本发明涉及建筑材料
技术领域：
，更具体地，涉及混凝土配合比设计
技术领域：
，特别是指一种清水混凝土配合比设计方法以及相关清水混凝土。
背景技术：
：清水混凝土，又称装饰混凝土；因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇注成型，不做任何外装饰，直接采用混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序，因此不同于普通混凝土，表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，显得十分天然，庄重。但是目前没有清水混凝土配合比设计的标准方法。现有的清水混凝土配合比设计都是以普通混凝土配合比设计方法(例如《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》)进行清水混凝土配合比的设计。这容易导致设计出的清水混凝土无法达到清水混凝土的设计要求，无法采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，无法省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序。因此，需要提供一种清水混凝土配合比设计方法，设计出的清水混凝土能够达到清水混凝土的设计要求，从而可以采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序。技术实现要素：为了填补现有技术中的空白，本发明的一个目的在于提供一种清水混凝土配合比设计方法，设计出的清水混凝土能够达到清水混凝土的设计要求，从而可以采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序，适于大规模推广应用。本发明的另一目的在于提供一种清水混凝土配合比设计方法，其设计巧妙，操作简便，适于大规模推广应用。本发明的另一目的在于提供一种清水混凝土，其能够达到清水混凝土的设计要求，从而可以采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序，适于大规模推广应用。本发明的另一目的在于提供一种清水混凝土，其设计巧妙，制造简便，适于大规模推广应用。为达到以上目的，在本发明的第一方面，提供了一种清水混凝土配合比设计方法，其特点是，所述清水混凝土配合比设计方法包括以下步骤：1)对石进行自然堆积，得到所述石的质量m1和所述石的自然堆积孔隙率α1；2)用砂对所述石进行紧密填充，得到所述砂的质量m2、所述砂的紧密堆积孔隙率α2、所述砂和所述石的紧密堆积孔隙率β和所述砂的0.315mm以上部分的质量m3；3)根据强度设计理论，确定水胶比，结合各胶材比例，配制浆体，测量所述浆体的密度；4)计算所述石的比表面积和所述砂的所述0.315mm以上部分的比表面积；5)根据所述石的所述质量m1和所述石的所述比表面积计算所述石的表面积，根据所述砂的所述0.315mm以上部分的所述质量m3和所述砂的所述0.315mm以上部分的所述比表面积计算所述砂的所述0.315mm以上部分的表面积；6)用所述水胶比的净浆均匀包裹所述砂和所述石，所述净浆的包裹厚度为0.3mm或0.4mm，计算所述净浆的体积，如果所述净浆的所述体积、所述砂的所述0.315mm以上部分的体积和所述石的体积之和大于单位体积，则同比例减少所述砂和所述石的用量，重复所述步骤5)，直至所述的净浆的体积、所述砂的所述0.315mm以上部分的体积和所述石的体积之和等于所述单位体积；如果所述的净浆的体积、所述砂的所述0.315mm以上部分的体积和所述石的体积之和小于所述单位体积，则用所述净浆补充至所述单位体积；7)依据所述净浆的所述体积和所述砂的所述0.315mm以下部分的体积得到所述浆体的体积；依据所述浆体的所述体积和所述浆体的所述密度，计算所述浆体的质量及各所述胶材的质量和用水量；结合所述砂的质量m2和所述石的质量m1，得出所述清水混凝土配合比。在所述步骤1)中，所述石的自然堆积孔隙率α1可以通过任何合适的方法获得，较佳地，在所述步骤1)中，测量得到所述石的自然堆积密度ρ0，所述石的所述自然堆积孔隙率α1依据α1＝(1-ρ0/ρ)×100％得到，其中ρ为所述石的表观密度。在所述步骤2)中，所述砂的紧密堆积孔隙率α1可以通过任何合适的方法获得，较佳地，在所述步骤2)中，测量得到所述砂的紧密堆积密度ρ1，所述砂的所述紧密堆积孔隙率α2依据α2＝(1-ρ1/ρ2)×100％得到，其中ρ2为所述砂的表观密度。