运用dinger funk方程建立最优骨料级配模型
基于Dinger-Funk方程的沙漠砂混凝土配合比优化设计研究
基于Dinger-Funk方程的沙漠砂混凝土配合比优化设计研究贺业邦;沙吾列提·拜开依;刘吉【期刊名称】《混凝土》【年(卷),期】2018(000)004【摘要】据Dinger与Funk紧密堆积理论以调整Dinger-Funk方程分布模数的方式得到紧密堆积的混凝土粗、细骨料比例和沙漠砂掺入普通砂的比例.利用Dinger-Funk方程,颗粒分布模数取n=0.6~0.7得3种砂率使混凝土粗、细骨料达到紧密堆积状态;颗粒分布模数取n=0.1~0.4得3种沙漠砂掺量掺入机制砂后,紧密堆积的混合砂细度模数得到降低且级配曲线处于中砂范围.通过试验确定砂率和3种沙漠砂掺量对混凝土影响,结果表明:利用Dinger-Funk方程优化后,C35混凝土总砂率41%、39%时与C40混凝土总砂率39%、37%时混凝土坍落度和强度得到优化.证明正确的砂率时会体现沙漠砂在混凝土中的优化价值.【总页数】6页(P145-150)【作者】贺业邦;沙吾列提·拜开依;刘吉【作者单位】新疆大学建筑工程学院,新疆乌鲁木齐830047;新疆大学建筑工程学院,新疆乌鲁木齐830047;新疆大学建筑工程学院,新疆乌鲁木齐830047【正文语种】中文【中图分类】TU528.062【相关文献】1.基于降低成本的大体积混凝土配合比优化设计研究 [J], 江昔平;王社良;段述信;孙烨2.基于Dinger-Funk方程的活性粉末混凝土配合比设计 [J], 崔巩;刘建忠;姚婷;林玮3.基于Dinger-Funk方程的活性粉末混凝土配合比设计 [J], 崔巩;刘建忠;姚婷;林玮4.基于DPO-BP的建筑混凝土配合比优化设计研究 [J], 陈艳5.基于BP ANN-GA混合型算法的混凝土配合比优化设计研究 [J], 陈晓东;陈斌;刘国华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Dinger—Funk方程在优化水泥浆孔结构和强度中的应用
摘要： 根据 Ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ － Ｆ ｕ ｎ ｋ （ Ｄ — Ｆ ） 方 程 确 定 的最 紧密 堆 积模 型 设 计
（ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｔ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｔ ０ ａ ｓ Ｄ — Ｆ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ） ．Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｒｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
（ ＭＩ Ｐ ） 测试水泥浆体 的孔结构 ， 分析 欧式距 离和孔 体积 分形维
数之 间的相关性及二者对抗压 强度 的影响。结果表 明： 欧式距
离 与 分 形 维 数 之 间具 有 较 高 的相 关性 ， 相 关性 为 ８ ５ ． ３ ６ ％； 当欧 式距 离从 ８ ５ ． ６ ５减 小至 ５ ７ ． ４ ２时 ， 分 形 维数 从 ３ ． １ ７增 大到 ３ ． ２ １ ， 抗 压强度增 大 ， 最大增 幅为 ２ ７ ． ７ ７ ％； 当 欧 式 距 离从 ５ ７ ． ４ ２减 小 至３ ７ ． ６ １时 ， 分形 维数从 ３ ． ２ １减 小到 ３ ． ０ ３ ， 抗 压 强 度 的 增 长 幅
‘ 曼
第 ２ ２卷 第 ６期
● ｜ ｜
