1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种基于骨料表面填充层定制的自密实混凝土配合比设计方法。
背景技术：2.自密实混凝土是一种可仅依靠自重力作用，无需额外进行机械振捣，并以填充模板空间形成密实均匀的混凝土。自密实混凝土具有优良的填充性(流动性)、间隙通过性和抗离析性(稳定性)。对于配筋密集、施工空间狭小或难以振捣密实的施工部位，采用自密实混凝土，可有效提高生产效率，并能确保现场的浇筑施工质量。
3.自密实混凝土的概念最早是由日本学者okamura于1986年提出，其建立了一种循序渐进的经验性制备方法：首先固定砂石体积含量，再通过调节水胶比、外加剂含量，并结合试验手段逐步确定满足浆体、砂浆及混凝土拌合物流变性能的一种制备方法。后续随着自密实混凝土的应用场景推广，国内学者也相继提出了一些通用的自密实混凝土配合比设计方法。如余志武等提出了一种修正的全量计算方法，改进了固定砂石比例的配合比设计方法；吴红娟提出一种参数设计方法，结合骨料系数、砂拨开系数、掺和料系数及水胶比四个配比参数进行配合比计算，用于砂、石、浆体和浆体组成的全量计算；龙广成提出了一种基于视距离法的骨料间距模型，给定合适的间距范围，用于对自密实混凝土的粗、细骨料含量以及浆体含量进行设计；汤寄予等提出了一种基于最密实堆积试配、堆积密实程度的自密实混凝土制备方法，以满足自密实混凝土的流动性、经济性能和强度要求。
4.然而，国内地域辽阔，各地的原材料性质均存在较大的波动。对于现场而言，上述通用的自密实混凝土配合比设计方法存在试验量巨大、性能波动大、且施工条件变化后又需要针对性改变配合比等局限性。故针对现有技术的局限性，提出一种能结合原材料和施工条件的变化进行动态调整自密实混凝土配合比设计方法非常有必要。
技术实现要素：5.本发明目的在于提供一种自密实混凝土配合比设计方法，具体技术方案如下：
6.一种自密实混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：
7.步骤s1、测定和/或计算原材料的性能参数
8.所述原材料包括固相材料和浆体材料，所述固相材料包括粗骨料和细骨料；所述浆体材料包括胶凝材料、外加剂和水；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰；所述外加剂包括减水剂和粘度改性剂；所述性能参数包括粗骨料的密度、细骨料的密度、粗骨料的级配参数、细骨料的级配参数、粗骨料的比表面积s
ca
、细骨料的比表面积s
fa
、胶凝材料的密度、水的密度ρw、外加剂的密度ρ
ad
、粗骨料的填充率pd
ca
、细骨料的填充率pd
fa
以及减水剂的减水率和含固量；
9.步骤s2、构建骨料表面过剩填充层模型，确定过剩填充层参数和原材料各组分之间的关联
10.构建骨料表面过剩填充层模型具体是构建过剩砂层模型以及过剩浆体模型，利用过剩砂层模型确定参数ts，所述ts表示粗骨料表面的过剩填充砂层厚度，用于反映固相材料在不同细骨料占比下的滚动效应，实现对粗骨料和细骨料体积比例间的关联；利用过剩浆体模型确定参数t
p
，所述t
p
表示粗骨料和细骨料表面的过剩浆体填充层厚度，用于反映自密实混凝土在不同浆体材料占比下的润滑效应，实现对粗骨料、细骨料和浆体体积比例间的关联；
11.步骤s3、确定自密实混凝土配合比
12.首先，根据自密实混凝土的预期性能要求，利用步骤s1中浆体材料的各组分及其性能参数确定浆体中的w/b比值和p/b比值，所述w/b比值为水与胶凝材料的比值，所述p/b比值为外加剂与胶凝材料的比值；
13.其次，选择同时满足自密实混凝土填充性能和间隙通过性能的ts和t
p
，并由ts、t
p
、w/b比值和p/b比值计算得到自密实混凝土的初始配合比；
14.然后，根据初始配合比配置新拌混凝土，测试新拌混凝土是否满足自密实混凝土的预期性能要求；若满足预期性能要求，则初始配合比为自密实混凝土配合比；反之，调整ts、t
p
、w/b比值或p/b比值计算得到自密实混凝土的修正配合比，直至根据修正配合比配置的新拌混凝土满足预期性能要求，此时的修正配合比为自密实混凝土配合比。
15.进一步的，在步骤s3中，所述自密实混凝土的钢筋净距为32.9-52.9mm，其中，所述ts的取值范围为0-4.0mm，所述t
p
的取值范围为0-0.16mm。
16.进一步的，在步骤s1中，所述粗骨料的密度包括粗骨料的表观密度ρ
ca
和粗骨料的堆积密度ρ'
ca
；
17.所述细骨料的密度包括细骨料的表观密度ρ
fa
和细骨料的堆积密度ρ'
fa
；
18.所述粗骨料的级配参数为5mm-16mm；所述细骨料的级配参数为0.075mm-5mm；
19.所述胶凝材料的密度为胶凝材料的表观密度，其包括水泥的表观密度ρ
ce
、粉煤灰的表观密度ρ
fla
、矿渣的表观密度ρ
slag
和硅灰的表观密度ρ
si
；
20.所述外加剂的密度ρ
ad
为减水剂和粘度改性剂混合液的密度。
21.进一步的，所述步骤s2包括以下过程：
22.步骤s2.1、构建过剩砂层模型
23.所述过剩砂层模型具体由粗骨料和细骨料组成的固相材料堆积体构建；
24.在所述过剩砂层模型中：
25.所述细骨料包括过剩填充砂层和填充砂体，所述过剩填充砂层为细骨料形成在粗骨料表面的过剩砂层，其厚度为参数ts；所述填充砂体为细骨料填充在粗骨料骨架空隙的填充砂；
26.通过表达式(s2.1-1)-(s2.1-6)计算所述细骨料的绝对体积在固相材料绝对体积的占比d
fa
：
[0027][0028]
在表达式(s2.1-1)中，v
ca-solid
为固相材料混合堆积体中的粗骨料绝对堆积体积；v
fa-solid
为固相材料混合堆积体中的细骨料绝对堆积体积；
[0029]
通过表达式(s2.1-2)计算v
ca-solid
：
[0030]vca-solid
＝u
ca
·
pd
ca
ꢀꢀ
(s2.1-2)
[0031]
在表达式(s2.1-2)中，u
ca
为粗骨料堆积体积；
[0032]uca
＝ua·
λ
ca
ꢀꢀ
(s2.1-3)
[0033]
在表达式(s2.1-3)中，ua为固相材料堆积体的体积；λ
ca
为粗骨料堆积体积在固相材料堆积体总体积中的占比；
[0034][0035]
通过表达式(s2.1-5)计算v
