一种量化全机制砂混凝土配合比的设计方法与流程

本发明涉及建筑材料的，尤其涉及一种量化全机制砂混凝土配合比的设计方法。

背景技术：

1、机制砂混凝土广泛应用基础建设，《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011中提供了机制砂配合比的标准及要求，在设计机制砂混凝土的配合比时，大多依照上述的设计规程进行操作。

2、机制砂颗粒形状棱角多，表面粗糙不光滑，粉末含量较大。机制砂中的石粉，一方面使砂的表面积增大，增加用水量，但另一方面，有适量石粉的存在，可完善混凝土特细骨料的级配，以及细小的球形颗粒产生的滚珠作用等，会改善混凝土的和易性，提高混凝土的密实性，进而起到提高混凝土综合性能的作用。在相关技术中，存在因计算配合比时，缺少对机制砂中石粉含量的考量，导致拌制的混凝土的实际各项指标与期望值相去甚远的缺陷。

3、此外，机制砂混凝土配合比的用水量对新拌水泥混凝土的和易性有直接影响，相关技术中，需要在拌制混凝土时加入减水剂，以使机制砂混凝土的含水量保持在期望范围内，而《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011中，用水量需按表检索获取，而实际应用时，存在依据上述设计规程计算得到的c15至c55的配合比对应的用水量相同的情况，即现有技术中，用水量的计算方式不适用于实际应用环境。

4、在设计配合比时，还需要计算机制砂的砂率，《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011中，砂率也是从其提供的表中获取或根据经验取值，存在计算得到的砂率准确度较低的缺陷。

5、相关技术中，设计配合比时，需再对照《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011中所推荐的表格检索获取，存在设计配合比的计算效率不高的缺陷。

技术实现思路

1、为了改善相关技术中，按《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011设计配合比时，部分数据需要查表获取，设计配合比的计算效率不高，且设计配合比时，缺少对机制砂中的石粉含量、减水剂用量及砂细度模数的综合考量，导致实际混凝土配制强度与预期配制强度出入较大，需多次调整配合比的情况，本技术提供一种量化全机制砂混凝土配合比的设计方法，以提高设计配合比的计算效率，并综合考量全机制砂中的石粉含量、减水剂用量及砂细度模数，以使根据设计的配合比所拌制的混凝土各项指标更接近理论值，提高设计配合比的可靠性，并提高设计配合比的计算效率。

2、本技术提供一种量化全机制砂混凝土配合比的设计方法，采用如下的技术方案：

3、步骤s1，获取水泥实测强度fce及混凝土的配制强度fcu，o，根据全机制砂的细度模数和配合比的强度等级分别计算得到粉煤灰掺量βf及矿粉掺量βk，并由所述粉煤灰掺量βf及所述矿粉掺量βk计算得到矿物掺合料影响系数γ，随后根据所述水泥实测强度fce、所述配制强度fcu，o及所述矿物掺合料影响系数γ计算得到水胶比

4、步骤s2，确定拟掺外加剂的混凝土的用水量mwo，根据所述水胶比及所述用水量mwo计算得到胶材用量mbo；

5、步骤s3，获取减水剂对应的减水率β，根据所述用水量mwo、所述胶材用量mbo及所述减水率β计算得到外加剂用量mao，并根据所述水胶比及所述用水量mwo分别计算得到粉煤灰用量mfo、矿渣粉用量mko及水泥用量mco；

6、步骤s4，获取混凝土的砂率βs，并根据砂率βs、粉煤灰用量mfo、矿渣粉用量mko、所述水泥用量mco、所述用水量mwo、所述外加剂用量mao及每立方米混凝土拌合物的假定质量mcp分别计算得到粗骨料用量mgo及细骨料用量mso；

7、步骤s5，根据原料用量进行混凝土试配、调整与确定，所述原料用量包括所述粉煤灰用量mfo、所述矿渣粉用量mko、所述胶材用量mbo、所述外加剂用量mao、所述水泥用量mco、所述粗骨料用量mgo及所述细骨料用量mso。

8、可选的，所述步骤s1中，所述粉煤灰掺量βf的计算公式如下：

9、βf＝a1·mx-b1·fcu，k+c1；

10、其中，机制砂细度模数mx的系数a1的取值范围为不小于7.6且不大于8.4；混凝土强度等级fcu，k的系数b1的取值范围为不小于0.57且不大于0.63；常数项的c1的取值范围为不小于15.2且不大于16.8；

11、所述矿粉掺量βk的计算公式如下：

12、βk＝a2·mx+b2·fcu，k+c2；

13、其中，机制砂细度模数mx的系数a2的取值范围为不小于3.80且不大于4.20；混凝土强度等级fcu，k的系数b2的取值范围为不小于0.019且不大于0.021；常数项的c2的取值范围为不小于3.80且不大于4.20。

14、可选的，所述步骤s1中，所述矿物掺合料影响系数γ的计算公式如下：

15、γ＝-a3·βf-b3·βk+c3；

16、其中，粉煤灰掺量系数a3的取值范围为不小于0.898且不大于0.993，适用于二级灰；矿渣粉掺量系数b3的取值范围为不小于0.100且不大于0.111，适用于s95矿渣粉；常数项c3的取值范围为不小于0.950且不大于1.050；βf为粉煤灰的掺量；βk为矿粉的掺量；