在所述步骤2)中，所述砂和所述石的所述紧密堆积孔隙率β可以通过任何合适的方法获得，较佳地，在所述步骤2)中，依据β＝α1×α2得到所述砂和所述石的所述紧密堆积孔隙率β。在所述步骤2)中，所述砂的所述0.315mm以上部分的所述质量m3可以通过任何合适的方法获得，较佳地，在所述步骤2)中，所述砂的所述0.315mm以上部分的所述质量m3依据m3＝m2×A得到，其中A为所述砂的所述0.315mm以上部分所占的比例。在所述步骤3)中，所述强度设计理论可以是任何合适的强度设计理论，较佳地，在所述步骤3)中，所述强度设计理论为《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第四章和第五章的内容。在所述步骤4)中，所述石的比表面积和所述砂的所述0.315mm以上部分的比表面积可以通过任何合适的方法获得，较佳地，在所述步骤4)中，所述石的比表面积为所述石通过筛孔的百分率和所述筛孔的比表面积系数的乘积之和；所述砂的所述0.315mm以上部分的比表面积为所述砂的所述0.315mm以上部分通过筛孔的百分率和所述筛孔的比表面积系数的乘积之和。在所述步骤6)中，所述净浆的所述体积可以通过任何合适的方法获得，较佳地，在所述步骤6)中，所述净浆的所述体积为所述石的所述表面积和所述砂的所述0.315mm以上部分的所述表面积之和乘以所述净浆的所述包裹厚度。为了获得更佳的清水混凝土配合比，较佳地，所述清水混凝土配合比设计方法还包括步骤：对所述净浆的包裹厚度为0.3mm获得的第一配合比和所述净浆的包裹厚度为0.4mm获得的第二配合比进行混凝土工作性能、力学性能和耐久性能测试，选择性能更好的配合比作为最终清水混凝土配合比。在本发明的第二方面，提供了一种清水混凝土，其特点是，采用上述的清水混凝土配合比设计方法设计而成。本发明的有益效果在于：a.本发明的清水混凝土配合比设计方法通过对石进行自然堆积，得到石的质量m1，通过用砂对石进行紧密填充，得到砂的质量m2；根据强度设计理论确定水胶比，结合各胶材比例，配制浆体，测量浆体的密度；通过计算砂和石的表面积并结合净浆的包裹厚度获得净浆的体积(包括砂的0.315mm以下部分的体积)，将净浆的体积、砂的0.315mm以上部分的体积和石的体积之和与单位体积进行比较，来调整砂石的量或净浆的量，使得总体积等于单位体积；再将净浆的体积减去砂的0.315mm以下部分的体积得到浆体体积；依据浆体的体积和浆体的密度，计算浆体的质量及各胶材的质量和用水量；最后得出清水混凝土配合比，采用该方法设计出的清水混凝土能够达到清水混凝土的设计要求，从而可以采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序，适于大规模推广应用。b.本发明的清水混凝土配合比设计方法通过对石进行自然堆积，得到石的质量m1，通过用砂对石进行紧密填充，得到砂的质量m2；根据强度设计理论确定水胶比，结合各胶材比例，配制浆体，测量浆体的密度；通过计算砂和石的表面积并结合净浆的包裹厚度获得净浆的体积(包括砂的0.315mm以下部分的体积)，将净浆的体积、砂的0.315mm以上部分的体积和石的体积之和与单位体积进行比较，来调整砂石的量或净浆的量，使得总体积等于单位体积；再将净浆的体积减去砂的0.315mm以下部分的体积得到浆体体积；依据浆体的体积和浆体的密度，计算浆体的质量及各胶材的质量和用水量；最后得出清水混凝土配合比，因此，本发明的清水混凝土配合比设计方法设计巧妙，操作简便，适于大规模推广应用c.本发明的清水混凝土能够达到清水混凝土的设计要求，从而可以采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序，适于大规模推广应用。d.本发明的清水混凝土设计巧妙，制造简便，适于大规模推广应用。本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。具体实施方式实施例1：1、原材料品质1.1石(即石子)(5-25mm)石的表观密度2720kg/m3。石的累计筛余％筛孔mm2.364.7516.026.531.5标准要求95-10090-10030-700-50试验值98.393.757.400各筛孔表面积系数筛孔mm2.364.7516.026.531.5比表面积系数m2/kg0.00820.00410.000900.000560.000431.2砂(即砂子)砂的表观密度2700kg/m3。