CN106242413B - 混凝土最小空隙率配制理论计算方法 - Google Patents
混凝土最小空隙率配制理论计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及混凝土最小空隙率配制理论计算方法,具体包括如下步骤:计算1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合最小空隙率比率,计算1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合后的表观密度,计算1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合最小空隙率比率,计算1.15mm颗粒以上人工砂与细河砂混合后的表观密度,记录单位重量人工砂筛分实验结果,计算人工砂与细砂、碎石混合后的表观密度,选定胶凝总量,其中水泥重量、矿物掺和料重量,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度,确定用水量,确定骨料用量,根据实验确定引气型减水剂的用量。采用此方法配置出来的混凝土具有高施工性、高耐久性、高强度性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土最小空隙率配制理论计算方法。
背景技术
砂的颗粒级配,即表示砂的颗粒搭配情况,在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆来填充,为达到节约水泥和提高强度的目的,就应尽量减少砂粒之间的空隙,如果是同样粒径的砂混合,空隙率就大;两种不同粒径的砂搭配起来,空隙率就减少了;三种不同粒径的砂搭配,空隙就更小了,由此可见,要想减少砂粒间的空隙,就必须有粒径不同的砂搭配。
在拌制混凝土时,砂的粗细及颗粒级配应同时考虑。当砂中含有较多的粗砂,并以适当的中砂及少量细沙填充其空隙,则可以达到空隙率及总表面积均较小,这样配制的砂比较理想,不仅水泥浆用量较小,而且还可以提高混凝土的密实性与强度,混凝土空隙率的大小直接影响到混凝土的施工性、耐久性及强度。可见控制砂的粗细程度和颗粒级配有很大的技术经济意义,因而它是评定混凝土质量的重要指标。
发明内容
本发明提供一种混凝土最小空隙率配制理论计算方法,采用此方法配置出来的混凝土具有高施工性、高耐久性、高强度。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种混凝土最小空隙率配制理论计算方法,具体包括如下步骤:
1)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂、细河砂的重量各占的比率a1%、b1%:
由公式1:a1%=ρ1/(ρ1+ρ2)
b1%=ρ2/(ρ1+ρ2)
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
ρ1:人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂的松散密度Kg/m3
ρ2:细河砂的松散密度Kg/m3
2)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合后的表观密度ρA:
由公式2:ρA=ρ1ρ2/(ρ2a1%+ρ1b1%)
ρA:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合后的表观密度Kg/m3
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
ρ1:人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂的表观密度Kg/m3
ρ2:细河砂的表观密度Kg/m3
3)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂、碎石的重量各占的比率a2%、b2%:
由公式1:a2%=ρ3/(ρ3+ρ4)
b2%=ρ4/(ρ3+ρ4)
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石的重量占的比率
ρ3:人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂的松散密度Kg/m3
ρ4:碎石的松散密度Kg/m3
4)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合后的表观密度ρB:
由公式2:ρB=ρ3ρ4/(ρ4a2%+ρ3 b2%)
ρB:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合后的表观密度Kg/m3
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
ρ3:人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂的表观密度Kg/m3
ρ4:碎石的表观密度Kg/m3
5)记录单位重量人工砂筛分实验结果:
单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量所占的比例/单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量所占的比例=B%/A%
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量所占的比例
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量所占的比例
6)计算人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度d3:
由公式2:d3=ρAρB/(ρA B%+ρB A%)
d3:人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度Kg/m3
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量所占的比例
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量所占的比例
ρA:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合后的表观密度Kg/m3
ρB:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合后的表观密度Kg/m3
7)选定每立方米混凝土中胶凝材料总重量,选定其中水泥重量、矿物掺和料重量,计算水泥、矿物掺和料各占胶凝材料总重量的比率a3%、b3%,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度d1:
①计算水泥、矿物掺和料各占胶凝材料总量比率a3%、b3%
a3%=C/(C+F)
b3%=F/(C+F)
a3%: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Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
②计算胶凝材料水泥与矿物掺和料混合后的表观密度d1:
由公式2:d1=ρgρe/(ρgb3%+ρea3%)
d1:胶凝材料水泥与矿物掺和料混合后的表观密度Kg/m3
a3%:胶凝总重量中水泥重量占的比率
b3%:胶凝总重量中矿物掺和料重量占的比率
ρg:水泥的表观密度Kg/m3
ρe:矿物掺和料的表观密度Kg/m3
8)确定每立方米混凝土用水量,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:
①计算胶凝材料占素胶凝浆体的比率x%:
x%=(C+F)/(C+F+W)
x%:胶凝材料占素胶凝浆体重量百分比