fa-solid
：
[0036]vfa-solid
＝pd
fa
·ufa
(s2.1-5)
[0037]
在表达式(s2.1-5)中，u
fa
为细骨料的堆积体积；
[0038]ufa
＝u
fi-fa
+u
ef-fa
＝ua·
λ
ca
·
p
void-ca
+ts·vca-soild
·sca
ꢀꢀ
(s2.1-6)
[0039]
在表达式(s2.1-6)中，u
fi-fa
为填充砂体堆积体积；u
ef-fa
为过剩填充砂层堆积体积；p
void-ca
为粗骨料的空隙率，且p
void-ca
＝1-pd
ca
；
[0040]
由表达式(s2.1-1)-(s2.1-6)建立d
fa
与ts的关联，进一步计算粗骨料和细骨料混合堆积体的填充率pd
tol
；
[0041]
步骤s2.2、构建过剩浆体模型
[0042]
所述过剩浆体模型为混凝土拌合物，具体由粗骨料、细骨料和浆体材料组成的堆积体构建；
[0043]
在所述过剩浆体模型中，通过表达式(s2.2-1)-(s2.2-2)计算在混凝土拌合物中粗骨料的绝对体积v
ca
和细骨料的绝对体积v
fa
：
[0044]vfa
＝λ
tol
·vt
·
pd
tol
·dfa
ꢀꢀ
(s2.2-1)
[0045]vca
＝λ
tol
·vt
·
pd
tol
·
(1-d
fa
)
ꢀꢀ
(s2.2-2)
[0046]
在表达式(s2.2-1)和(s2.2-2)中，λ
tol
为固相材料堆积体的体积在混凝土拌合物的总体积中的占比；v
t
为混凝土拌合物的总体积；
[0047]
通过表达式(s2.2-3)计算λ
tol
：
[0048][0049]
进一步的，在步骤s3中，选择同时满足自密实混凝土填充性能和间隙通过性能的ts和t
p
，设定v
t
为1m3，通过表达式(s3-1)-(s3-9)计算单位体积下粉体系数ρ
lp
以及混凝土拌合物体中各组分的质量以确定自密实混凝土配合比：
[0050][0051]
mb＝(v
lp-v
air
)
·
ρ
lp
ꢀꢀ
(s3-2)
[0052]mce
＝mb·
β
ce
ꢀꢀ
(s3-3)
[0053]mfla
＝mb·
β
fla
ꢀꢀ
(s3-4)
[0054]mslag
＝mb·
β
slag
ꢀꢀ
(s3-5)
[0055]msi
＝mb·
β
si
ꢀꢀ
(s3-6)
[0056]mw
＝mb·
w/b
ꢀꢀ
(s3-7)
[0057]mfa
＝v
fa
·
ρ
fa
ꢀꢀ
(s3-8)
[0058]mca
＝v
ca
·
ρ
ca
ꢀꢀ
(s3-9)
[0059]
在表达式(s3-1)-(s3-9)中，mb为胶凝材料的质量；m
ce
为水泥的质量；m
fla
为粉煤灰的质量；m
slag
为矿渣的质量；m
si
为硅灰的质量；mw为水的质量；m
fa
为细骨料的质量；m
ca
为粗骨料的质量；v
air
为混凝土拌合物体中的含气量；v
lp
为混凝土拌合物体中的浆体体积；
[0060]
表达式(s3-2)中的v
lp
通过表达式(s3-10)-(s3-12)计算：
[0061]vlp
＝v
ef-lp
+v
fi-lp
ꢀꢀ
(s3-10)
[0062]vfi-lp
＝λ
tol
·vt
·
(1-pd
tol
)
ꢀꢀ
(s3-11)
[0063]vef-lp
＝λ
tol
·vt
·
[pd
tol
·dfa
·sfa
·
t
p
+pd
tol
·
(1-d
fa
)
·sca
·
t
p
]
ꢀꢀ
(s3-12)
[0064]
在表达式(s3-10)-(s3-12)中，v
ef-lp
为混凝土拌合物体中的固相材料表面过剩浆体体积；v
fi-lp
为固相材料空隙填充浆体体积。
[0065]
进一步的，在步骤s3中，所述w/b比值的取值范围通过表达式(s3-13)-(s3-16)计算：
[0066][0067][0068]fcu,0
≥1.15f
cu,k
ꢀꢀ
(s3-15)
[0069]fcu,0
≤f
cu-low
＜f
cu-up
ꢀꢀ
(s3-16)
[0070]
在表达式(s3-13)-(s3-16)中，f
cu,k
为自密实混凝土的抗压强度标准值；f
cu,0
为自密实混凝土满足95％强度保证率的实验室标准立方体抗压强度试验平均控制值；f
cu-low
为f
cu,0
的下限强度预估值；f
cu-up
为f
cu,0
的上限强度预估值；f
ce,g
为水泥的标号强度；k1和k2均为经验常数；αa和αb均为回归系数；α
fla
为粉煤灰的胶凝材料系数；α
slag
为矿渣的胶凝材料系数；γ
fla
为粉煤灰的影响系数；γ
slag
为矿渣的影响系数；γ
si
为硅灰的影响经验系数；γ
ce
为水泥强度富余系数；β
ce
为水泥在胶凝材料中的质量占比；β
fla
为粉煤灰在胶凝材料中的质量占比；β
slag
为矿渣在胶凝材料中的质量占比；β
si
为硅灰在胶凝材料中的质量占比；
[0071]
所述w/b比值确定后，根据对浆体的粘度测试结果，通过目视法确定p/b比值。
[0072]
进一步的，在步骤s2.1中，所述粗骨料的级配参数包括第一粒径区间和第二粒径区间，其中，第一粒径区间为10-16mm，第二粒径区间为5-10mm；将细骨料的级配参数包括第三粒径区间，所述第三粒径区间为0.075mm-5mm；所述pd
tol
通过表达式(s2.2-7)-(s2.2-14)计算：
[0073]
pd
tol
＝φ
agg
ꢀꢀ
(s2.2-7)
[0074][0075][0076]
[0077][0078]
y1＝0.6(1-d
fa
)
ꢀꢀ
(s2.2-12)
[0079]
y2＝0.4(1-d
fa
)
ꢀꢀ
(s2.2-13)
[0080]
y3＝d
fa
ꢀꢀ
(s2.2-14)
[0081]
在表达式(s2.2-7)-(s2.2-14)中，φ
agg
