CN106446490B - 一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法 - Google Patents

一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106446490B
CN106446490B CN201610183728.1A CN201610183728A CN106446490B CN 106446490 B CN106446490 B CN 106446490B CN 201610183728 A CN201610183728 A CN 201610183728A CN 106446490 B CN106446490 B CN 106446490B
Authority
CN
China
Prior art keywords
concrete
coarse aggregate
mortar
strength
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610183728.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106446490A (zh
Inventor
唐淼
吴立朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China MCC17 Group Co Ltd
Original Assignee
China MCC17 Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China MCC17 Group Co Ltd filed Critical China MCC17 Group Co Ltd
Priority to CN201610183728.1A priority Critical patent/CN106446490B/zh
Publication of CN106446490A publication Critical patent/CN106446490A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106446490B publication Critical patent/CN106446490B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
    • G16C20/00—Chemoinformatics, i.e. ICT specially adapted for the handling of physicochemical or structural data of chemical particles, elements, compounds or mixtures
    • G16C20/10—Analysis or design of chemical reactions, syntheses or processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Abstract

本发明公开一种能够充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法，属于混凝土配制技术领域。该配合比设计方法首先根据混凝土强度要求选择粗骨料种类，测试粗骨料的劈裂抗拉强度；然后配制砂浆，使其劈裂抗拉强度等于粗骨料的劈裂抗拉强度；接着试拌混凝土，用硅灰净浆包裹粗骨料，再加入其他组分然后标准养护至指定龄期，进行劈裂抗拉测试，观察劈裂断裂面是否穿过粗骨料，若未穿过，则将水胶比降低0.02～0.04，直至劈裂断裂面穿过粗骨料。本发明方法设计制备的混凝土破坏时硬化砂浆和粗骨料均破坏，故两种材料都得到充分利用。