C:每立方米混凝土中的水泥的用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料的用量Kg/m3
W:每立方米混凝土的用水量Kg/m3
②计算素胶凝浆体的密度d:
由式3:素胶凝浆体密度公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
d:素胶凝浆体密度Kg/m3
x%:胶凝材料总重量占素胶凝浆体重量比率
d1:胶凝材料水泥与矿物掺和料混合后的表观密度Kg/m3
d2:水密度1000Kg/m3
9)计算素胶凝浆体与碎石、人工砂、细河砂混合后的每立方米混凝土重量D:
由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
其中:y%=(C+F+W)/D
y%:素胶凝浆体重量占混凝土重量的百分比
d:素胶凝材料浆体密度Kg/m3
d3:人工砂与细砂、碎石混合后的表观密度Kg/m3
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
D:每立方米混凝土重量Kg/m3
10)确定每立方米混凝土中的骨料用量:
①求每立方米混凝土中的骨料总用量E=D-C-F-W
E:每立方米混凝土中的骨料总用量Kg/m3
D:每立方米混凝土重量Kg/m3
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
②求每立方米混凝土中的人工砂用量:
X=B%*X+A%*X
X:每立方米混凝土人工砂用量Kg/m3
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比例
③由第三步、②求碎石G=(b2%/a2%)*(B%*X)
G:每立方米混凝土中的碎石用量Kg/m3
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
④由第一步得细河砂为S=(b1%/a1%)*(A%*X)
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
A%:单位重量人工砂中的1.15mm颗粒以下人工砂所占的重量比例
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
⑤由①②③④得E=G+X+S,将数值代入可求人工砂X
E=(b2%/a2%)*(B%*X)+X+(b1%/a1%)*(A%*X)
X=E/(b2%/a2%*B%+1+b1%/a1%*A%)
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
E:每立方米混凝土中的骨料总用量Kg/m3
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
B%:单位重量人工砂中的1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
A%:单位重量人工砂中的1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比例
⑥由③④⑤得:碎石G=(b2%/a2%)*(B%*X)
细河砂S=(b1%/a1%)*(A%*X)
G:每立方米混凝土中的碎石用量Kg/m3
S:每立方米混凝土中的细河砂用量Kg/m3
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂的重量占的比率
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比例
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
11)得配合比,依据水泥C、矿物掺和料F、碎石G、人工砂X、细河砂S和水W,通过实验确定引气型减水剂J的用量;
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
G:每立方米混凝土中的碎石用量Kg/m3
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
S:每立方米混凝土中的细河砂用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
J:每立方米混凝土中的引气型减水剂用量Kg/m3。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)采用此方法配置出来的混凝土施工性好;
2)采用此方法配置出来的混凝土耐久性好;
3)采用此方法配置出来的混凝土强度高。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明:
关键公式:
公式1:A、B两种不同物质,松散密度分别为ρ1、ρ2,混合后最小空隙率,其中A、B两种不同物质比率分别为:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)、b%=ρ2/(ρ1+ρ2);a%为A物质所占比率,b%为B物质所占比率;
验证公式1:试验一见表1
人工砂产地:辽阳,规格为:1.15颗粒以下人工砂,松散容重1505g/L。
细河砂产地:辽阳,松散容重1365g/L。
表1
试验一分析:
1、由试验一得序号11两种物质混合的松散密度最大,得知:
1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率为:A/(A+C10)=2880/(2880+2600)≈52.55%
细河砂重量占的比率为:C10/(A+C10)=2600/(2880+2600)≈47.45%
2、混合后最小空隙率按公式1计算结果如下:
1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率为:a1%=ρ1/(ρ1+ρ2)=1505/(1505+1365)≈52.44%
细河砂重量占的比率为:b1%=ρ2/(ρ1+ρ2)=1365/(1505+1365)≈47.56%
实验一结论:因实验一分析1与分析2结果相近,误差小于0.5%,所以公式1成立。
验证公式1:试验二见表2
人工砂产地:辽阳,规格为:1.15颗粒以上人工砂,松散容重1365g/L。
碎石产地:辽阳,规格为:10mm~20mm,松散容重1380g/L。
表2
试验二分析:
1、由试验二得序号11两种物质混合的松散密度最大得知:
1.15mm以上颗粒人工砂重量占的比率:B10/(B10+D)=2600/(2600+2675)=49.29%
碎石重量占的比率:D/(B10+D)=2675/(2600+2675)=50.71%
2、混合后最小空隙率按公式1计算结果如下:
1.15mm以上颗粒人工砂重量占比率为:a2%=ρ3/(ρ3+ρ4)=1365/(1380+1365)=49.73%
碎石重量占比率为:b2%=ρ4/(ρ3+ρ4)=1380/(1365+1380)=50.27%
实验二结论:因实验二分析1与分析2结果相近,误差小于0.5%,所以公式1成立。
公式2:两种物质密度分别为ρ1、ρ2,质量混合比为a%、b%,混合后的质量为M,则V1=Ma%/ρ1,V2=Ma%/ρ2,混合密度ρ=M/(V1+V2)=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%);
即ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
公式3:素胶凝浆体密度计算公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
其中:x%=(C+F)/(C+F+W)
d1:胶凝材料的表观密度Kg/m3
d2:水密度1000Kg/m3
d:素胶凝浆体密度Kg/m3
x%:胶凝材料重量占素胶凝浆体重量的比率
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