为固相材料混合堆积体的实际填充率；k为骨架压实系数；y1为第一粒径区间的粗骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；y2为第二粒径区间的粗骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；y3为第三粒径区间的细骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；β1为第一粒径区间粗骨料的虚拟填充率；β2为第二粒径区间粗骨料的虚拟填充率；β3为第三粒径区间细骨料的虚拟填充率；γ1为第一粒径区间的粗骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；γ2为第二粒径区间的粗骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；γ3为第三粒径区间细骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；
ɑ
12
为第一粒径区间和第二粒径区间之间的松动效应系数；
ɑ
13
为第一粒径区间和第三粒径区间之间的松动效应系数；
ɑ
23
为第二粒径区间和第三粒径区间之间的松动效应系数；b
21
为第二粒径区间和第一粒径区间之间的壁效应系数；b
31
为第三粒径区间和第一粒径区间之间的壁效应系数；b
32
为第三粒径区间和第二粒径区间之间的壁效应系数。
[0082]
应用本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：
[0083]
本发明提供的自密实混凝土配合比设计方法，通过步骤s1确定原材料性能参数，及原材料中的固相组分和浆体组分；通过步骤s2构建过剩砂层模型以及过剩浆体模型，利用过剩砂层模型确定参数ts，通过ts实现对粗骨料和细骨料体积比例间的关联；利用过剩浆体模型确定参数t
p
，通过t
p
实现对粗骨料、细骨料和浆体体积比例间的关联；在步骤s3中确定自密实混凝土配合比时，利用ts量化细骨料对粗骨料的滚动效应，利用t
p
量化浆体对固相材料的填充效应，并结合浆体中的w/b比值和p/b比值，以实现动态调整自密实混凝土配合比，进而适应了对不同地域原材料和施工环境变化的需求。此外，本发明采用经表达式(s3-13)-(s3-16)确定的w/b比值和经目视法确定的p/b比值能够适当控制浆体粘度，可取得较好的新拌合混凝土配比稳定性，有效减少离析现象。
[0084]
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
[0085]
构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0086]
图1是本发明实施例1中的一种自密实混凝土配合比设计方法的流程示意图；
[0087]
图2是本发明实施例1中的过剩砂层模型示意图；
[0088]
图3是图2中粗骨料表面过剩砂层压实示意图；
[0089]
图4是本发明实施例1中的过剩浆体模型示意图；
[0090]
图5是图4中粗骨料和细骨料表面的过剩浆层压实示意图；
[0091]
图6是本发明实施例1中的填充性能达标曲线和间隙通过能力曲线的组合图；
[0092]
其中，a1、粗骨料，a2、细骨料，a3、过剩填充砂层，a4、填充砂体，a5、浆体材料，a6、
过剩浆体填充层，a7、填充浆体。
具体实施方式
[0093]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0094]
实施例1：
[0095]
某预制场新引入一条生产线，拟采用当地碎石、河沙、粉料等制备自密实c60混凝土预制构件，由于当地原材料存在较大差异，并且不同预制构件的配筋情况不一致，厂里原有的自密实混凝土配合比无法直接使用，需适应当地的原材料和构件需求情况，调整自密实混凝土配合比。
[0096]
实施例1提供了一种自密实混凝土配合比设计方法，用于上述情况。
[0097]
参见图1，所述自密实混凝土配合比设计方法包括以下步骤：
[0098]
步骤s1、测定和/或计算原材料的性能参数
[0099]
所述原材料包括固相材料和浆体材料，所述固相材料包括粗骨料和细骨料；所述浆体材料包括胶凝材料、外加剂和水；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰；所述外加剂包括减水剂和粘度改性剂；所述性能参数包括粗骨料的密度、细骨料的密度、粗骨料的级配参数、细骨料的级配参数、粗骨料的比表面积s
ca
、细骨料的比表面积s
fa
、胶凝材料的密度、水的密度ρw、外加剂的密度ρ
ad
、粗骨料的填充率pd
ca
、细骨料的填充率pd
fa
以及减水剂的减水率和含固量；
[0100]
步骤s2、构建骨料表面过剩填充层模型，确定过剩填充层参数和原材料各组分之间的关联
[0101]
构建骨料表面过剩填充层模型具体是构建过剩砂层模型以及过剩浆体模型，利用过剩砂层模型确定参数ts，所述ts表示粗骨料表面的过剩填充砂层厚度，用于反映固相材料在不同细骨料占比下的滚动效应，实现对粗骨料和细骨料体积比例间的关联；利用过剩浆体模型确定参数t
p
，所述t
p
表示粗骨料和细骨料表面的过剩浆体填充层厚度，用于反映自密实混凝土在不同浆体材料占比下的润滑效应，实现对粗骨料、细骨料和浆体体积比例间的关联；
[0102]
步骤s3、确定自密实混凝土配合比
[0103]
首先，根据自密实混凝土的预期性能要求(具体包括预期强度值和目标粘度值)，利用步骤s1中浆体材料的各组分及其性能参数确定浆体中的w/b比值和p/b比值以确定浆体粘度，所述w/b比值为水与胶凝材料的比值，所述p/b比值为外加剂与胶凝材料的比值；
[0104]
其次，选择同时满足自密实混凝土填充性能和间隙通过性能的ts和t
p
，并由ts、t
p
、w/b比值和p/b比值计算得到自密实混凝土的初始配合比；
[0105]
然后，根据初始配合比配置新拌混凝土，测试新拌混凝土的工作性能测试是否满足自密实混凝土的预期性能要求；若满足预期性能要求，则初始配合比为自密实混凝土配合比；反之，调整ts、t
p
、w/b比值或p/b比值计算得到自密实混凝土的修正配合比，直至根据修正配合比配置的新拌混凝土满足预期性能要求，此时的修正配合比为自密实混凝土配合
比。
[0106]
在步骤s3中，所述自密实混凝土的钢筋净距为37.9-52.9mm，其中，所述ts的取值范围为0-4.0mm，所述t
p
的取值范围为0-0.16mm。
[0107]
在步骤s1中，所述粗骨料的密度包括粗骨料的表观密度ρ
ca
和粗骨料的堆积密度ρ'
ca
；
[0108]
所述细骨料的密度包括细骨料的表观密度ρ
fa
