(dǎo)致混凝土已從傳統(tǒng)4組分發(fā)展成為更多組分混合材料。傳統(tǒng)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法適應(yīng)能力越來越差，這是由于在傳統(tǒng)的配合比設(shè)計(jì)方法中大多參數(shù)均采用經(jīng)驗(yàn)表格的方式確定，主觀性很強(qiáng)，須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不斷試配、調(diào)整，這樣混凝土性能將無法保證。對于混合材料而言，改善其性能的最直接和最根本的方式就是盡力提高混合體的密實(shí)度，實(shí)現(xiàn)均勻、無空隙的整體。目前也

2、逐漸發(fā)展了基于混凝土最大密實(shí)度的配合比設(shè)計(jì)方法，但仍存在考慮角度單一、僅實(shí)現(xiàn)骨料體系最大密實(shí)度、實(shí)際應(yīng)用較難等問題。為了從膠凝材料體系、骨料體系和漿骨比三個(gè)角度實(shí)現(xiàn)混凝土密實(shí)度最大化設(shè)計(jì)，本文通過試驗(yàn)研究了膠凝材料體系密實(shí)度與礦物摻量間關(guān)系和修正了CIPM顆粒體系密實(shí)度計(jì)算模型中相互作用系數(shù)，提出了基于骨料體系密實(shí)度的漿體體積富余系數(shù)并試驗(yàn)分析其與混凝土工作性和強(qiáng)度間相關(guān)性；在此基礎(chǔ)上提出基于漿體體積富余系數(shù)的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

3、>　　本文主要研究內(nèi)容具體如下：
　?。?）分析和總結(jié)現(xiàn)有配合比設(shè)計(jì)理論和優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合絕對體積法和密實(shí)度概念提出漿體體積富余系數(shù)，它能夠很好的從理論上描述單位體積混凝土內(nèi)骨料和漿體體積間平衡問題，減少混凝土配合比設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)取值現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)配合比的理論化設(shè)計(jì)。
　?。?）為了實(shí)現(xiàn)膠凝材料密實(shí)度最大，采用試驗(yàn)和TOUFAR模型計(jì)算分析粉煤灰或礦粉與水泥二元復(fù)合和粉煤灰、礦粉、水泥三元復(fù)合時(shí)礦物摻量對體系密實(shí)度的影響規(guī)律，

4、并進(jìn)一步分析空隙體積和膠凝材料需水量與礦物摻量間關(guān)系。分析結(jié)果表明，在二元復(fù)合時(shí)，礦物摻量的增加均降低體系密實(shí)度；而在三元復(fù)合時(shí)膠凝材料密實(shí)度明顯好于二元復(fù)合體系，并且在粉煤灰和礦粉摻量分別在20％和25%時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。
　?。?）為了計(jì)算骨料體系密實(shí)度，并尋找密實(shí)度最大時(shí)粗、細(xì)骨料混合情況，研究分析CIPM顆粒堆積體系密實(shí)度計(jì)算模型，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其計(jì)算值與實(shí)測值相差較大，且均小于實(shí)測值。以混凝土中粉體顆粒為試驗(yàn)材料，通過實(shí)測值與計(jì)算

5、值誤差分析的方法，通過最小二乘誤差控制，采用反演分析方法得出修正后的相互作用系數(shù)CLe=1.6、CWe=0.8，試驗(yàn)驗(yàn)證該參數(shù)值的可靠性，并可用于計(jì)算骨料體系密實(shí)度。
　?。?）在膠凝材料體系和骨料體系密實(shí)度均得以解決的基礎(chǔ)上，為了應(yīng)用漿體體積富余系數(shù)優(yōu)化拌合后混凝土所含漿體體積，首先試驗(yàn)分析富余系數(shù)對混凝土強(qiáng)度和工作性的影響規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果表明：對水膠比不同混凝土而言，隨著系數(shù)值的增加，混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度均呈現(xiàn)先逐漸提高達(dá)到最