推导公式4:由公式3推导出素胶凝浆体与混合骨料碎石、人工砂、细河砂混合后混凝土密度D的推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
其中:y%=(C+F+W)/D
y%:每立方米素胶凝浆体重量占每立方米混凝土重量的比率
d:素胶凝材料浆体密度Kg/m3
d3:人工砂与细砂、碎石混合后的表观密度Kg/m3
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
D:每立方米混凝土重量Kg/m3
推导公式4证明:由公式3:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d是将水作为载体,胶凝材料是素体,得素胶凝浆体密度d;推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D是将素胶凝浆体为载体,混合骨料中人工砂与细河砂、碎石的混合体为素体,得每立方米混凝土重量D;公式3转化为推导公式4有如下规律:
①:公式3:d2为水载体密度Kg/m3,推导公式4:d为素胶凝浆体载体密度Kg/m3
②:公式3:x%胶凝材料重量占素胶凝浆体重量的比率,推导公式4:(1-y%)为混合骨料中人工砂与细河砂、碎石的混合体占混凝土重量的比率
③:公式3:(1-x%)为水载体占素胶凝浆体重量的比率,推导公式4:y%为每立方米素胶凝浆体载体重量占每立方米混凝土重量的比率
④:公式3:d1为胶凝材料表观密度Kg/m3,推导公式4:d3为人工砂与细砂、碎石混合后的表观密度Kg/m3
⑤:公式3:d为素胶凝材料浆体密度Kg/m3,推导公式4:D为每立方米混凝土重量Kg/m3
由此,可证明推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D成立。
方案一:采用水泥+矿物掺和料+碎石+人工砂+细河砂+水+引气型减水剂
方案二:采用水泥+矿物掺和料+碎石+人工砂+水+引气型减水剂
方案三:采用水泥+矿物掺和料+碎石+细河砂+水+引气型减水剂
优选地,方案一:混凝土最小空隙率配制理论计算方法,步骤如下:
1)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗
粒以下人工砂、细河砂的重量各占的比率a1%、b1%:
由公式1:a1%=ρ1/(ρ1+ρ2)
b1%=ρ2/(ρ1+ρ2)
2)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合后的表观密度ρA:
由公式2:ρA=ρ1ρ2/(ρ2a1%+ρ1b1%)
3)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂、碎石的重量各占的比率a2%、b2%:
由公式1:a2%=ρ3/(ρ3+ρ4)
b2%=ρ4/(ρ3+ρ4)
4)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合后的表观密度ρB:
由公式2:ρB=ρ3ρ4/(ρ4a%+ρ3b%)
5)记录单位重量人工砂筛分实验结果:
单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例/单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比例=B%/A%
6)计算人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度d3:
由公式2:d3=ρAρB/(ρA B%+ρB A%)
7)选定每立方米混凝土中胶凝材料总重量,选定其中水泥重量、矿物掺和料重量,计算水泥、矿物掺和料各占胶凝材料总重量的比率a3%、b3%,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度d1:
①计算水泥、矿物掺和料各占胶凝材料总重量比率a3%、b3%
a3%=C/(C+F)
b3%=F/(C+F)
②计算胶凝材料水泥与矿物掺和料混合后的表观密度d1:
由公式2:d1=ρgρe(ρgb3%+ρea3%)
8)确定每立方米混凝土用水量,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:
①计算胶凝材料占素胶凝浆体的比率x%:
x%=(C+F)/(C+F+W)
②计算素胶凝浆体的密度d:
由公式3:素胶凝浆体密度公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
9)计算素胶凝浆体与碎石、人工砂、细河砂混合后的每立方米混凝土重量D:
由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
其中:y%=(C+F+W)/D
10)确定每立方米混凝土中的骨料用量:
①求每立方米混凝土中的骨料总用量E=D-C-F-W
②求每立方米混凝土中的人工砂用量:
X=B%*X+A%*X
③由第三步、②求碎石G=(b2%/a2%)*(B%*X)
④由第一步、②求细河砂S=(b1%/a1%)*(A%*X)
⑤由①②③④得E=G+X+S,将数值代入可求人工砂X
E=(b2%/a2%)*(B%*X)+X+(b1%/a1%)*(A%*X)
X=E/(b2%/a2%*B%+1+b1%/a1%*A%)
⑥由③④⑤得:碎石G=(b2%/a2%)*(B%*X)
细河砂S=(b1%/a1%)*(A%*X)
11)得配合比,依据水泥C、矿物掺和料F、碎石G、人工砂X、细河砂S和水W,
通过实验确定引气型减水剂J的用量;
实施例:
1、实验原材料:
所用材料为PO42.5水泥,产地:鞍山冀东水泥厂,28天强度:49MPa,表观密度:3100Kg/m3。矿碴微粉,产地:鞍钢,微粉等级S75,表观密度:2890Kg/m3。碎石粒径10mm~20mm,产地:辽阳,松散密度:1380Kg/m3,表观密度:2765Kg/m3。人工砂产地:鞍钢大孤山铁矿,细度模数3.926,表观密度:2700Kg/m3,1.15mm颗粒以上人工砂松散密度:1285Kg/m3,1.15mm颗粒以下人工砂松散密度:1365Kg/m3。单位重量人工砂筛分实验结果:1.15mm颗粒以上人工砂/1.15mm颗粒以下人工砂=B%/A%=72.73%/27.27%。细河砂产地:辽阳,细度模数1.169,松散密度:1365Kg/m3,表观密度:2465Kg/m3。1.15mm颗粒以下97%。引气型减水剂(聚羧酸)产地:鞍钢矿山建设有限公司。
2、实验设备:
混凝土试模,坍落度桶,SJD60型混凝土搅拌机、产地:沈阳科威实验仪器厂。SZ型混凝土含气量测定仪。2000kN万能实验机,产地:沈阳科威实验仪器厂。
方案一实施例:采用水泥+矿物掺和料+碎石+人工砂+细河砂+水+引气型减水剂混凝土最小空隙率配制理论计算方法,步骤如下:
1、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合最小空隙率比率a%、b%(a1%、b1%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)
a1%=1365/(1365+1365)=50%(1.15mm颗粒以下人工砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)
b1%=1365/(1365+1365)=50%(细河砂)
2、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合后的表观密度ρ(ρA):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1b%)
ρA=2700×2465/(2465×50%+2700×50%)
≈2577Kg/m3