Description

一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法
技术领域：
本发明属于混凝土配制技术领域，具体涉及一种能够充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法。该方法能够充分利用硬化砂浆和粗骨料的力学性能，并通过试验和计算进行混凝土配合比设计，使制备的混凝土不但满足强度要求，还具有良好的经济性。
背景技术：
混凝土结构是当今世界范围内应用最广的结构形式。建造混凝土结构的前提是进行配合比设计，故合适的配合比设计方法显得尤为重要。各国大都制定了相关的规范、规程、标准等，如美国的ACI 211.1，即 Standard Practice for Selecting Proportionsfor Normal, Heavyweight, and Mass Concrete，加拿大的CSA A23.1-94 ，即ConcreteMaterials and Methods of Concrete Construction，我国也根据国内实际情况，制定了一些国家和行业技术标准，如：JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规范》等。通过检索发现，这些配合比设计方法均是以强度、耐久性等性能为目标，用某些经验公式得到各组分用量，这在一定程度上满足了当前工程建设的需要。但是，已有的配合比设计方法并没有考虑材料的充分利用问题。检索散见于公开发表文献中的混凝土破坏照片可以发现，其断裂面大部分未穿过粗骨料，换言之，在混凝土破坏时粗骨料仍是完整的，粗骨料并未得到充分利用。目前全世界每年使用的混凝土达几十亿立方米，每立方米混凝土平均需要大约一千千克的粗骨料，这势必造成极大的粗骨料浪费。另外，现有的混凝土配合比设计方法在设计超高强混凝土和超低密度混凝土时遇到了困难。本发明试图改变这些现状，为混凝土工业界提供一种新的配合比设计方法。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种能够充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法，以充分利用硬化砂浆和粗骨料的力学性能，并通过试验和计算进行混凝土配合比设计。
本发明所提供的一种能够充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法的具体步骤如下：
（1）根据需配制的混凝土的强度要求，选择粗骨料的品种，使混凝土抗压强度与粗骨料抗压强度之比介于0.9~1.1之间。
（2）测试粗骨料的劈裂抗拉强度，将粉碎前的岩石制成立方体或圆柱体，测试其劈裂抗拉强度。
（3）试配砂浆，使砂浆的劈裂抗拉强度与粗骨料的劈裂抗拉强度之比介于0.9~1.1之间；试配砂浆时采用的胶凝材料包括普通硅酸盐水泥和矿物掺和料。砂浆的胶砂比为0.5~3.0，砂浆水胶比由现行《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）推荐的经验公式确定，此时的砂浆水胶比为初始水胶比，初始水胶比为0.16~0.55。
（4）试拌混凝土，先将粗骨料放入搅拌机，再将水胶比0.2~0.3的硅灰净浆加入，硅灰净浆用量以使粗骨料表面均匀覆盖一层厚度为0.3mm~0.7mm的浆体为准，以增强界面过渡区；然后加入步骤（3）制得的砂浆，浆集比（即砂浆用量/粗集料用量）为0.2~0.9，搅拌至现行国家规范规定的时间，成型边长150mm的立方体混凝土试块。必要时加入高效减水剂，使新拌混凝土的工作性能满足要求；高效减水剂的用量以坍落度试验为准。
（5）将混凝土试块标准养护至28天龄期，进行劈裂抗拉测试；观察劈裂断裂面是否穿过断裂面暴露的所有粗骨料，若未穿过，则将所述砂浆的初始水胶比降低0.02~0.04，重复步骤（4）~步骤（5），直至劈裂断裂面穿过所有粗骨料，此时的水胶比即为所述砂浆的最终水胶比。
（6）根据上述步骤得到的水胶比、胶砂比、浆集比计算得到各组分比例，即为混凝土的最终配合比。
本发明基于组分等强观念，其突出优点如下：
（1）使用本方法设计制备的混凝土破坏时硬化砂浆和粗骨料均破坏，故两种材料都得到了充分利用。
（2）通过在粗骨料表面预先裹覆硅灰净浆，大大提高了界面过渡区的力学性能和耐久性能。
（3）使用本方法可以设计制备超高强度混凝土。
（4）使用本方法可以设计制备超低密度混凝土。
（5）本方法需进行劈裂抗拉试验，与现有文献公开的复杂方法相比，仍属于相对简单、便于应用的方法。
具体实施方式：
实施例1：一种能够充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法，要求：利用常规材料配制C120级超高强混凝土。该C120级超高强混凝土配合比设计方法具体步骤如下：
（1）选择一种花岗岩材质的粗骨料，该粗骨料抗压强度为120MPa。
（2）使用抗压试验机进行劈裂抗拉试验，得到该粗骨料的劈裂抗拉强度为11MPa。
（3）试配砂浆。胶凝材料体系为P.O52.5普通硅酸盐水泥和硅灰，硅灰用量为胶凝材料用量的10%；初始水胶比为0.24，测得28天砂浆劈裂抗拉强度为10.8MPa。
（4）试配混凝土。将20千克粗骨料放入搅拌机，将水胶比为0.25的硅灰净浆倒入，直至粗骨料被硅灰净浆完全包裹；加入砂10.8千克，水泥12.7千克，硅灰1.4千克，水3.38千克，减水剂若干，制作150mm边长的立方体混凝土试块。
（5）将混凝土试块标准养护至28天龄期，进行劈裂抗拉测试，发现劈裂断裂面未穿过粗骨料，将水胶比调至0.24-0.03=0.21，重复步骤（4）和步骤（5），用水量相应调整为0.21*（12.7+1.4）=2.96千克，发现劈裂破坏面穿过粗骨料。
（6）最终各组分的质量用量之比为12.7（水泥）：1.4（硅灰）：2.96（水）：10.8（砂）：20（粗骨料）。测试得到抗压强度标准值为125MPa，满足要求。
实施例2：一种能够充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法，要求配制超低密度混凝土。该超低密度混凝土的配合比设计方法具体步骤如下：
（1）选择粉煤灰陶粒作为粗骨料，该粗骨料筒压强度为4.2MPa，有效强度为21MPa，表观密度为1150kg/m3。
（2）使用抗压试验机进行劈裂抗拉试验，得到该粗骨料的劈裂抗拉强度为2.2MPa。
（3）试配砂浆。胶凝材料体系为P.C32.5复合硅酸盐水泥和一级粉煤灰，P.C32.5复合硅酸盐水泥与一级粉煤灰用量之比为2.5:1。发泡剂为SH-1261型泡沫混凝土专用发泡剂，其用量与胶凝材料用量之比为1:1400。初始水胶比为0.4，测得28天砂浆劈裂抗拉强度为2.2MPa。
（4）试配混凝土。将10千克粗骨料放入搅拌机，将水胶比为0.25的硅灰净浆倒入，直至粗骨料被硅灰净浆完全包裹。加入陶砂7.5千克，水泥12.5千克，粉煤灰5千克，水7千克，减水剂若干，制作150mm边长的立方体混凝土试块。
（5）将混凝土试块标准养护至28天龄期，进行劈裂抗拉测试，发现劈裂断裂面未穿过粗骨料，将水胶比调至04-0.03=0.37，重复步骤（4）和步骤（5），用水量相应调整为0.37*（12.5+5）=6.48千克，发现劈裂破坏面穿过粗骨料。
（6）确定最终各组分的用量之比为12.5（水泥）：5（粉煤灰）：6.48（水）：7.5（陶砂）：10（粗骨料）：0.0125（发泡剂）；测试得到的超低密度混凝土的抗压强度标准值为20MPa，密度为1360kg/m3。