砂的累计筛余％筛孔mm0.160.3150.631.252.505.00标准要求90-10070-9241-7010-500-250-10试验值97886742186各筛孔表面积系数筛孔mm0.160.3150.631.252.505.00比表面积系数m2/kg0.12290.06140.02870.01640.00820.00411.3水泥水泥胶砂28天抗压强度51.0MPa。1.4掺合料掺合料对水泥强度的影响系数％掺量％01020304050粉煤灰1.000.85-0.950.75-0.850.65.0.750.55-0.65---2、石自然堆积对石进行自然堆积(见JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准)，测量得到1m3的石的质量为1536.8kg，石的质量m1简写为1536.8kg/m3，则石的自然堆积密度ρ0为1536.8kg/m3，由于石的表观密度ρ为2720kg/m3，依据α1＝(1-ρ0/ρ)×100％得出石的自然堆积孔隙率α1为43.5％(参见《JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》第25页方法)。3、砂对石紧密填充砂对石紧密填充后，测量得到1m3的砂石混合物中砂的质量为693.0kg，则砂的紧密堆积密度ρ1为1593kg/m3，由于砂的表观密度ρ2为2700kg/m3，依据α2＝(1-ρ1/ρ2)×100％得出砂的紧密堆积孔隙率α2为41％(参见《JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》第25页方法)。砂的质量m2简写为693.0kg/m3，依据β＝α1×α2得到所述砂和所述石(即砂石混合物)的所述紧密堆积孔隙率β为17.8％。则砂(0.315mm以上部分)、石所占总体积为22.6％+56.5％＝79.1％，砂(0.315mm以上部分)的质量为609.8kg/m3，砂(0.315mm以下部分)的质量为83.2kg/m3。4、强度等级为C40的混凝土的水胶比fb＝γfγsfce式1式中：γf、γs为粉煤灰和砂粉的影响系数(依据《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第12页的要求确定)；fce为水泥胶砂28天抗压强度(见《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第12页)。fb(见《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第11页)＝0.8×51＝40.8MPafcu,0≥fcu,k+1.645σ式2(见《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第9页)式中：fcu,0为混凝土配制强度；fcu,k为混凝土设计强度；σ为混凝土强度标准差(见《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第9页)。fcu,0≥40+1.645×5＝48.225Mpa；式中：W/B为混凝土水胶比；αa、αb回归系数(见《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第11页)；fb胶凝材料28天抗压强度。W/B＝0.41(见《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》第11页)。5、计算砂、石表面积测量石的分计筛余％筛孔mm2.364.7516.026.531.5分计筛余％4.636.357.400累计筛余98.393.757.400通过百分率％1.76.342.61000各筛孔表面积系数筛孔mm2.364.7516.026.531.5比表面积系数m2/kg0.00820.00410.000900.000560.00043石的比表面积为：0.01394+0.02583+0.03834+0.056＝0.13411m2/kg(通过百分率乘比表面积系数得到)，则单位体积内石总表面积为1536.8×0.13411＝206.1m2。