3、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合最小空隙率比率a%、b%(a2%、b2%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)
a2%=1285/(1285+1380)≈48.22%(1.15mm颗粒以上人工砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)
b2%=1380/(1285+1380)≈51.78%(碎石)
4、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合后的表观密度ρ(ρB):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1 b%)
ρB=2700×2765/(2765×48.22%+2700×51.78%)
≈2733Kg/m3
5、单位重量人工砂筛分实验结果:
1.15mm颗粒以上人工砂/1.15mm颗粒以下人工砂=B%:A%=72.73%/27.27%
6、人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度ρ(d3):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
d3=2733×2577/(2733×27.27%+2577×72.73%)
≈2689Kg/m3
7、选定胶凝总量345Kg/m3,其中水泥重量245Kg/m3、矿物掺和料(微粉)重量100Kg/m3,计算水泥所占比率、矿物掺和料所占比率,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1):
①由公式1:计算水泥所占比率:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)=245/(100+245)≈71.01%(水泥)
计算矿物掺和料所占比率:b%=ρ2/(ρ1+ρ2)=100/(100+245)≈28.99%(微粉)
②水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1)
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1b%)
d1=3100×2890/(2890×71.01%+3100×28.99%)
≈3036Kg/m3
8、确定用水量180Kg/m3,计算胶凝材料占素胶凝浆体百分比x%,计算素胶凝浆体密度d:
①胶凝材料占素胶凝浆体百分比:x%=(C+F)/(C+F+W)=(245+100)/(245+100+180)
≈65.71%
②由公式3:素胶凝浆体密度公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
65.71%/3036+(1-65.71%)/1000=1/d
d≈1788Kg/m3
9、计算素胶凝浆体与骨料(碎石G、人工砂X、细河砂S)的组合密度D(混凝土容重):
由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
y%=(C+F+W)/D=(245+100+180)/D=525/D
525/D/1788+(1-525/D)/2689=1/D
D≈2424Kg/m3(取2425Kg/m3)
10、确定骨料用量(碎石G、人工砂X、细河砂S):
①、骨料用量(E):E=混凝土容重-胶凝总量-用水量
=2425-345-180=1900Kg/m3
②、设人工砂为X,由第五步得:1.15mm颗粒以上人工砂+1.15mm颗粒以下人工砂
=B%×X+A%×X=X
③、由第三步、②得碎石G:碎石/1.15mm颗粒以上人工砂×1.15mm颗粒以上人工砂
=b2%/a2%×A%×X
=51.78%/48.12%×72.73%×X≈0.7826X
④、由第一步得细河砂为S:细砂/1.15mm颗粒以下人工砂×1.15mm颗粒以下人工砂
=b1%/a1%×B%×X
=50%/50%×27.27%×X≈0.2727X
⑤、由①②③④得E=G+X+S,将数值代入可求人工砂X
E=b2%/a2%×A%×X+X+b1%/a1%×B%X
X=E/(b2%/a2%×A%+1+b1%/a1%×B%)
=1900/(0.7826X+X+0.2727×X)
≈924Kg/m3(取925Kg/m3)
⑥、由③④⑤得:碎石G=b2%/a2%×A%×X=0.7826×924≈723Kg/m3(取725Kg/m3)
细河砂S=b1%/a1%×B%×X=0.2727×924≈252Kg/m3(取250Kg/m3)
11、得配合比,实验确定引气型减水剂的用量,如下表3:
表3(单位:Kg/m3)
水泥C: | 微粉F: | 碎石G: | 人工砂X: | 细河纱S: | 水W: | 引气型减水剂J |
245 | 100 | 725 | 925 | 250 | 180 | 6.9 |
方案二实施例:采用水泥+矿物掺和料+碎石+人工砂+水+引气型减水剂混凝土最小空隙率配制理论计算方法,步骤如下:
1、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合最小孔隙率比率a%、b%(a1%、b1%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)=0
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)=0
2、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合后的表观密度ρ(ρA):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1b%)=0
3、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合最小空隙率比率a%、b%(a2%、b2%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)
a2%=1285/(1285+1380)=48.22%(1.15mm以上人工砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)
b2%=1380/(1285+1380)=51.78%(碎石)
4、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合后的表观密度ρ(ρB):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1b%)
ρB=2700×2765/(2765×48.22%+2700×51.78%)
≈2765Kg/m3
5、单位重量人工砂筛分实验结果:
1.15mm颗粒以上人工砂/1.15mm颗粒以下人工砂=B%/A%=72.73%/27.27%
6、人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度ρ(d3):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1b%)
d3=2765×2700/(2700×72.73%+2733×27.27%)
≈2747Kg/m3
7、选定胶凝总量345Kg/m3,选定其中水泥所占的重量245Kg/m3、矿物掺和料所占的重量100Kg/m3,计算水泥所占比率、矿物掺和料所占比率,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1):
①由公式1:计算水泥所占比率:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)=245/(100+245)≈71.01%(水泥)
计算矿物掺和料所占比率:b%=ρ2/(ρ1+ρ2)=100/(100+245)≈28.99%(微粉)