中国粉体技术
ＶＯ Ｉ ． ２２ Ｎ０ ． ６ Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ６ ＨＩ ＮＡ ＰＯＷ ＤＥＲ Ｓ ＣＩ Ｅ ＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ３ ７ ３ ２ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ － ５ ５ ４ ８ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． ０ ０ ５
度 不明显。
（ ＭＩ Ｐ） ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｄ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ Ｅ ｕ ｃ ｌ ｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｎｄ ａ ｒａ ｆ ｃ ｔ ａ ｌ
混凝土骨料多元配体系的研究与设计
混凝土骨料多元级配体系的研究与设计骨料一般占泵送混凝土体积的65%~72%，即胶凝材料净浆与骨料的体积比（浆骨比）为28:72~35:65。
在保证施工和易性的前提下，提高骨料体积即减小浆骨比，对混凝土的技术性和经济性具有重要的意义。
但是现有的混凝土技术大多侧重于胶凝材料和外加剂领域，对骨料的研究成果相对较少。
我国现行的《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）[1]以砂率来定义粗细骨料的比例关系，取值时任意性较大。
美国混凝土协会的ACI规范根据粗骨料的紧密密度、最大粒径和细骨料的细度模数等参数来确定粗骨料的用量，用重量法或体积法确定细骨料用量。
这两项规范仅涉及两种粗细骨料，均属于半经验化设计模式。
我国建筑工程上使用的碎石，一直采用名义上的连续粒级[2]，但是实际上往往达不到颗粒级配的技术要求（笔者称此类碎石为劣级配碎石）。
近年来由于优质天然骨料的日益匮乏，再生骨料、采石场的尾矿石和尾矿砂、细砂或特细砂等各种骨料也逐步被采用。
多元化的骨料品种对混凝土的优化配制技术提出了较高的要求。
由于骨料品质的下降，加上骨料级配技术的缺乏，预拌混凝土生产企业往往采用提高砂率、提高浆骨比等方法来保证混凝土的和易性，易造成胶凝材料用量偏大，提高了混凝土生产成本，还影响到混凝土的收缩性能和水化热性能。
本文提出一种混凝土骨料多元级配体系，使混凝土骨料配制技术科学化、定量化，以期达到提高混凝土的和易性、体积稳定性和耐久性，节约资源、降低生产成本的目的。
1 技术模型1.1 技术目标在输入若干种骨料（一般为2~4种）原材料基本性能的前提下，可通过系统运算，定量地输出混合骨料的最佳合成级配和各种骨料的体积百分比，并提出骨料级配优化技术方案。
1.2 设计思路建立理想的骨料目标级配模型，通过计算机程序运算，使混合骨料的合成级配最接近目标级配，并适当提高混合骨料的细度模数，从而减少起填充骨料空隙、包裹骨料表面的作用的胶凝材料用量。
1.3 设计路线1.3.1 采用DingerFunk方程，建立骨料目标级配模型不同粒径的粗细骨料互相掺混，只有一种状态是最紧密堆积的。
材料学方法论在低水泥耐火浇注料外加剂研究中的应用
材料学方法论在低水泥耐火浇注料外加剂研究中的应用摘要:本文介绍了材料学方法论的定义,采用系统分析与逻辑分析方法,从两个不同角度对材料的四个共性问题即性能、结构、过程和能量进行研究;通过对低水泥浇注料的性能进行系统分析,指出了影响低水泥浇注料性能在于其流变性能和高温使用性能两个方面。