和细骨料的堆积密度ρ'
fa
；
[0109]
所述粗骨料的级配参数为5mm-16mm；所述细骨料的级配参数为0.075mm-5mm；
[0110]
所述胶凝材料的密度为胶凝材料的表观密度，其包括水泥的表观密度ρ
ce
、粉煤灰的表观密度ρ
fla
、矿渣的表观密度ρ
slag
和硅灰的表观密度ρ
si
；
[0111]
所述外加剂的密度ρ
ad
为减水剂和粘度改性剂混合液的密度。
[0112]
所述步骤s1包括以下过程：
[0113]
步骤s1.1、采用排液法和比重瓶法测试原材料的表观密度。原材料的标号和表观密度如下(矿物掺和料仅采用粉煤灰和硅灰)：
[0114]
粗骨料(为当地玄武岩碎石)的表观密度ρ
ca
＝2680kg/m3；细骨料(为当地河砂)的表观密度ρ
fa
＝2600kg/m3；水泥(具体为52.5r水泥)的表观密度ρ
ce
＝3100kg/m3；粉煤灰(具体为i级粉煤灰)的表观密度ρ
fla
＝2400kg/m3；硅灰(具体为s95硅灰)的表观密度ρ
si
＝2330kg/m3，外加剂的密度为ρ
ad
＝1080kg/m3；矿渣的表观密度ρ
slag
＝2800kg/m3。
[0115]
步骤s1.2、计算粗骨料的填充率pd
ca
[0116]
自密实混凝土配置采用粗骨料的级配参数为5mm-16mm，其包括第一粒径区间和第二粒径区间，其中，第一粒径区间为10-16mm，第二粒径区间为5-10mm。采用堆积密度测试桶装填测试松散堆积下第一粒径区间的粗骨料填满容器后的重量：w
ca_10-16
为15.571kg，采用堆积密度测试桶装填测试松散堆积下第二粒径区间的粗骨料填满容器后的重量：w
ca_5-10
为15.490kg。采用的堆积密度测试桶的容积volc为10l，则可分别计算得到对应的堆积密度：
[0117][0118][0119]
第一粒径区间的初始填充率α1和第二粒径区间的初始填充率α2分别采用如下表达式计算：
[0120][0121][0122]
步骤s1.2.1、采用交互作用修正的双参cpm模型对α1和α2开展分析计算，来确定第一粒径区间和第二粒径区间的粗骨料搭配：
[0123]
首先采用双参cpm模型进行混掺填充率试算及粗骨料的级配优化，采用下式分别求解第一粒径区间和第二粒径区间的粗骨料堆积体的虚拟填充率：
[0124]
0.16mm、第三二粒径区间0.16mm-0.315mm、第三三粒径区间0.315mm-0.63mm、第三四粒径区间0.63mm-1.25mm、第三五粒径区间1.25mm-2.5mm及第三六粒径区间2.5mm-5mm，称量并计算各区间的累积筛余率pi分别为7.33％、16.84％、29.76％、46.74％、69.58％、100％，采用funk-dinger公式来表征细骨料各粒径区间的累积筛余率pi：
[0148][0149]
式中：i为细骨料筛分的粒径区间标号，取1、2、3、4、5和6；当i＝1，表示第三一粒径区间；当i＝2，表示第三二粒径区间；当i＝3，表示第三三粒径区间；当i＝4，表示第三四粒径区间；当i＝5，表示第三五粒径区间；当i＝6，表示第三六粒径区间；di′
为筛分细骨料各粒径区间的筛孔直径，d
′
1-d
′6分别为0.16mm、0.315mm、0.63mm、1.25mm、2.5mm、5mm，d
min
为细骨料的粒径区间下限，此处为0.075mm；d
max
为细骨料的粒径区间上限，此处为5mm；q为级配指数。
[0150]
将d
′i和对应的pi数据组成数据集，利用最小二乘法及funk-dinger公式对数据集进行非线性拟合，可得到级配指数q。
[0151]
步骤s1.4、计算粗骨料的比表面积s
ca
和细骨料的比表面积s
fa
[0152]
对于粗骨料，筛选100颗特征形态碎石，将粗骨料按照正视投影、俯视投影及侧视投影的方式放置在白纸上进行轮廓描边，用直尺测量各轮廓的投影长度l、投影宽度b和投影厚度t，测试总计100组实验数据。利用下式计算得到对应的投影尺寸比例系数的平均值：
[0153][0154][0155]
式中，m为投影宽度b与投影厚度t的平均比例系数；n为投影长度l与投影宽度b的平均比例系数。
[0156]
进而，通过m和n计算得到粗骨料的投影放大系数d
p
：
[0157][0158]
故可进一步采用离散法求解得到粗骨料的比表面积：
[0159][0160]
上式中，f为形状面积系数；hiˊ
为粒径区间i
ˊ
的粗骨料绝对体积在粗骨料总体积中的占比；k为形状体积系数；diˊ
为粗骨料粒径区间i
ˊ
的平均粒径。
[0161]
对于细骨料，当地河沙圆润度较好，近似视为球形，投影尺寸比例系数均设为1，无需进行投影放大，同时细骨料的形状面积系数与形状体积系数的比值f/k为6.0，采用连续法可计算得到细骨料的比表面积。
[0162][0163]
上式中，dpi为细骨料累计筛余率函数pi的微分。
[0164]
所述步骤s2包括以下过程：
[0165]
步骤s2.1、构建过剩砂层模型
[0166]
参见图2-3，所述过剩砂层模型具体由粗骨料和细骨料组成的固相材料堆积体构建；
[0167]
在所述过剩砂层模型中：
[0168]
所述细骨料包括过剩填充砂层a3和填充砂体a4，所述过剩填充砂层为细骨料a2形成在粗骨料a1表面的过剩砂层，其厚度为参数ts；所述填充砂体为细骨料填充在粗骨料骨架空隙的填充砂；
[0169]
通过表达式(s2.1-1)-(s2.1-6)计算所述细骨料的绝对体积在固相材料绝对体积的占比d
fa
：
[0170][0171]
在表达式(s2.1-1)中，v
ca-solid
为固相材料混合堆积体中的粗骨料绝对堆积体积；v
fa-solid
为固相材料混合堆积体中的细骨料绝对堆积体积；
[0172]
通过表达式(s2.1-2)计算v
ca-solid
：
[0173]vca-solid
＝u
ca
·
pd
ca
ꢀꢀ
(s2.1-2)
[0174]
在表达式(s2.1-2)中，u
ca
为粗骨料堆积体积；
[0175]uca
＝ua·
λ
ca
ꢀꢀ
(s2.1-3)
[0176]
在表达式(s2.1-3)中，ua为固相材料堆积体的体积；λ
ca
为粗骨料堆积体积在固相材料堆积体总体积中的占比；
[0177][0178]
通过表达式(s2.1-5)计算v
fa-solid
：
[0179]vfa-solid