②水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1)
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1b%)
d1=3100×2890/(2890×71.01%+3100×28.99%)
≈3036Kg/m3
8、确定用水量,计算胶凝材料占素胶凝浆体百分比x%,计算素胶凝浆体密度d:
①胶凝材料占素胶凝浆体百分比:x%=(C+F)/(C+F+W)=(245+100)/(245+100+180)
≈65.71%
②由式3:素胶凝浆体密度公式:
x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
65.71%/3036+(1-65.71%)/1000=1/d
d≈1788Kg/m3
9、计算素胶凝浆体与骨料(碎石G、人工砂X、细河砂S)的组合密度D(混凝土容重):
由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
y%=(C+F+W)/D=(245+100+180)/D=525/D
525/D/1788+(1-525/D)/2747=1/D
D≈2465Kg/m3取2465Kg/m3
10、确定骨料用量(碎石G、人工砂X、细河砂S):
①、骨料用量(E):E=混凝土容重-胶凝总量-用水量
=2465-345-180=1940Kg/m3
②、设人工砂为X,由第五步得:1.15mm颗粒以上人工砂+1.15mm颗粒以下人工砂
=B%×X+A%×X=X
③、由第三步、②得碎石G:(碎石/1.15mm颗粒以上人工砂)×1.15mm颗粒以上人工砂
=(b2%/a2%)×(B%×X)
=(51.78%/48.22%)×(72.73%×X)=0.7810X
④、由第一步得细河砂为S:(细砂/1.15mm颗粒以下人工砂)×1.15mm颗粒以下人工砂
=(b1%/a1%)×(A%×X)
=0
⑤、由①②③④得E=G+X+S,将数值代入可求人工砂X:
E=(b2%/a2%)×(B%×X)+X+(b1%/a1%)×(A%×X)
X=E/(b2%/a2%×B%+1+X+0)
=1940/(0.7810X+X+0)
≈1089Kg/m3(取1090Kg/m3)
⑥、由③④⑤得:碎石G=(b2%/a2%)×(B%×X)=0.7810×1089≈850Kg/m3(取850Kg/m3)
细河砂S=0
11、得配合比,实验确定引气型减水剂的用量,如下表4:
表4(单位:Kg/m3)
水泥C: | 微粉F: | 碎石G: | 人工砂X: | 细河纱S: | 水W: | 引气型减水剂J |
245 | 100 | 850 | 1090 | 0 | 180 | 6.9 |
实际用水量:230Kg/m3
方案三实施例:采用水泥+矿物掺和料+碎石+细河砂+水+引气型减水剂
混凝土最小空隙率配制理论计算方法,步骤如下:
1、单位重量碎石与细河砂最小空隙率:
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)=1365/(1365+1380)=49.73%(细河砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)=1380/(1365+1380)=50.27%(碎石)
6、细河砂、碎石混合后的表观密度ρ(ρc):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1 b%)=2765×2465/(2465×50.27%+2765×49.73%)
≈2607Kg/m3
7、选定胶凝总量345Kg/m3,选定其中水泥所占的重量245Kg/m3、矿物掺和料所占的重量100Kg/m3,计算水泥所占比率、矿物掺和料所占比率,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1):
①由公式1计算水泥所占比率:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)=245/(100+245)=71.01%(水泥)
计算矿物掺和料所占比率:b%=ρ2/(ρ1+ρ2)=100/(100+245)=28.99%(微粉)
②水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1)
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2 a%+ρ1 b%)
d1=3100×2890/(2890×71.01%+3100×28.99%)
=3036Kg/m3
8、确定用水量,计算胶凝材料占素胶凝浆体百分比x%,计算素胶凝浆体d3:
①胶凝材料占素胶凝浆体百分比:x%=(C+F)/(C+F+W)=(245+100)/(245+100+180)
=65.71%
②由式3:素胶凝浆体密度公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
65.71%/3036+(1-65.71%)/1000=1/d3
d=1788Kg/m3
9、计算素胶凝浆体与骨料(碎石G、人工砂X、细河砂S)的组合密度D(混凝土容重):
由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
y%=(C+F+W)/D=(245+100+180)/D=525/D
525/D/1788+(1-525/D)/2607=1/D
D=2367Kg/m3取2365Kg/m3
10、确定骨料用量(碎石G、人工砂X、细河砂S):
①、骨料用量(E):E=混凝土容重-胶凝总量-用水量=2365-345-180=1840Kg/m3
②、得碎石G:碎石占骨料比例×骨料用量=b%×E=50.27%×1840=925Kg/m3
③、得细河砂为S:细砂占骨料比例×骨料用量=a%×E=49.73%×1840=915Kg/m3
11、得配合比,实验确定引气型减水剂的用量,如下(表5):
表5(单位:Kg/m3)
水泥C: | 微粉F: | 碎石G: | 细河纱S: | 水W: | 引气型减水剂J |
245 | 100 | 925 | 915 | 180 | 6.9 |
实际用水量:220Kg/m3
实施例混凝土最小空隙率配制理论计算方法性能指标见(表6)。
表6
实施例编号 | 坍落度mm | 拓展度mm | 含气量% | 7天强度代表值Mpa | 28天强度代表值Mpa |
实施例1 | 210 | 560 | 5.5 | 24.0MPa | 38.3MPa |
实施例2 | 180 | 520 | 8.5 | 16.2MPa | 24.6MPa |
实施例3 | 180 | 450 | 2.5 | 18.0MPa | 26.0MPa |
性能分析:
实施例1、以适当的人工砂及少量细河沙填充其空隙,则可以达到空隙率及总表面积均较小,施工性好,含气量5.5%(为使混凝土具有较好的抗冻性,其最佳含气量约为5~6%之间),强度较其他值高。
实施例2:人工砂较粗,单独使用时空隙率大,混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆来填充,导致混凝土施工性差,用水量高,含气量高,达到8.5%,强度低。
实施例3:细河砂较细,单独使用时比表面积大,导致施工性差,用水量较高,含气量低,达到2.5%,强度较低。
结论:由上表可看出方案一实施例效果最好,最小空隙率配制理论计算方法计算混凝土配合比,混凝土采用适量的碎石、人工砂、细河砂进行混合,当人工砂较粗时,以适量细河沙填充其空隙,则可以达到空隙率及总表面积均较小,这样的砂比较理想,不仅水泥浆用量较小,而且还可以提高混凝土的密实性与强度。
可见该混凝土最小空隙率配制理论计算方法计算混凝土配合比,能使混凝土空隙率最小,混凝土性能达到高施工性、高耐久性及高强度性。