流变性能主要取决于外加剂种类和数量、颗粒粒度分布,高温性能主要取决于骨料、微粉、结合剂和防爆裂技术等;通过逻辑分析方法,对化学外加剂对低水泥浇注料流变性能、ζ电位和使用性能的影响进行了全面阐述,总结出化学外加剂主要通过改变粒子的ζ电位形成静电斥力和空间位阻作用发挥作用。
关键词:材料学方法论低水泥浇注料化学外加剂1 材料学方法论的定义低水泥耐火浇注料新技术、新工艺不断发展,材料工作者为把握材料研究的深度和广度,认识材料科学进展的物理本质,归纳原理,演绎规律和理论,即形成材料学的方法论。
材料学的方法论就是采用系统分析与逻辑分析两种方法,从两个不同角度对材料的四个共性问题即性能、结构、过程和能量进行研究,以材料的五个判据即资源、能源、环保、质量、经济出发,对所要研究的材料的方向进行准确定义,形成材料研究的概念,并进行恰当的分类,通过观察、实验等手段掌握材料的大量研究数据,采用演绎推理和归纳推理的方法对材料的性能、结构、过程和能量等方面进行研究。
这便是材料学的方法论[1]。
2 低水泥浇注料的系统分析材料工程的系统分析包括四个方面:1)系统目的的分析和确定;2)系统模型化,即建立不同的模型,进行比较;3)系统最优化,即运用最优化理论,求几个替换解;4)系统评价,即依据限制条件决定最优解。
2.1 低水泥浇注料系统的目的分析对于低水泥浇注料,将其作为一个系统工程,其功能要求见图1。
低水泥浇注料应用主要取决于施工的流变性能和高温使用性能。
这些性能可以通过多种措施进行改善。
(见图1)2.2 系统模型化低水泥系列耐火浇注料(LCC)的关键技术是超微粉技术,它与高效减水剂的巧妙使用,是该类耐火浇注料的两大支柱,缺一不可。
研究生_颗粒学__9颗粒的堆积
4.5 影响颗粒堆积的因素
实际颗粒并非都是球形，其堆积也不都是有规则的， 而是完全随机的，其堆积状态受诸多因素的影响，主要有：
(1)容器大小。当仅重力作用时，容器里实际颗粒的松散密度随容器直 径减小和颗粒层高度的增高而减小。 (2)物料的含水量。潮湿物料由于颗粒表面吸附水，颗粒间形成所谓液 桥力，而导致粒间附着力的增大，形成二次、三次粒子，即团料。 (3)形状。一般地说，空隙率随圆形度降低而增高。在松散堆积时，有 棱角的颗粒空隙率较大，与紧密堆积时正相反。 (4)粒度大小。粒度越小，由于粒间的团聚作用，空隙率越大，但当粒 度超过某一定值时，粒度大小对颗粒体堆积率的影响就不复存在，此 值即为临界值。
物的喷雾干燥、矿仓内物料的流出状态等，而且对最终产品
质量，如制品强度、密度、透气性、热值等也起着重要作用。
4.1 典型的堆积参数
层，颗粒床 层具有以下特性。 床层空隙率ε 床层堆积的疏密程度用空隙率表示，指单位体积 床层所具有的空隙体积(m3/m3)。即： ε=(床层体积-颗粒体积)/床层体积 ε的大小与颗粒的大小、形状、粒度分布、填充方 式等有关，其值由实验测定。 [说明] 非球形颗粒的球形度愈小，床层的空隙率愈大； 大小愈不均匀的颗粒，空隙率愈小； 颗粒愈光滑，空隙率愈小； 愈靠近壁面，空隙率愈大。
实验证明球体堆积率随容器直径和球径之比的增大而增加直到10以前都符合此规律超过比值10时接近常数062423异径球体的堆积在大球组成中加入一定数量直径较小的球使其充填于大球的间隙中则堆积物的空隙率可以进一步降低
4 颗粒的堆积
4 颗粒的堆积
颗粒体由大量颗粒堆积而成。颗粒的堆积性质是指粒体
内部、颗粒在空间的排列状态或粒体的结构特性。它和诸如 团粒、滤饼、粒层、流态化床、料堆等颗粒集合体的物理性 质有直接关系。 它不仅影响许多工艺过程的效率，如矿浆的输送、湿产
Toufar骨料模型计算值