Claims (1)

1.一种能够充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)根据需配制的混凝土的强度要求，选择粗骨料的品种，使混凝土抗压强度与粗骨料抗压强度之比介于0.9～1.1之间；
(2)测试粗骨料的劈裂抗拉强度fat，将粉碎前的岩石制成立方体或圆柱体，测试其劈裂抗拉强度；
(3)试配砂浆，使砂浆的劈裂抗拉强度与粗骨料的劈裂抗拉强度fat之比介于0.9～1.1之间；试配砂浆时采用的胶凝材料包括普通硅酸盐水泥和矿物掺和料，砂浆的胶砂比为0.5～3.0，此时的砂浆水胶比为初始水胶比，所述初始水胶比为0.16～0.55；
(4)试拌混凝土，先将粗骨料放入搅拌机，再将水胶比0.2～0.3的硅灰净浆加入，硅灰净浆用量以使粗骨料表面均匀覆盖一层厚度为0.3mm～0.7mm的浆体为准，以增强界面过渡区；然后加入步骤(3)制得的砂浆，浆集比为0.2～0.9，搅拌至现行国家规范规定的时间，成型边长150mm的立方体混凝土试块；
(5)将混凝土试块标准养护至28天龄期，进行劈裂抗拉测试；观察劈裂断裂面是否穿过断裂面暴露的所有粗骨料，若未穿过，则将所述砂浆的水胶比降低0.02～0.04，重复步骤(4)～步骤(5)，直至劈裂断裂面穿过所有粗骨料，此时的水胶比即为所述砂浆的最终水胶比；
(6)根据上述步骤得到的水胶比、胶砂比及浆集比计算得到各组分比例，即为混凝土的最终配合比。
CN201610183728.1A 2016-03-24 2016-03-24 一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法 Active CN106446490B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610183728.1A CN106446490B (zh) 2016-03-24 2016-03-24 一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610183728.1A CN106446490B (zh) 2016-03-24 2016-03-24 一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106446490A CN106446490A (zh) 2017-02-22
CN106446490B true CN106446490B (zh) 2018-11-23