＝pd
fa
·ufa
ꢀꢀ
(s2.1-5)
[0180]
在表达式(s2.1-5)中，u
fa
为细骨料的堆积体积；
[0181]ufa
＝u
fi-fa
+u
ef-fa
＝ua·
λ
ca
·
p
void-ca
+ts·vca-soild
·sca
ꢀꢀ
(s2.1-6)
[0182]
在表达式(s2.1-6)中，u
fi-fa
为填充砂体堆积体积；u
ef-fa
为过剩填充砂层堆积体积，参见图3；p
void-ca
为粗骨料的空隙率，且p
void-ca
＝1-pd
ca
；
[0183]
由表达式(s2.1-1)-(s2.1-6)建立d
fa
与ts的关联，进一步计算粗骨料和细骨料混合堆积体的填充率pd
tol
；
[0184]
步骤s2.2、构建过剩浆体模型
[0185]
参见图4-5，所述过剩浆体模型为混凝土拌合物，具体由粗骨料a1、细骨料a2和浆体材料a5组成的堆积体构建；所述浆体材料a5包括过剩浆体填充层a6和填充浆体a7，其中，所述剩浆体填充层a6形成在粗骨料和细骨料的表面；所述填充浆体a7形成在固相材料的空隙处，即形成在粗骨料和细骨料间的空隙处。
[0186]
在所述过剩浆体模型中，通过表达式(s2.2-1)-(s2.2-2)计算在混凝土拌合物中粗骨料的绝对体积v
ca
和细骨料的绝对体积v
fa
：
[0187]vfa
＝λ
tol
·vt
·
pd
tol
·dfa
ꢀꢀ
(s2.2-1)
[0188]vca
＝λ
tol
·vt
·
pd
tol
·
(1-d
fa
)
ꢀꢀ
(s2.2-2)
[0189]
在表达式(s2.2-1)和(s2.2-2)中，λ
tol
为固相材料堆积体的体积在混凝土拌合物的总体积中的占比；v
t
为混凝土拌合物的总体积；
[0190]
通过表达式(s2.2-3)计算λ
tol
：
[0191][0192]
在步骤s3中，选择同时满足自密实混凝土填充性能和间隙通过性能的ts和t
p
，设定v
t
为1m3，通过表达式(s3-1)-(s3-9)计算单位体积下粉体系数ρ
lp
以及混凝土拌合物体中各组分的质量以确定自密实混凝土配合比：
[0193][0194]
mb＝(v
lp-v
air
)
·
ρ
lp
ꢀꢀ
(s3-2)
[0195]mce
＝mb·
β
ce
ꢀꢀ
(s3-3)
[0196]mfla
＝mb·
β
fla
ꢀꢀ
(s3-4)
[0197]mslag
＝mb·
β
slag
ꢀꢀ
(s3-5)
[0198]msi
＝mb·
β
si
ꢀꢀ
(s3-6)
[0199]mw
＝mb·
w/b
ꢀꢀ
(s3-7)
[0200]mfa
＝v
fa
·
ρ
fa
ꢀꢀ
(s3-8)
[0201]mca
＝v
ca
·
ρ
ca
ꢀꢀ
(s3-9)
[0202]
在表达式(s3-1)-(s3-9)中，mb为胶凝材料的质量；m
ce
为水泥的质量；m
fla
为粉煤灰的质量；m
slag
为矿渣的质量；m
si
为硅灰的质量；mw为水的质量；m
fa
为细骨料的质量；m
ca
为粗骨料的质量；v
air
为混凝土拌合物体中的含气量，取值为2％；v
lp
为混凝土拌合物体中的浆体体积；
[0203]
表达式(s3-2)中的v
lp
通过表达式(s3-10)-(s3-12)计算：
[0204]vlp
＝v
ef-lp
+v
fi-lp
ꢀꢀ
(s3-10)
[0205]vfi-lp
＝λ
tol
·vt
·
(1-pd
tol
)
ꢀꢀ
(s3-11)
[0206]vef-lp
＝λ
tol
·vt
·
[pd
tol
·dfa
·sfa
·
t
p
+pd
tol
·
(1-d
fa
)
·sca
·
t
p
]
ꢀꢀ
(s3-12)
[0207]
在表达式(s3-10)-(s3-12)中，v
ef-lp
为混凝土拌合物体中的固相材料表面过剩浆体体积；v
fi-lp
为固相材料空隙填充浆体体积，参见图5。
[0208]
在步骤s3中，所述w/b比值的取值范围通过表达式(s3-13)-(s3-16)计算：
[0209][0210][0211]fcu,0
≥1.15f
cu,k
ꢀꢀ
(s3-15)
[0212]fcu,0
≤f
cu-low
＜f
cu-up
ꢀꢀ
(s3-16)
[0213]
在表达式(s3-13)-(s3-16)中，f
cu,k
为自密实混凝土的抗压强度标准值，在实施例1中f
cu,k
为自密实c60混凝土，其取值为60mpa；f
cu,0
为自密实混凝土满足95％强度保证率的实验室标准立方体抗压强度试验平均控制值；f
cu-low
为f
cu,0
的下限强度预估值；f
cu-up
为f
cu,0
的上限强度预估值；f
ce,g
为水泥的标号强度，具体采用52.5水泥，取值为52.5mpa；k1和k2均为经验常数，依次为0.42和-1.2；αa和αb均为回归系数，分别取0.53和0.20；α
fla
为粉煤灰的胶凝材料系数，对于i或ii级粉煤灰(掺量不大于30％)，α
fla
取0.4；α
slag
为矿渣(具体为粒化高炉矿渣)的胶凝材料系数，对于s95及以上等级矿渣(掺量不大于40％)，α
slag
取0.9；γ
fla
为粉煤灰的影响系数，参考《jgj55-2011普通混凝土配合比设计规程》中表5.1.3选取，此处γ
fla
取值为0.75；γ
slag
为矿渣的影响系数，参考《jgj55-2011普通混凝土配合比设计规程》中表5.1.3选取，此处γ
slag
取值为1；γ
si
为硅灰的影响经验系数；γ
ce
为水泥强度富余系数，参考《jgj55-2011普通混凝土配合比设计规程》中表5.1.4选取，采用52.5水泥时，γ
ce
为1.10；β
ce
为水泥在胶凝材料中的质量占比；β
fla
为粉煤灰在胶凝材料中的质量占比；β
slag
为矿渣在胶凝材料中的质量占比；β
si
为硅灰在胶凝材料中的质量占比，其中，当β
si
为10％时，γ
si
为1.2；当β
si
为0时，γ
si
为1.0；当β
si
在0～10％范围内时，γ
si
通过插值确定数值；
[0214]
所述w/b比值确定后，根据对浆体的粘度测试结果，通过目视法确定p/b比值。
[0215]
综上，通过表达式(s3-13)-(s3-16)确定w/b比值范围及对应的f
cu-low
和f
cu-up
，具体结果参见表2.