LlTOllfar骨料模型计算值TOUfar骨料模型计算砂石混合体密实度的过程如下:(PGT=P GT IP GΦsτ=P ST/Psk_dGT d sτ^GT+^ST一(七/九/%/%)A—I-ΦGTk=∫(x∕x0K x<∕S1-(1÷4x)∕(l+x)4x≥X0式中：P GT、P ST一一分别为石子、砂的紧密堆积密度;d GT.d sτ一一分别为石子、砂的特征直径；ΦGT∖ΦST一一分别为砂、石子的特征密实度；为、V G一一分别为砂、石子在砂石混合体中所占的体积比,%+O G=Lp s>p G一一分别为砂、石的表观密度；ΦA一一骨料Toufar模型计算得到的砂石混合体密实度;k D一一与砂、石子直径有关的影响因子；k s一一统计因子；X——砂体积与石子孔隙体积的比值，其中，当X=XO=O.4753时，k s=k o=O.38810 根据Toufar骨料模型计算碎石和人工砂混合体密实度的具体过程如下：1、将试验测得的碎石、砂紧密堆积密度和表观密度，代入式(IT)、式(1-2),可求得碎石、砂“特征密实度”ΦGT .(I)ST。
(1-1)(1-2) (1-3) (1-4)(1-5) (l-6)2、根据碎石、砂颗粒级配，采用线性内插法，计算累计筛余36.8%所对应的粒径，即特征直径Q GF、d sτo3、由求得的特征直径dGT、d sτ,根据式(1-3)可求得公。
4、以体积砂率力为变化参数，%二］一为，根据式(1-4)和式(1-5)可求得女s。
5、将求得的。
sr、A GT、一、%s、乃和V G代入式(上6)可求得。
A•具体计算过程见附件《Toufar骨料模型》结果见图最终体积砂率取0.43.ToUfar骨科模型计算值图1-1TOUfar骨料模型计算值1.2细骨料比表面积1.2.1试验方法采用自制的砂比表面积测定仪，测试砂的比表面积“S。
其原理是：在压力的作用下，空气通过仪器中的砂柱时，其受到的阻力大小不仅与砂柱的紧密堆积密实度有关，同时也与砂粒的实际比表面积有关，即测试的砂粒实际比表面积是砂柱孔隙率和透气率的函数。
混凝土随机参数化骨料模型及加载的数值模拟
［3］
作者简介：宋来忠 （1962-） ，男，湖北南漳人，教授，主要从事计算机辅助几何设计与力学计算研究。 E-mail ： slz@
— 1241 —
于确定二维混凝土试件截面凸多边形骨料分布，建立了能维持骨料的实际级配和含量的混凝土随机 凸多边形骨料模型，可以确定混凝土试件的一个截面对其进行研究，而在二维的情形，骨料的轮廓 可视为不规则的简单闭曲线，可以由圆周拓扑变形得到。为此，本文引入几何造型技术，定义一种 可用于由圆周变成不规则曲线的自由变形的伸缩因子函数，在已知 （单个） 骨料尺寸和形状的规律以 及相关随机变量所满足的分布的情况下，根据参数方程所应具有的特征，给出骨料与黏结界面轮廓 线的统一形式的参数方程。针对混凝土骨料的控制参数所满足的统计规律与特点，分别就卵石骨料 和碎石骨料的形状特点给出算法，快速生成全级配的混凝土数值试样，并使能其在统计学的意义与 实际混凝土构件一致。最后，对基于几何变形技术生成的混凝土随机参数化骨料模型试件，用有限 元分析软件 ANSYS 建立有限元网格，进行轴心受压力试验的仿真模拟，以说明混凝土随机参数化骨 料模型可用于进一步研究和确定混凝土的力学性能。
2π 2π 2 2 Sd = 1 0 Ρd ( t ) - Ο d t； S g = 1 0 Ρ g ( t ) - Ο d t
随机变量包括：控制半径 （覆盖圆半径为） R 、覆盖圆中心坐标、伸缩系数、变形区间数、变形区
而周长分别为：
2
2
（6） （7）
Ld =
0
2π
Ρd ( t ) d t； L g =
混凝土随机骨料分布模型研究
一
（．６ Ｄｏ ５ １ ５ ￣ Ｄ 。 ０ 。 －００ ３ ４ ．５ Ｄｏ Ｄ
一
一
－
００１ ． ２Ｄ ｏ Ｄ ６
一
一
一
（ ２）
０．０ ５Ｄ Ｏ Ｄ ０４ ８
一
＋０．０ ５Ｄｏ￣ ０ ２ ｌＤ
一