测量砂的累计筛余％筛孔mm0.160.3150.631.252.505.00累计筛余97886742186通过百分率％0021467082各筛孔表面积系数筛孔mm0.160.3150.631.252.505.00比表面积系数m2/kg0.12290.06140.02870.01640.00820.0041砂(0.315mm以上部分)的比表面积为：0.6027+0.7544+0.574+0.3362＝2.2673m2/kg(通过百分率乘比表面积系数得到)，则单位体积内砂(0.315mm以上部分)的总表面积为609.8×2.2673＝1382.6m2。单位体积内，砂(0.315mm以上部分)、石总表面积为206.1m2+1382.6m2＝1588.7m2。6、包裹砂、石(1)当包裹厚度取0.3mm时，净浆的体积为1588.7m2×0.0003m＝0.4766m3，此时，砂(0.315mm以上部分)、石体积为0.791m3，则0.4766m3+0.791m3＝1.2676m3>1m3，应对砂、石用量进行调整，可同比例减少砂、石的量，乘减小系数0.8，则经过计算：石的质量为1229.4kg，体积为0.4520m3；砂的质量为554.4kg，体积为0.1807m3；净浆的体积为0.3813m3(其中，砂0.315mm以下部分体积为0.0246m3)，则总体积为1.014m3，可进行下一步混凝土性能检测。(2)当包裹厚度取0.4mm时，净浆的体积为1588.7m2×0.0004m＝0.6355m3，此时，砂(0.315mm以上部分)、石体积为0.791m3，则0.6355m3+0.791m3＝1.4265m3>1m3，应对砂、石用量进行调整，可同比例减少砂、石量，乘减小系数0.7，则经过计算：石的质量为1075.8kg，体积为0.3955m3；砂的质量为485.1kg，体积为0.1581m3；净浆的体积为0.4448m3(其中，砂0.315mm以下部分体积为0.0216m3)，则总体积为0.9984m3，可进行下一步混凝土性能检测。7、计算配合比(1)浆体体积为0.3567m3(净浆的体积扣除砂0.315mm以下部分体积后)。浆体水胶比为0.41，水泥和粉煤灰的比例为4:1，配制浆体。通过对0.41水胶比的浆体进行密度测试，得2050kg/m3，则浆体质量为731kg，经计算得出混凝土配合比为(kg/m3)：水泥：粉煤灰：河砂：碎石：水＝414：104：554：1229：213在考虑使用外加剂的情况下，使用减水率20％的外加剂，则混凝土配合比为(kg/m3)：水泥：粉煤灰：河砂：碎石：水：外加剂＝332：83：554：1229：170：10.4(2)浆体体积为0.4232m3(扣除砂0.315mm以下部分体积后)。浆体水胶比为0.41，水泥和粉煤灰的比例为4:1，配制浆体。通过对0.41水胶比的浆体进行密度测试，得2050kg/m3，则浆体质量为868kg，经计算得出混凝土配合比为(kg/m3)：水泥：粉煤灰：河砂：碎石：水＝493：123：485：1076：252在考虑使用外加剂的情况下，使用减水率20％的外加剂，则混凝土配合比为(kg/m3)：水泥：粉煤灰：河砂：碎石：水：外加剂＝394：99：485：1076：202：12.38、配合比验证和易性清水质量抗压强度抗冻性经济性配比1好内实外光48.7MPaF350合理配比2浆多内较实外光46.4MPaF300偏高通过本发明方法计算得到的清水混凝土配合比都能达到清水混凝土设计要求，可以根据实际情况，选择更适合工程设计要求的配合比。基于实施例所用材料而言，配比1更为合理。因此，本发明提供了一种清水混凝土配合比设计方法，依据该方法计算得到的清水混凝土配合比都能达到清水混凝土设计要求，设计出的清水混凝土能够达到清水混凝土的设计要求，从而可以采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序。可理解，在该方法中，有些步骤可以根据需要进行前后适当调整，例如步骤3)可以放到步骤4)后进行，还可以放到步骤5)、甚至步骤6)后进行，同样可以实现本发明的目的。综上所述，本发明的清水混凝土配合比设计方法设计出的清水混凝土能够达到清水混凝土的设计要求，从而可以采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，可以省掉传统的抹灰、镶贴等粉饰工序，设计巧妙，操作简便，适于大规模推广应用。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。当前第1页1 2 3