17、所述水胶比的计算公式如下：

18、

19、其中，系数a4的取值范围为不小于0.447且不大于0.494，常数项b4的取值范围为不小于0.008且不大于0.010，fcu，o为混凝土的配制强度，fce为水泥的实测强度，适用于42.5强度等级的水泥配制c55及以下的混凝土计算其配合比。

20、可选的，所述步骤s3包括：

21、步骤s31，根据所述胶材用量mbo、混凝土的实际坍落度要求值h及砂的石粉含量n计算得到未掺外加剂时每立方米混凝土的用水量m'wo，计算公式如下：

22、m'wo＝a5·mbo+b5·h+c5·n+d5；

23、其中，系数a5的取值范围为不小于0.2且不大于0.3，系数b5的取值范围为不小于160且不大于200，系数c5的取值范围为不小于0.80且不大于1.00，常数项d5的取值范围为不小于115且不大于120；

24、步骤s32，获取减水剂对应的减水率β，根据所述用水量mwo、所述胶材用量mbo及所述减水率β计算得到外加剂用量mao，并根据所述水胶比所述拟掺外加剂后的用水量mwo分别计算得到粉煤灰用量mfo、矿渣粉用量mko及水泥用量mco。

25、可选的，所述步骤s32中，所述外加剂用量mao的计算公式如下：

26、

27、其中，z为减水剂等效值，用以表示1kg的减水剂所等效代替的用水量的值。

28、可选的，所述减水剂等效值z的计算公式如下：

29、z＝a6·β+b6；

30、其中，β为所述减水剂对应的减水率，系数a6的取值范围为不小于35且不大于45，常数项b6的取值范围为不小于0.950且不大于1.050。

31、可选的，所述步骤s4中，所述砂率βs的计算公式如下：

32、βs＝a7·mx-b7·mbo-c7·n+d7；

33、其中，mx为砂的细度模数，mbo为胶材用量；n为机制砂的石粉含量；系数a7的取值范围为不小于9.5且不大于10.5，系数b7的取值范围为不小于0.033且不大于0.037，系数c7的取值范围为不小于15且不大于25，常数项d7取值范围为不小于29.5且不大于32.5。

34、可选的，所述步骤s5中，所述粗骨料用量mgo及所述细骨料用量mso的计算公式如下：

35、mco+mfo+mko+mso+mgo+mwo+mao＝mcp；

36、

37、由上述联立方程组计算得到所述粗骨料用量mgo及所述细骨料用量mso；其中，每立方米混凝土拌合物的假定质量mcp为不小于2350kg/m3且不大于2450kg/m3内假定的值。

38、通过采用上述技术方案，设计配合比时，各项数据均可通过公式计算获取，无需再对照《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011中所推荐的表格检索获取，提高了设计配合比的计算效率。

39、在计算全机制砂混凝土的砂率时，将全机制砂的石粉含量、全机制砂的细度模数及胶材用量纳入考量并量化，基于该砂率所计算得到的配合比中各原料用量更准确，对应所拌制的混凝土各项指标更贴近预期值，进而实现减少配合比调整次数的目的。

40、此外，还增加了减水剂等效值的概念，通过减水剂1kg等效代替用水量的值，以实现减水剂的最佳效果。

41、通过增加粉煤灰、矿粉影响系数关于粉煤灰掺量、矿粉掺量的计算公式，替代现有技术中对照《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011中所推荐的表格获取数据的方法，进一步提高设计配合比的计算效率。

42、通过提高全机制砂混凝土配合比设计的科学性，来提高混凝土质量的稳定性，减少质量问题的发生。

技术特征：

1.一种量化全机制砂混凝土配合比的设计方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述粉煤灰掺量βf的计算公式如下：

3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述矿物掺合料影响系数γ的计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于：所述步骤s32中，所述外加剂用量mao的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于：所述减水剂等效值z的计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于：所述步骤s4中，所述砂率βs的计算公式如下：

8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于：所述步骤s5中，所述粗骨料用量mgo及所述细骨料用量mso的计算公式如下：

技术总结
本发明涉及一种量化全机制砂混凝土配合比的设计方法，包括：步骤S1，计算粉煤灰掺量、矿粉掺量、矿物掺合料影响系数及水胶比；步骤S2，计算胶材用量；步骤S3，计算外加剂用量、粉煤灰用量、矿渣粉用量及水泥用量；步骤S4，分别计算粗骨料用量及细骨料用量；步骤S5，根据原料用量进行混凝土试配、调整与确定。改善了相关技术中，设计配合比时，部分数据需要查表获取，计算效率较低，缺少对全机制砂中的石粉含量、减水剂用量及砂细度模数的综合考量，导致实际混凝土配制强度与预期配置强度出入较大的情况。

技术研发人员：陈立,胡佳聪,许明泉,孔浩锋,袁晓玲,陈贤杰
受保护的技术使用者：宁波龙峰混凝土有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5