[0216]
表2
[0217]
w/b比值0.330.340.350.360.37f
cu-low
(mpa)73.8371.6269.5367.5665.69f
cu-up
(mpa)81.2178.6676.2473.9771.81
[0218]
根据表达式(s3-15)-(s3-16)确定f
cu-low
为69.53mpa，w/b比值为0.35。
[0219]
外加剂采用98wt％的中交cp-j聚羧酸减水剂(减水率为40％，含固量为50％及2wt％粘度改性剂(具体为巴斯夫rehoplus 420)的混合液进行配置，外加剂的密度ρ
ad
＝1080kg/m3。为控制浆体粘度，首先按粉料重量的0.5％投放外加剂，随后按照经验配比投入胶凝材料及水，通过滴管调整外加剂的掺入量，经浆体粘度测试及目视法，确定p/b比值的最优值为0.60％。若p/b比值超过0.60％，浆体粘度太低，出现明显的水、粉分层现象，无法开展配置。
[0220]
在步骤s2.1中，所述粗骨料的级配参数包括第一粒径区间和第二粒径区间，其中，第一粒径区间为10-16mm，第二粒径区间为5-10mm；将细骨料的级配参数包括第三粒径区间，所述第三粒径区间为0.075mm-5mm；所述pd
tol
通过表达式(s2.2-7)-(s2.2-14)计算：
[0221]
pd
tol
＝φ
agg
ꢀꢀ
(s2.2-7)
[0222][0223][0224][0225][0226]
y1＝0.6(1-d
fa
)
ꢀꢀ
(s2.2-12)
[0227]
y2＝0.4(1-d
fa
)
ꢀꢀ
(s2.2-13)
[0228]
y3＝d
fa
ꢀꢀ
(s2.2-14)
[0229]
在表达式(s2.2-7)-(s2.2-14)中，φ
agg
为固相材料混合堆积体的实际填充率；k为骨架压实系数；y1为第一粒径区间的粗骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；y2为第二粒径区间的粗骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；y3为第三粒径区间的细骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；β1为第一粒径区间粗骨料的虚拟填充率；β2为第二粒径区间粗骨料的虚拟填充率；β3为第三粒径区间细骨料的虚拟填充率；γ1为第一粒径区间的粗骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；γ2为第二粒径区间的粗骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；γ3为第三粒径区间细骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；
ɑ
12
为第一粒径区间和第二粒径区间之间的松动效应系数，取值为0.9103；
ɑ
13
为第一粒径区间和第三粒径区间之间的松动效应系数，取值为0.3596；
ɑ
23
为第二粒径区间和第三粒径区间之间的松动效应系数，取值为0.5517；b
21
为第二粒径区间和第一粒径区间之间的壁效应系数，取值为0.8045；b
31
为第三粒径区间和第一粒径区间之间的壁效应系数，取值为0.1214；b
32
为第三粒径区间和第二粒径区间之间的壁效应系数，取值为0.3532。
[0230]
本实施例1针对不同的钢筋净距采用步骤s3确定自密实混凝土配合比，其中，不同的钢筋净距具体为(1)钢筋净距为37.9mm；(2)钢筋净距为42.9mm；(3)钢筋净距为52.9mm。
[0231]
在步骤s3中，确定各钢筋净距下的自密实混凝土配合比的过程如下：
[0232]
首先，计算自密实c60混凝土的初始配合比
[0233]
根据以确定的w/b比值和p/b比值，选择同时满足自密实c60混凝土填充性能和间隙通过性能的ts和t
p
，由ts、t
p
、w/b比值和p/b比值通过表达式(s3-1)-(s3-12)计算得到自密实c60混凝土的初始配合比，具体结果参见表3。
[0234]
表3自密实c60混凝土单位体积(v
t
为1m3)下的初始配合比
[0235][0236]
根据表3获得的初始配合比配置不同施工需求条件下的自密实c60混凝土，并参考《自密实混凝土应用技术规程》(jgj/t 283-2012)，开展工作性能测试(坍落流动扩展度、j环坍落流动扩展度测试)，钢筋净距为42.9mm的流动性扩展度过大导致新拌混凝土的稳定性不足。故对参数ts和t
p
进行适应性微调，得到对应的修正配合比，具体结果参见表4。
[0237]
表4自密实c60混凝土单位体积(v
t
为1m3)下的修正配合比
[0238][0239]
根据表4获得的修正配合比满足预期性能要求，此时的修正配合比为自密实c60混凝土配合比。
[0240]
本实施例1提供的自密实混凝土配合比设计方法，通过步骤s1确定原材料性能参数，及原材料中的固相组分和浆体组分；通过步骤s2构建过剩砂层模型以及过剩浆体模型，利用过剩砂层模型确定参数ts，通过ts实现对粗骨料和细骨料体积比例间的关联；利用过剩浆体模型确定参数t
p
，通过t
p
实现对粗骨料、细骨料和浆体体积比例间的关联；在步骤s3中确定自密实混凝土配合比时，利用ts量化细骨料对粗骨料的滚动效应，利用t
p
量化浆体对固相材料的填充效应，并结合浆体中的w/b比值和p/b比值，以实现动态调整自密实混凝土配合比，进而适应了对不同地域原材料和施工环境变化的需求。此外，本实施例1采用经表达式(s3-13)-(s3-16)确定的w/b比值和经目视法确定的p/b比值能够适当控制浆体粘度，可取得较好的新拌合混凝土配比稳定性，有效减少离析现象。
[0241]
采用本实施例1所述的自密实混凝土配合比设计方法，还能够获得不同配合比的自密实混凝土的填充性能达标曲线和确定钢筋净距下不同配合比的自密实混凝土的间隙通过能力曲线。
[0242]
对于填充性能达标曲线的获取过程如下：
[0243]
首先，在ts的取值范围为0-4.0mm内，等间距设置不同的ts值，并对确定的ts值设定不同的t
p
值，计算得到对应的自密实混凝土配合比。其次，开展工作性能试验，以坍落扩展流动度600mm为填充性能达标指标，将各ts、t
p
点进行分类，即可绘制出对应的分界线，作为填充性能达标曲线，参见图6中a曲线：
