基于最大密實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、細骨料等材料的應用日益廣泛，導致混凝土已從傳統(tǒng)4組分發(fā)展成為更多組分混合材料。傳統(tǒng)混凝土配合比設計方法適應能力越來越差，這是由于在傳統(tǒng)的配合比設計方法中大多參數(shù)均采用經(jīng)驗表格的方式確定，主觀性很強，須根據(jù)經(jīng)驗不斷試配、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度，實現(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度的配合比設計方法，但仍存在考慮角度單一、僅實現(xiàn)骨料體系最大密實度、實際應用較難等問題。為了從膠凝材料體系、骨料體系和漿骨比三個角度實現(xiàn)混凝土密實度最大化設計，本文通過試驗研究了膠凝材料體系密實度與礦物摻量間關系和修正了CIPM顆粒體系密實度計算模型中相互作用系數(shù)，提出了基于骨料體系密實度的漿體體積富余系數(shù)并試驗分析其與混凝土工作性和強度間相關性；在此基礎上提出基于漿體體積富余系數(shù)的配合比優(yōu)化設計方法。

3、>　　本文主要研究內(nèi)容具體如下：
　?。?）分析和總結現(xiàn)有配合比設計理論和優(yōu)化方法的基礎上，結合絕對體積法和密實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計中經(jīng)驗取值現(xiàn)象，實現(xiàn)配合比的理論化設計。
　?。?）為了實現(xiàn)膠凝材料密實度最大，采用試驗和TOUFAR模型計算分析粉煤灰或礦粉與水泥二元復合和粉煤灰、礦粉、水泥三元復合時礦物摻量對體系密實度的影響規(guī)律，

4、并進一步分析空隙體積和膠凝材料需水量與礦物摻量間關系。分析結果表明，在二元復合時，礦物摻量的增加均降低體系密實度；而在三元復合時膠凝材料密實度明顯好于二元復合體系，并且在粉煤灰和礦粉摻量分別在20％和25%時達到穩(wěn)定。
　?。?）為了計算骨料體系密實度，并尋找密實度最大時粗、細骨料混合情況，研究分析CIPM顆粒堆積體系密實度計算模型，試驗發(fā)現(xiàn)，其計算值與實測值相差較大，且均小于實測值。以混凝土中粉體顆粒為試驗材料，通過實測值與計算

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，試驗驗證該參數(shù)值的可靠性，并可用于計算骨料體系密實度。
　　（4）在膠凝材料體系和骨料體系密實度均得以解決的基礎上，為了應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，首先試驗分析富余系數(shù)對混凝土強度和工作性的影響規(guī)律，試驗結果表明：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度均呈現(xiàn)先逐漸提高達到最