应用实例一:(工程名称:风水沟尾矿坝,施工部位:混凝土防水面板)所用材料为PO42.5水泥,产地:冀东水泥厂,28天强度49MPa,表观密度:3100Kg/m3。矿碴微粉,产地:鞍钢,微粉等级S75,表观密度:2890Kg/m3。碎石粒径5mm~20mm,产地:鞍钢大孤山铁矿,松散密度:1330Kg/m3,表观密度:2700Kg/m3。人工砂产地:鞍钢大孤山铁矿,细度模数:3.93表观密度:2700Kg/m3,1.15mm颗粒以上人工砂,松散密度:1285Kg/m3,1.15mm颗粒以下人工砂,松散密度ρ1=1365Kg/m3。单位重量人工砂筛分实验结果:1.15mm颗粒以上人工砂/1.15mm颗粒以下人工砂=B%/A%=72.73%/27.27%细河砂产地为:辽阳,细度模数:1.16松散密度:1365Kg/m3表观密度:2465Kg/m3引气型减水剂:产地:鞍钢矿建。应用实例计算以混凝土等级C25为例:(按照混凝土最小空隙率配制理论计算方法计算),计算如下:
混凝土最小空隙率配制理论计算方法,步骤如下:
1、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合最小空隙率比率a%、b%(a1%、b1%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)
a1%=1365/(1365+1365)=50%(1.15mm颗粒以下人工砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)
b1%=1365/(1365+1365)=50%(细河砂)
2、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合后的表观密度ρ(ρA):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
ρA=2700×2465/(2465×50%+2700×50%)≈2577Kg/m3
3、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合最小空隙率比率a%、b%(a2%、b2%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)
a2%=1285/(1285+1330)≈49.14%(1.15mm颗粒以上人工砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)
b2%=1330/(1285+1330)≈50.86%(碎石)
4、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合后的表观密度ρ(ρB):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
ρB=2700×2700/(2700×49.14%+2700×50.86%)=2700Kg/m3
5、单位重量人工砂筛分实验结果:
1.15mm颗粒以上人工砂/1.15mm颗粒以下人工砂=B%/A%=72.73%/27.27%
6、人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度ρ(d3):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
d3=2700×2577/(2577×72.73%+2700×27.27%)≈2665Kg/m3取2665Kg/m3
7、选定胶凝总量345Kg/m3,其中水泥重量245Kg/m3、矿物掺和料(微粉)重量100Kg/m3,计算水泥所占比率、矿物掺和料所占比率,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1):
①由公式1:计算水泥所占比率:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)=245/(100+245)≈71.01%(水泥)
计算矿物掺和料所占比率:b%=ρ2/(ρ1+ρ2)=100/(100+245)≈28.99%(微粉)
②水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1)
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
d1=3100×2890/(2890×71.01%+3100×28.99%)≈3036Kg/m3
8、确定用水量180Kg/m3,计算胶凝材料占素胶凝浆体百分比x%,计算素胶凝浆体密度d:
①胶凝材料占素胶凝浆体百分比:x%=(C+F)/(C+F+W)=(245+100)/(245+100+180)≈65.71%
②由式3:素胶凝浆体密度公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
65.71%/3036+(1-65.71%)/1000=1/d
d≈1788Kg/m3
9、计算素胶凝浆体与骨料(碎石G、人工砂X、细河砂S)的组合密度D(混凝土容重):
由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
y%=(C+F+W)/D=(245+100+180)/D=525/D
525/D/1788+(1-525/D)/2665=1/D
D≈2407Kg/m3(取2405Kg/m3)
10、确定骨料用量(碎石G、人工砂X、细河砂S):
①、骨料用量(E):E=混凝土容重-胶凝总量-用水量
=2405-345-180=1880Kg/m3
②、设人工砂为X,由第五步得:1.15mm以上人工砂+1.15mm以下人工砂
=B%×X+A%×X=X
③、由第三步、②得碎石G:碎石/1.15mm以上人工砂×1.15mm以上人工砂=b2%/a2%×B%×X
=50.86%/49.12%×72.73%×X≈0.7531X
④、由第一步得细河砂为S:细砂/1.15mm以下人工砂×1.15mm以下人工砂=b1%/a1%×A%×X
=50%/50%×27.27%×X≈0.2727X
⑤、由①②③④得E=G+X+S,将数值代入可求人工砂X
E=b2%/a2%×A%×X+X+b1%/a1%×B%×X
X=E/(b2%/a2%×A%+1+b1%/a1%×B%)
=1880/(0.7531X+X+0.2727×X)
≈928Kg/m3取925Kg/m3
⑥、由③④⑤得:碎石G=b2%/a2%×A%×X=0.7531×928≈699Kg/m3取700
细河砂S=b1%/a1%×B%×X=0.2727×928≈253Kg/m3取255
11、得配合比,实验确定引气型减水剂的用量,如下表7:
表7(单位:Kg/m3)
水泥C: | 微粉F: | 碎石G: | 人工砂X: | 细河纱S: | 水W: | 引气型减水剂J |
245 | 100 | 700 | 925 | 255 | 180 | 6.9 |
应用实例一混凝土性能表8:
表8
应用实例二:
所用材料为PO42.5水泥,产地:冀东水泥厂,28天强度49MPa,表观密度:3100Kg/m3。矿碴微粉,产地:鞍钢,微粉等级S75,表观密度:2890Kg/m3。
碎石粒径10mm~20mm,产地:辽阳,松散密度:1380Kg/m3,表观密度:2765Kg/m3。
人工砂产地:辽阳,细度模数:3.101表观密度:2765Kg/m3,1.15mm颗粒以上人工砂,松散密度:1365Kg/m3,1.15mm颗粒以下人工砂,松散密度ρ1=1505Kg/m3。单位重量人工砂筛分实验结果:1.15mm颗粒以上人工砂/1.15mm颗粒以下人工砂=B%/A%=52.47%/47.53%。
细河砂产地为:辽阳,细度模数:1.16松散密度:1365Kg/m3表观密度:2465Kg/m3
引气型减水剂:产地:鞍钢矿建
应用实例计算以混凝土等级C25为例:(按照混凝土最小空隙率配制理论计算方法),计算如下:
混凝土最小空隙率配制理论计算方法,步骤如下:
1、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合最小空隙率比率a%、b%(a1%、b1%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)
a1%=1365/(1365+1505)≈47.56%(细河砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)
b1%=1505/(1365+1505)≈52.44%(1.15mm以下人工砂)
2、1.15mm颗粒以下人工砂与细河砂混合后的表观密度ρ(ρA):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
ρA=2765×2465/(2765×47.56%+2465×52.44%)
≈2614Kg/m3
3、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合最小空隙率比率a%、b%(a2%、b2%):
由公式1:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)
a2%=1365/(1365+1380)≈49.73%(1.15mm以上人工砂)
b%=ρ2/(ρ1+ρ2)
b2%=1380/(1365+1380)≈50.27%(碎石)
4、1.15mm颗粒以上人工砂与碎石混合后的表观密度ρ(ρB):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
ρB=2765×2765/(2765×49.73%+2765×50.27%)≈2765Kg/m3
5、单位重量人工砂筛分实验结果:
1.15mm颗粒以上人工砂/1.15mm颗粒以下人工砂=B%/A%=52.47%/47.53%
6、人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度ρ(d3):
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
d3=2765×2614/(2765×47.53%+2614×52.47%)≈2691Kg/m3
7、选定胶凝总量345Kg/m3,其中水泥重量245Kg/m3、矿物掺和料(微粉)重量100Kg/m3,计算水泥所占比率、矿物掺和料所占比率,计算水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1):
①由公式1:计算水泥所占比率:a%=ρ1/(ρ1+ρ2)=245/(100+245)≈71.01%(水泥)
计算矿物掺和料所占比率:b%=ρ2/(ρ1+ρ2)=100/(100+245)≈28.99%(微粉)
②水泥、矿物掺和料混合后的表观密度ρ(d1)
由公式2:ρ=ρ1ρ2/(ρ2a%+ρ1b%)
d1=3100×2890/(2890×71.01%+3100×28.99%)≈3036Kg/m3
8、确定用水量180Kg/m3,计算胶凝材料占素胶凝浆体百分比x%,计算素胶凝浆体密度d:
①胶凝材料占素胶凝浆体百分比:x%=(C+F)/(C+F+W)=(245+100)/(245+100+180)
≈65.71%
②由式3:素胶凝浆体密度公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
65.71%/3036+(1-65.71%)/1000=1/d
d≈1788Kg/m3
9、计算素胶凝浆体与骨料(碎石G、人工砂X、细河砂S)的组合密度D(混凝土容重):
由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
y%=(C+F+W)/D=(245+100+180)/D=525/D
525/D/1788+(1-525/D)/2691=1/D
D≈2426Kg/m3(取2425Kg/m3)
10、确定骨料用量(碎石G、人工砂X、细河砂S):
①、骨料用量(E):E=混凝土容重-胶凝总量-用水量
=2425-345-180=1900Kg/m3
②、设人工砂为X,由第五步得:1.15mm颗粒以上人工砂+1.15mm颗粒以下人工砂
=B%×X+A%×X=X
③、由第三步、②得碎石G:碎石/1.15mm颗粒以上人工砂×1.15mm颗粒以上人工砂
=b2%/a2%×B%×X
=50.27%/49.73%×52.47%×X≈0.5304X
④、由第一步得细河砂为S:细河砂/1.15mm颗粒以下人工砂×1.15m颗粒m以下人工砂
=b1%/a1%×A%×X
=47.56%/52.44%×47.53%X≈0.4311X
⑤、由①②③④得E=G+X+S,将数值代入可求人工砂X
E=b2%/a2%×A%×X+X+b1%/a1%×B%×X
X=E/(b2%/a2%×A%+1+b1%/a1%×B%)
=1900/(0.5304X+X+0.4311×X)
≈969Kg/m3(取970Kg/m3)
⑥、由③④⑤得:碎石G=b2%/a2%×A%×X=0.5304×969≈514Kg/m3取515
细河砂S=b1%/a1%×B%×X=0.4311×969≈418Kg/m3取415
11、得配合比,实验确定引气型减水剂的用量,如下(表9):
表9(单位:Kg/m3)
水泥C: | 微粉F: | 碎石G: | 人工砂X: | 细河纱S: | 水W: | 引气型减水剂J |
245 | 100 | 515 | 970 | 415 | 180 | 6.9 |
应用实例二:鞍钢矿建搅拌厂实际应用混凝土例表(表10)
表10
鞍钢矿建搅拌厂实际应用混凝土混凝土性能表,表11:
表11
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种混凝土最小空隙率配制理论计算方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
1)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂、细河砂的重量各占的比率a1%、b1%:
由公式1:a1%=ρ1/(ρ1+ρ2)
b1%=ρ2/(ρ1+ρ2)
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
ρ1:人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂的松散密度Kg/m3
ρ2:细河砂的松散密度Kg/m3
2)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合后的表观密度ρA:
由公式2:ρA=ρ1ρ2/(ρ2a1%+ρ1b1%)
ρA:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合后的表观密度Kg/m3
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
ρ1:人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂的表观密度Kg/m3
ρ2:细河砂的表观密度Kg/m3
3)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂、碎石的重量各占的比率a2%、b2%:
由公式1:a2%=ρ3/(ρ3+ρ4)
b2%=ρ4/(ρ3+ρ4)
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石的重量占的比率
ρ3:人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂的松散密度Kg/m3
ρ4:碎石的松散密度Kg/m3
4)计算松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合后的表观密度ρB:
由公式2:ρB=ρ3ρ4/(ρ4a2%+ρ3b2%)
ρB:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合后的表观密度Kg/m3
