(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210832517.1 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 申请人 湖北合力久盛混凝 土有限公司 (72)发明人 水中和　郑武　高旭　刘贤平　 鲍洁　 (74)专利代理 机构 武汉臻诚专利代理事务所 (普通合伙) 42233 专利代理师 胡星驰 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于湿润状态多级分散的混凝土配合比设 计方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于湿润状态多级分散 的混凝土配合比设计方法及系统。 方法包括步 骤： (1)获取待设计配合比的混凝土性能要求以 及原材料 理化性能， 确定固相颗粒由微观到宏观 各级别的分散体系的固相颗粒和流动相原材料 成分； (2)对于各级分散体系确定该级别分散体 系的分散系数； (3)由微观到宏观的顺序对于各 级别分散体系， 根据分散系数采用湿润状态下流 动相填充固相颗粒表面的湿润状态下堆积模型， 确定其流动相与固相颗粒质量之比； (4)确定单 位混凝土的原材料质量 以及水的质量作为混凝 土的配合比。 本发明考虑到所有固体颗粒的堆积 密度、 比表面积及分散状态， 具有较高的可靠性， 大大减少了因原材 料特征变化所 带来的不 适性。 权利要求书2页 说明书12页 CN 115099173 A 2022.09.23 CN 115099173 A 1.一种基于湿润状态多 级分散的混凝 土配合比设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)获取待设计配合比的混凝土性能要求以及原材料理化性能， 并根据分散体系的固 相颗粒粒径范围， 确定固相颗粒由微观到宏观各级别的分散体系的固相颗粒和流动相原材 料成分， 其中相邻级别的分散体系中， 固相 颗粒较微观的分散体系作为固相 颗粒较宏观的 分散体系的流动相； (2)对于各级分散体系， 根据步骤(1)获取的混凝土性能要求以及该级别分散体系的原 材料理化性能， 确定该级别分散体系的分散系数； 所述分散系数， 为该级分散体系中固相颗 在流动相中的平均分散距离； (3)由微观到宏观的顺序对于各级别分散体系， 根据步骤(1)获取的该级分散系数采用 湿润状态下流动相填充固相颗粒表面的湿润状态下堆积模型， 确定其流动相与固相颗粒质 量之比； (4)根据步骤(3)获取的各级别分散体系的流动相与固相颗粒质量之比， 确定单位混凝 土的原材 料质量以及水的质量作为所述混凝 土的配合比。 2.如权利要求1所述的混凝土配合比设计方法， 其特征在于， 所述混凝土性能要求， 包 括混凝土工作性能要求和混凝土力学性能要求； 所述原材料 理化性能， 包括粒径范围、 比表 面积、 以及与混凝 土性能要求相关的原材 料其他理化性能。 3.如权利要求1所述的混凝土配合比设计方法， 其特征在于， 混凝土的固相颗粒按照粒 径等级， 包括： 胶凝材料、 细骨料和粗骨料； 胶凝材料， 粒径范围0 ‑150 μm； 细骨料， 粒径范围 150um‑4500um； 粗骨料， 粒径范围45 00um‑26000 μm； 固相颗粒由微观到宏观各级别： 净浆分散体系的固相颗粒为胶凝材料， 流动相为水； 砂 浆分散体系的固相颗粒为细骨料， 流动相为净浆； 混凝土 分散体系的固相颗粒为粗骨料， 流 动相为砂浆。 4.如权利要求1所述的混凝土配合比设计方法， 其特征在于， 步骤(3)所述在湿润状态 下堆积模型中， 流动相包括填充 形成固相颗粒密集堆积 状态的部分和填充 形成固相颗粒分 散距离的部 分； 其中填充 形成固相颗粒密集堆积 状态的部 分由固相颗粒堆积密度最大时的 固相颗粒与流动相比例确定， 填充形成 固相颗粒分散距离的部 分由该级别分散体系的分散 系数和固相颗粒的比表面积确定 。 5.如权利要求4所述的混凝土配合比设计方法， 其特征在于， 步骤(3)所述流动相与固 相颗粒质量之比计算方法如下： (3‑1)确定质量为Ms的固相颗粒形成固相颗粒密集堆积状态所需的填充形成固相颗粒 密集堆积状态的部分流动相质量 (3‑2)确定质量为Ms的固相颗粒形成分散体系状态所需的填充形成固相颗粒分散距离 的部分流动相质量M ′m： 其中， π为流动相密度， 即流动相各原料密度以体积占比为权重的加权平均值； SD为分 散体系的分散系数； A为固相颗粒的比表面积； (2‑3)计算流动相与固相颗粒质量之比P为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099173 A 26.如权利要求5所述的混凝土配合比设计方法， 其特征在于， 所述固相颗粒密集堆积状 态即固相颗粒堆积密度最大时的堆积状态。 7.如权利要求1所述的混凝土配合比设计方法， 其特征在于， 采用体积法确定单位混凝 土中各级别的固相 颗粒以及水 的质量； 优选方案， 原料中的减水剂用量根据混凝土中胶凝 材料原材料的用量确定 。 8.一种混凝 土配合比设计系统， 其特 征在于， 包括： 混凝土性能获取模块， 用于获取待设计配合比的混凝土性能要求以及原材料理化性 能， 并根据分散体系的固相 颗粒粒径范围， 确定固相 颗粒由微观到宏观各级别的分散体系 的固相颗粒和流动相原材料成分， 其中相邻级别的分散体系中， 固相 颗粒较微观的分散体 系作为固相颗粒较宏观的分散体系的流动相， 提交给分散系数获取模块和湿润状态计算模 块； 所述分散系数获取模块， 用于对于各级分散体系， 获取的混凝土性能要求以及该级别 分散体系的原材料理化性能， 确定该级别分散体系的分散系 数， 并提交给湿润状态计算模 块； 所述分散系数， 为该级分散体系中 固相颗在流动相中的平均分散距离； 所述湿润状态计算模块， 用于由微观到宏观的顺序对于各级别分散体系， 根据该级分 散系数采用湿润状态下流动相填充固相颗粒表面的湿润状态下堆积模型， 确定其流动相与 固相颗粒质量之比， 提交给配合比计算模块； 所述配合比计算模块， 用于根据各级别分散体系的流动相与固相颗粒质量之比， 确定 单位混凝 土的原材 料质量以及水的质量作为所述混凝 土的配合比。 9.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运 行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所 述混凝土配合比设计方法的步骤。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算 机程序被处 理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述混凝 土配合比设计方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099173 A 3