[0244]
对于间隙通过能力曲线的获取过程如下：
[0245]
首先，在ts的取值范围为0-4.0mm内，等间距设置不同的ts值，并对确定的ts值设定不同的t
p
值，计算得到对应的自密实混凝土配合比。其次，按照cbi计算方法(参考书：de schutter g,bartos p,domone p,gibbs j.self-compacting concrete:whittles publishing caithness,2008.)判断对应配合比下的自密实混凝土的间隙通过能力。当rob小于1时，对应配合比下的自密实混凝土的间隙通过能力达标，随后可针对钢筋净距为37.9mm、42.9mm和52.9mm得到对应的不同配合比下的自密实混凝土的间隙通过能力曲线，具体参见图6中b曲线、c曲线和d曲线。
[0246]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、测定和/或计算原材料的性能参数所述原材料包括固相材料和浆体材料，所述固相材料包括粗骨料和细骨料；所述浆体材料包括胶凝材料、外加剂和水；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰；所述外加剂包括减水剂和粘度改性剂；所述性能参数包括粗骨料的密度、细骨料的密度、粗骨料的级配参数、细骨料的级配参数、粗骨料的比表面积s
ca
、细骨料的比表面积s
fa
、胶凝材料的密度、水的密度ρ
w
、外加剂的密度ρ
ad
、粗骨料的填充率pd
ca
、细骨料的填充率pd
fa
以及减水剂的减水率和含固量；步骤s2、构建骨料表面过剩填充层模型，确定过剩填充层参数和原材料各组分之间的关联构建骨料表面过剩填充层模型具体是构建过剩砂层模型以及过剩浆体模型，利用过剩砂层模型确定参数t
s
，所述t
s
表示粗骨料表面的过剩填充砂层厚度，用于反映固相材料在不同细骨料占比下的滚动效应，实现对粗骨料和细骨料体积比例间的关联；利用过剩浆体模型确定参数t
p
，所述t
p
表示粗骨料和细骨料表面的过剩浆体填充层厚度，用于反映自密实混凝土在不同浆体材料占比下的润滑效应，实现对粗骨料、细骨料和浆体体积比例间的关联；步骤s3、确定自密实混凝土配合比首先，根据自密实混凝土的预期性能要求，利用步骤s1中浆体材料的各组分及其性能参数确定浆体中的w/b比值和p/b比值，所述w/b比值为水与胶凝材料的比值，所述p/b比值为外加剂与胶凝材料的比值；其次，选择同时满足自密实混凝土填充性能和间隙通过性能的t
s
和t
p
，并由t
s
、t
p
、w/b比值和p/b比值计算得到自密实混凝土的初始配合比；然后，根据初始配合比配置新拌混凝土，测试新拌混凝土是否满足自密实混凝土的预期性能要求；若满足预期性能要求，则初始配合比为自密实混凝土配合比；反之，调整t
s
、t
p
、w/b比值或p/b比值计算得到自密实混凝土的修正配合比，直至根据修正配合比配置的新拌混凝土满足预期性能要求，此时的修正配合比为自密实混凝土配合比。2.根据权利要求1所述的自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，在步骤s3中，所述自密实混凝土的钢筋净距为32.9-52.9mm，其中，所述t
s
的取值范围为0-4.0mm，所述t
p
的取值范围为0-0.16mm。3.根据权利要求2所述的自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，在步骤s1中，所述粗骨料的密度包括粗骨料的表观密度ρ
ca
和粗骨料的堆积密度ρ'
ca
；所述细骨料的密度包括细骨料的表观密度ρ
fa
和细骨料的堆积密度ρ'
fa
；所述粗骨料的级配参数为5mm-16mm；所述细骨料的级配参数为0.075mm-5mm；所述胶凝材料的密度为胶凝材料的表观密度，其包括水泥的表观密度ρ
ce
、粉煤灰的表观密度ρ
fla
、矿渣的表观密度ρ
slag
和硅灰的表观密度ρ
si
；所述外加剂的密度ρ
ad
为减水剂和粘度改性剂混合液的密度。4.根据权利要求3所述的自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下过程：步骤s2.1、构建过剩砂层模型所述过剩砂层模型具体由粗骨料和细骨料组成的固相材料堆积体构建；
在所述过剩砂层模型中：所述细骨料包括过剩填充砂层和填充砂体，所述过剩填充砂层为细骨料形成在粗骨料表面的过剩砂层，其厚度为参数t
s
；所述填充砂体为细骨料填充在粗骨料骨架空隙的填充砂；通过表达式(s2.1-1)-(s2.1-6)计算所述细骨料的绝对体积在固相材料绝对体积的占比d
fa
：在表达式(s2.1-1)中，v
ca-solid
为固相材料混合堆积体中的粗骨料绝对堆积体积；v
fa-solid
为固相材料混合堆积体中的细骨料绝对堆积体积；通过表达式(s2.1-2)计算v
ca-solid
：v
ca-solid
＝u
ca
·
pd
ca
ꢀꢀꢀ
(s2.1-2)在表达式(s2.1-2)中，u
ca
为粗骨料堆积体积；u
ca
＝u
a
·
λ
ca
ꢀꢀꢀ
(s2.1-3)在表达式(s2.1-3)中，u
a
为固相材料堆积体的体积；λ
ca
为粗骨料堆积体积在固相材料堆积体总体积中的占比；通过表达式(s2.1-5)计算v
fa-solid
：v
fa-solid
＝pd
fa
·
u
fa
ꢀꢀꢀ
(s2.1-5)在表达式(s2.1-5)中，u
fa
为细骨料的堆积体积；u
fa
＝u
fi-fa
+u
ef-fa
＝u
a
·
λ
ca
·
p
void-ca
+t
s
·vca-soild
·
s
ca
ꢀꢀꢀ
(s2.1-6)在表达式(s2.1-6)中，u
fi-fa
为填充砂体堆积体积；u
ef-fa
为过剩填充砂层堆积体积；p
void-ca
为粗骨料的空隙率，且p
void-ca
＝1-pd
ca
；由表达式(s2.1-1)-(s2.1-6)建立d
fa
与t
s
的关联，进一步计算粗骨料和细骨料混合堆积体的填充率pd
tol
；步骤s2.2、构建过剩浆体模型所述过剩浆体模型为混凝土拌合物，具体由粗骨料、细骨料和浆体材料组成的堆积体构建；在所述过剩浆体模型中，通过表达式(s2.2-1)-(s2.2-2)计算在混凝土拌合物中粗骨料的绝对体积v
ca