）
收稿 日期 ： ２ ０ － ６ ２ ０７０—４
作者 简介 ：宋 立峰 （ ９ ６ ） １ ７ － ，男，汉，吉林通 化人 ，学 士，工程 师，研究方 向路桥、建筑材料施工技术及应用 。
对于卵石和砾石等球状或浑圆的骨料可假定骨料颗粒为球状可借助于富勒fuiler抛物线确定骨料颗粒的三维级配曲线由该级配浇筑的混凝土可产生优化的结构密度和强度
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第６ 第３ 卷 期
２ ０ 年 ９月 ０７
石 家庄铁路 职业技 术学院学报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＨＩ Ｉ ＯＦ Ｓ Ｊ ＡＺＨＵＡＮＧ Ｓ Ｉ Ｉ Ｔ ＴＵＴＥ ＯＦ Ｒ Ｌ ＡＹ Ｔ Ｎ ＡＩ Ｗ ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
复合结构；再剖分成有限元 网格，并把给定的骨料、砂浆、粘结带力学特性分配给相应的单元，就
可 以进 行混 凝土 力学 行 为的计 算机模 拟 。对 于混 凝土 ，如果 考虑 各相材 料特 性 ，就 可 以对 它 的力 学 行 为进 行分 析 。建 立 能够 客观 反 映混凝 土这 种细 观结 构不 均匀性 特 征 的骨 料模 型 ，是 进行 混 凝土 细
Ｙ ： １ ｏ
Ｄ １ Ｉ ， ２
ｎ ｍ
（ １ ）
这里 Ｙ代表通过直径为 Ｄ筛孔的骨料的重量百分式将 三维 级配 曲线转 化 为试件 内截 面上 任一 点具 有骨 料直 径 Ｄ Ｄ０ ｌ ｅ ． ａ Ｃ ＜ 的 内截 圆 内的概 率为 ：
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运用dinger funk方程建立最优骨
料级配模型
运用dinger funk方程建立最优骨料级配模型
骨料级配是混凝土配合比设计中的重要参数，对于混凝土的性能和工程质量起着至关重要的作用。
因此，建立一个高效、准确的骨料级配模型成为了混凝土工程设计过程中的一项关键技术。
Dinger Funk方程是一种常用的骨料级配计算方法，被广泛应用于混凝土工程领域。
该方程考虑了不同粒径的骨料在混凝土中的填充率与强度作用的变化规律，可以通过计算实验数据，获得骨料级配曲线，为混凝土配合比设计提供准确的参考信息。
据此，我们可以通过运用Dinger Funk方程来建立最优骨料级配模型。
首先，需要收集获得多组实验数据，这些数据包括粒径、体积密度、有效体积和角度等指标，并对这些数据进行分析和处理。
其次，利用Dinger Funk方程的计算公式，结合实验数据，得出骨料级配曲线，进而得到最优骨料级配。
这种方法的主要优点是，通过建立骨料级配模型，可以优化混凝土的性能，保证工程的质量；并且，该模型可以在不断的试验数据积累中不断改进和完善，为混凝土配合比设计提供更加准确的参考信息。
当然，在运用Dinger Funk方程建立最优骨料级配模型过程中，还存在一定的缺点和不足。
首先，Dinger Funk 方程的应用范围还有限，只适用于一定范围内的骨料级配计算。
其次，由于混凝土的组成、强度和使用环境等因素的影响，可能出现一定的误差和偏差。
在实际应用中，运用Dinger Funk方程建立最优骨料级配模型需结合多方面因素，例如混凝土的使用环境、强度要求、配合比等，综合考虑。
同时，通过总结和分析大量实验数据，将不断提高Dinger Funk方程的预测精度和适用范围，为混凝土工程贡献更多的价值。
总之，运用Dinger Funk方程建立最优骨料级配模型是混凝土配合比设计中的关键技术之一，可以为混凝土工程的开展提供准确、可靠的技术支持，推动混凝土工程的发展和进步。