Family

ID=58183112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610183728.1A Active CN106446490B (zh) 2016-03-24 2016-03-24 一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106446490B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107085636A (zh) * 2017-04-14 2017-08-22 中国三峡建设管理有限公司 计算地下工程混凝土全龄期抗压强度的方法
CN107220454A (zh) * 2017-06-16 2017-09-29 中国三峡建设管理有限公司 用于地下工程掺粉煤灰混凝土长龄期抗压强度计算的方法
CN111768817A (zh) * 2020-04-24 2020-10-13 中国建材检验认证集团贵州有限公司 一种高性能混凝土配合比确认方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014153671A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Socpra Sciences Et Génie S.E.C. Ultra-high performance glass concrete and method for producing same
CN104261731A (zh) * 2014-07-08 2015-01-07 北京东方建宇混凝土科学技术研究院有限公司 一种再生骨料混凝土的配合比设计方法
CN104318069A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 郑州大学 再生骨料混凝土配合比确定方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014153671A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Socpra Sciences Et Génie S.E.C. Ultra-high performance glass concrete and method for producing same
CN104261731A (zh) * 2014-07-08 2015-01-07 北京东方建宇混凝土科学技术研究院有限公司 一种再生骨料混凝土的配合比设计方法
CN104318069A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 郑州大学 再生骨料混凝土配合比确定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
再生骨料混凝土配合比设计参数研究;高丹盈 等;《建筑科学与工程学报》;20160131;第33卷(第1期);第8-14页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106446490A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Safiuddin et al. Hardened properties of self-consolidating high performance concrete including rice husk ash
Manjunath et al. An experimental investigation on self-compacting alkali activated slag concrete mixes
CN108558303A (zh) 一种再生混凝土块材及其生产方法
Raheem et al. Effects of admixtures on the properties of corn cob ash cement concrete
Bhikshma et al. Investigations on mechanical properties of high strength silica fume concrete
Gupta et al. Effect of Rice Husk Ash, silica fume & GGBFS on compressive strength of performance based concrete
Albarwary et al. Effect of aggregate maximum size upon compressive strength of concrete
Kim et al. A new mix design method for UHPC based on stepwise optimization of particle packing density
CN106446490B (zh) 一种充分利用各组分材料性能的混凝土配合比设计方法
Reddy et al. Effect of fly ash on strength and durability parameters of concrete
Razak et al. Effect of Rice Straw Ash (RSA) as partially replacement of cement toward fire resistance of self-compacting concrete
Alrshoudi et al. Suitability of palm frond waste ash as a supplementary cementitious material
Gupta Development of ultra-high performance concrete incorporating blend of slag and silica fume as cement replacement’
Abed et al. Fresh properties of the self-compacting high-performance concrete using recycled concrete aggregate.
Kamal et al. BOND STRENGTH OF CONCRETE CONTAINING DIFFERENT RECYCLED COARSE AGGREGATES.
Ravinder et al. Study on compressive strength of concrete on partial replacement of cement with ground granulated blast furnace slag (GGBS)
Roy et al. Experimental analysis on self-compacting concrete (SCC) made with locally available materials incorporating different W/C ratio
Basu et al. Permeation characteristics of self-compacting concrete containing sandstone slurry
Zhang et al. Effect of fly ash on creep of high performance concrete used in bridge
Van Tuan et al. Mix design of high-volume fly ash ultra high performance concrete
Kumar et al. Suitability of pond ash as partial replacement of fine aggregate in PPC concrete
Hussein Properties of concrete containing new and used engines oil
Kaffetzakis et al. Fiber-reinforced pumice aggregate self-compacting concrete
Ilina et al. Aerated dry mix concrete for remote northern territories
Abdulkareem et al. Mechanical and durabiliry properties of environmentally friendly Ultra-High-Performance Concrete (UHPC)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A concrete mix proportion design method making full use of material properties of each component

Effective date of registration: 20210519

Granted publication date: 20181123

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited MAANSHAN Tuanjie square sub branch

Pledgor: CHINA MCC17 GROUP Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980003566

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20230810

Granted publication date: 20181123

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited MAANSHAN Tuanjie square sub branch

Pledgor: CHINA MCC17 GROUP Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980003566