和细骨料的绝对体积v
fa
：v
fa
＝λ
tol
·vt
·
pd
tol
·
d
fa
ꢀꢀꢀ
(s2.2-1)v
ca
＝λ
tol
·vt
·
pd
tol
·
(1-d
fa
)
ꢀꢀꢀ
(s2.2-2)在表达式(s2.2-1)和(s2.2-2)中，λ
tol
为固相材料堆积体的体积在混凝土拌合物的总体积中的占比；v
t
为混凝土拌合物的总体积；通过表达式(s2.2-3)计算λ
tol
：
5.根据权利要求4所述的自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，在步骤s3中，选择同时满足自密实混凝土填充性能和间隙通过性能的t
s
和t
p
，设定v
t
为1m3，通过表达式(s3-1)-(s3-9)计算单位体积下粉体系数ρ
lp
以及混凝土拌合物体中各组分的质量以确定自密实混凝土配合比：m
b
＝(v
lp-v
air
)
·
ρ
lp
ꢀꢀꢀ
(s3-2)m
ce
＝m
b
·
β
ce
ꢀꢀꢀ
(s3-3)m
fla
＝m
b
·
β
fla
ꢀꢀꢀ
(s3-4)m
slag
＝m
b
·
β
slag
ꢀꢀꢀ
(s3-5)m
si
＝m
b
·
β
si
ꢀꢀꢀ
(s3-6)m
w
＝m
b
·
w/b
ꢀꢀꢀ
(s3-7)m
fa
＝v
fa
·
ρ
fa
ꢀꢀꢀ
(s3-8)m
ca
＝v
ca
·
ρ
ca
ꢀꢀꢀ
(s3-9)在表达式(s3-1)-(s3-9)中，m
b
为胶凝材料的质量；m
ce
为水泥的质量；m
fla
为粉煤灰的质量；m
slag
为矿渣的质量；m
si
为硅灰的质量；m
w
为水的质量；m
fa
为细骨料的质量；m
ca
为粗骨料的质量；v
air
为混凝土拌合物体中的含气量；v
lp
为混凝土拌合物体中的浆体体积；表达式(s3-2)中的v
lp
通过表达式(s3-10)-(s3-12)计算：v
lp
＝v
ef-lp
+v
fi-lp
ꢀꢀꢀ
(s3-10)v
fi-lp
＝λ
tol
·vt
·
(1-pd
tol
)
ꢀꢀꢀ
(s3-11)v
ef-lp
＝λ
tol
·vt
·
[pd
tol
·
d
fa
·
s
fa
·
t
p
+pd
tol
·
(1-d
fa
)
·
s
ca
·
t
p
]
ꢀꢀꢀ
(s3-12)在表达式(s3-10)-(s3-12)中，v
ef-lp
为混凝土拌合物体中的固相材料表面过剩浆体体积；v
fi-lp
为固相材料空隙填充浆体体积。6.根据权利要求5所述的自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，在步骤s3中，所述w/b比值的取值范围通过表达式(s3-13)-(s3-16)计算：16)计算：f
cu,0
≥1.15f
cu,k
ꢀꢀꢀ
(s3-15)f
cu,0
≤f
cu-low
＜f
cu-up
ꢀꢀꢀ
(s3-16)在表达式(s3-13)-(s3-16)中，f
cu,k
为自密实混凝土的抗压强度标准值；f
cu,0
为自密实混凝土满足95％强度保证率的实验室标准立方体抗压强度试验平均控制值；f
cu-low
为f
cu,0
的下限强度预估值；f
cu-up
为f
cu,0
的上限强度预估值；f
ce,g
为水泥的标号强度；k1和k2均为经验常数；α
a
和α
b
均为回归系数；α
fla
为粉煤灰的胶凝材料系数；α
slag
为矿渣的胶凝材料系数；γ
fla
为粉煤灰的影响系数；γ
slag
为矿渣的影响系数；γ
si
为硅灰的影响经验系数；γ
ce
为水泥强度富余系数；β
ce
为水泥在胶凝材料中的质量占比；β
fla
为粉煤灰在胶凝材料中的质量占比；β
slag
为矿渣在胶凝材料中的质量占比；β
si
为硅灰在胶凝材料中的质量占比；
所述w/b比值确定后，根据对浆体的粘度测试结果，通过目视法确定p/b比值。7.根据权利要求4-6任一项所述的自密实混凝土配合比设计方法，其特征在于，在步骤s2.1中，所述粗骨料的级配参数包括第一粒径区间和第二粒径区间，其中，第一粒径区间为10-16mm，第二粒径区间为5-10mm；将细骨料的级配参数包括第三粒径区间，所述第三粒径区间为0.075mm-5mm；所述pd
tol
通过表达式(s2.2-7)-(s2.2-14)计算：pd
tol
＝φ
agg
ꢀꢀꢀ
(s2.2-7)7)7)7)y1＝0.6(1-d
fa
)
ꢀꢀꢀ
(s2.2-12)y2＝0.4(1-d
fa
)
ꢀꢀꢀ
(s2.2-13)y3＝d
fa
ꢀꢀꢀ
(s2.2-14)在表达式(s2.2-7)-(s2.2-14)中，φ
agg
为固相材料混合堆积体的实际填充率；k为骨架压实系数；y1为第一粒径区间的粗骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；y2为第二粒径区间的粗骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；y3为第三粒径区间的细骨料在固相材料混合堆积体中的体积占比；β1为第一粒径区间粗骨料的虚拟填充率；β2为第二粒径区间粗骨料的虚拟填充率；β3为第三粒径区间细骨料的虚拟填充率；γ1为第一粒径区间的粗骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；γ2为第二粒径区间的粗骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；γ3为第三粒径区间细骨料占据空间主导时候的虚拟填充率；
ɑ
12
为第一粒径区间和第二粒径区间之间的松动效应系数；
ɑ
13
为第一粒径区间和第三粒径区间之间的松动效应系数；
ɑ
23
为第二粒径区间和第三粒径区间之间的松动效应系数；b
21
为第二粒径区间和第一粒径区间之间的壁效应系数；b
31
为第三粒径区间和第一粒径区间之间的壁效应系数；b
32
为第三粒径区间和第二粒径区间之间的壁效应系数。
技术总结本发明提供了一种自密实混凝土配合比设计方法，包括步骤S1、测定和/或计算原材料的性能参数；步骤S2、构建过剩砂层模型以及过剩浆体模型，利用过剩砂层模型确定参数t
技术研发人员：刘凌晖 雷明锋 段炼 龚琛杰 甘淑清 伍江航 康磊 施成华
受保护的技术使用者：中国铁路广州局集团有限公司
技术研发日：2022.04.21
技术公布日：2022/7/5
