綠色生態(tài)混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、綠色生態(tài)混凝土是一種性能介于普通混凝土和耕植土之間并具有及時調(diào)節(jié)生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀、實現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)的一種新型混凝土材料，也是我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會發(fā)展的必然要求。本文基于材料科學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)等基礎(chǔ)理論，借鑒傳統(tǒng)普通混凝土配合比設(shè)計方法的思想，以水泥基膠凝材料凈漿流變參數(shù)的優(yōu)選為切入點，深入探討了水膠比、材料組成及其摻量、高效減水劑等因素對綠色生態(tài)混凝土性能的影響規(guī)律;運用MATLAB軟件編程建立了原材料與其性能

2、之間的相互關(guān)系;然后利用序列二次規(guī)劃法和MATLAB優(yōu)化工具箱，對綠色生態(tài)混凝土配合比設(shè)計的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化求解。
　　主要研究結(jié)論如下:
　　(1)單摻粉煤灰(FA)摻量在20％～40％范圍內(nèi)變化時，隨著剪切速率增大，水泥基膠凝材料漿體呈現(xiàn)先剪切增稠后剪切變稀行為，且剪切增稠程度和剪切變稀程度均隨粉煤灰摻量增大而先降低后升高;單摻礦渣(SG)摻量在20％～40％范圍內(nèi)變化時，隨著剪切速率增大，漿體呈現(xiàn)先剪切變稀后剪切增稠

3、行為，隨著礦渣摻量增大，剪切變稀程度逐漸升高，剪切增稠程度逐漸降低。
　　(2)雙摻粉煤灰和礦渣的總摻量為30％、摻加比例在1∶2～2∶1范圍變化時，隨著剪切速率增大，漿體呈現(xiàn)先剪切增稠后剪切變稀行為，流變曲線的趨勢與單摻粉煤灰時的流變曲線趨勢類似，這表明粉煤灰對水泥基膠凝材料凈漿流變性能的影響比礦渣大得多;但是與單摻粉煤灰不一樣的是，隨著復(fù)摻粉煤灰摻量增加、礦渣摻量減少，漿體的剪切增稠程度和剪切變稀程度均逐漸降低。
　　(

4、3)基于Herschel-Bulkley模型，在水膠比為0.29的條件下，優(yōu)選出使膠凝材料體系符合綠色生態(tài)混凝土膠凝材料凈漿流變特性要求（即屈服應(yīng)力值相對較小而粘度適中）的摻合料組合:粉煤灰與礦渣復(fù)摻且摻加比例為1∶1或1∶2。
　　(4)基于泰勒公式，建立了粗骨料粒徑范圍為16.0～19.0mm和19.0～26.5mm時綠色生態(tài)混凝土的材料（水膠比、膠凝材料用量及組成、高效減水劑）與其性能（抗壓強度及孔隙率）的相互關(guān)系。

5、　　(5)根據(jù)序列二次規(guī)劃法，基于MATLAB工具箱，以綠色生態(tài)混凝土28d抗壓強度、孔隙率為控制目標(biāo)，在原材料用量的最佳取值范圍內(nèi)，得出了粗骨料粒徑范圍為16.0～19.0mm和19.0～26.5mm時的綠色生態(tài)混凝土最優(yōu)配合比。
　　(6)在水膠比為0.29條件下，選用粒徑范圍為19.0～26.5mm的粗骨料，優(yōu)化配制的混凝土28d抗壓強度可達(dá)9.1MPa，有效孔隙率可達(dá)27.8％，在其上播種狗牙根草種，成功配制出了綠色生態(tài)混