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
ρ3:人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂的表观密度Kg/m3
ρ4:碎石的表观密度Kg/m3
5)记录单位重量人工砂筛分实验结果:
单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量所占的比例/单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量所占的比例=B%/A%
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量所占的比例
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量所占的比例
6)计算人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度d3:
由公式2:d3=ρAρB/(ρAB%+ρBA%)
d3:人工砂与细河砂、碎石混合后的表观密度Kg/m3
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量所占的比例
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量所占的比例
ρA:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合后的表观密度Kg/m3
ρB:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合后的表观密度Kg/m3
7)选定每立方米混凝土中胶凝材料总重量,选定其中水泥重量、矿物掺和料重量,
计算水泥、矿物掺和料各占胶凝材料总重量的比率a3%、b3%,计算水泥、矿物掺和
料混合后的表观密度d1:
①计算水泥、矿物掺和料各占胶凝材料总量比率a3%、b3%
a3%=C/(C+F)
b3%=F/(C+F)
a3%: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Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
②计算胶凝材料水泥与矿物掺和料混合后的表观密度d1:
由公式2:d1=ρgρe/(ρgb3%+ρea3%)
d1:胶凝材料水泥与矿物掺和料混合后的表观密度Kg/m3
a3%:胶凝总重量中水泥重量占的比率
b3%:胶凝总重量中矿物掺和料重量占的比率
ρg:水泥的表观密度Kg/m3
ρe:矿物掺和料的表观密度Kg/m3
8)确定每立方米混凝土用水量,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:
①计算胶凝材料占素胶凝浆体的比率x%:
x%=(C+F)/(C+F+W)
x%:胶凝材料占素胶凝浆体重量百分比
C:每立方米混凝土中的水泥的用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料的用量Kg/m3
W:每立方米混凝土的用水量Kg/m3
②计算素胶凝浆体的密度d:
由式3:素胶凝浆体密度公式:x%/d1+(1-x%)/d2=1/d
d:素胶凝浆体密度Kg/m3
x%:胶凝材料总重量占素胶凝浆体重量比率
d1:胶凝材料水泥与矿物掺和料混合后的表观密度Kg/m3
d2:水密度1000Kg/m3
9)计算素胶凝浆体与碎石、人工砂、细河砂混合后的每立方米混凝土重量D:由推导公式4:y%/d+(1-y%)/d3=1/D
其中:y%=(C+F+W)/D
y%:素胶凝浆体重量占混凝土重量的百分比
d:素胶凝材料浆体密度Kg/m3
d3:人工砂与细砂、碎石混合后的表观密度Kg/m3
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
D:每立方米混凝土重量Kg/m3
10)确定每立方米混凝土中的骨料用量:
①求每立方米混凝土中的骨料总用量E=D-C-F-W
E:每立方米混凝土中的骨料总用量Kg/m3
D:每立方米混凝土重量Kg/m3
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
②求每立方米混凝土中的人工砂用量:
X=B%*X+A%*X
X:每立方米混凝土人工砂用量Kg/m3
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比例
③由第三步、②求碎石G=(b2%/a2%)*(B%*X)
G:每立方米混凝土中的碎石用量Kg/m3
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
④由第一步得细河砂为S=(b1%/a1%)*(A%*X)
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
A%:单位重量人工砂中的1.15mm颗粒以下人工砂所占的重量比例
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
⑤由①②③④得E=G+X+S,将数值代入可求人工砂X
E=(b2%/a2%)*(B%*X)+X+(b1%/a1%)*(A%*X)
X=E/(b2%/a2%*B%+1+b1%/a1%*A%)
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
E:每立方米混凝土中的骨料总用量Kg/m3
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂重量占的比率
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
B%:单位重量人工砂中的1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
A%:单位重量人工砂中的1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比例
⑥由③④⑤得:碎石G=(b2%/a2%)*(B%*X)
细河砂S=(b1%/a1%)*(A%*X)
G:每立方米混凝土中的碎石用量Kg/m3
S:每立方米混凝土中的细河砂用量Kg/m3
a2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比率
b2%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以上人工砂与同体积碎石混合,碎石重量占的比率
B%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以上人工砂重量占的比例
a1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比率
b1%:松散状态下同体积1.15mm颗粒以下人工砂与同体积细河砂混合,细河砂的重量占的比率
A%:单位重量人工砂中1.15mm颗粒以下人工砂重量占的比例
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
11)得配合比,依据水泥C、矿物掺和料F、碎石G、人工砂X、细河砂S和水W,
通过实验确定引气型减水剂J的用量;
C:每立方米混凝土中的水泥用量Kg/m3
F:每立方米混凝土中的矿物掺和料用量Kg/m3
G:每立方米混凝土中的碎石用量Kg/m3
X:每立方米混凝土中的人工砂用量Kg/m3
S:每立方米混凝土中的细河砂用量Kg/m3
W:每立方米混凝土中的用水量Kg/m3
J:每立方米混凝土中的引气型减水剂用量Kg/m3。
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