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龙图腾网恭喜山东黄河河务局滨州黄河河务局;山东大学申请的专利一种基于水膜厚度和形状修正的黄河砂防汛石设计与制备方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118471391B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311461458.2，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权一种基于水膜厚度和形状修正的黄河砂防汛石设计与制备方法是由张洪智;周爱平;万田涛;梁允全;崔建忠;王乐飞;葛智;盛丽艳;凌一峰;陈萌萌;孙柯;陈怡宁;刘谨;董晴晴;任增花设计研发完成，并于2023-11-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于水膜厚度和形状修正的黄河砂防汛石设计与制备方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于水膜厚度和形状修正的黄河砂防汛石设计与制备方法，属于防汛石领域，包括：分拣烘干黄河砂，并对黄河砂进行粒径分析；基于骨料的粒度分析，测试形状特征参数，确定骨料的配比，混合封存；选择胶凝材料种类，修正粒径，确定胶凝材料配比并混合封存；确定骨胶比；参考规范确定水胶比并基于材料实际吸水特性进行修正，确定用水量；确定静载压力F；混拌，并浇筑在模具中，成型养护。本发明基于紧密堆积理论模型，提供一种黄河防汛石的设计与制备方法，由于胶凝材料浸水后粒径变化，骨料颗粒表面粗糙，形状不规则等方面不符合紧密堆积理论模型，故引入修正系数进行完善，使其适用于实际应用情况，减少不利因素的影响。

本发明授权一种基于水膜厚度和形状修正的黄河砂防汛石设计与制备方法在权利要求书中公布了：1.一种基于水膜厚度和形状修正的黄河砂防汛石制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1分拣烘干黄河砂，通过激光粒度分析仪分析对黄河砂进行粒径分析；2基于骨料的粒度分析，测试形状特征参数，确定骨料的配比，混合封存；3选择胶凝材料种类，修正粒径，确定胶凝材料配比并混合封存；4确定骨胶比；5参考规范确定水胶比并基于材料实际吸水特性进行修正，确定用水量；6确定静载压力F；7混拌，并浇筑在模具中，成型养护；步骤2中确定骨料的配比的过程为：2.1：基于黄河砂的粒径分析，由于黄河砂粒径分布集中，故可设其累计通过率为50％的粒径大小为r代表黄河砂的平均粒径，选择骨料粒径大小范围为1.52r～8.62r，依照Horsfield堆积模型的要求的层间颗粒大小确定上下层间筛网孔径大小，从上往下层间要求的颗粒大小为8.62r、3.57r、1.94r和1.52r，上下筛网孔径目数大小相差小于0.3mm，由于上下孔径大小接近，故根据式1计算各层间颗粒平均粒径 式中：—i层间颗粒平均粒径； —上层筛网孔径大小； —下层筛网孔径大小：2.2：测试各层间颗粒的圆度和长宽比，圆度是颗粒接近于圆的程度，当圆度值越低，代表颗粒越接近于圆；当塌落度相同的情况下，形状特征参数越低，颗粒间嵌锁作用越小，其拌合物的孔隙率越小，堆积密度越高；ai＝R×Q2式中：ai—i层颗粒形状特征参数；R—颗粒圆度；Q—长宽比；其中， 式中：R—颗粒圆度；P—在扫描电镜下颗粒物的周长；area—在扫描电镜下颗粒物投影的面积；长宽比是颗粒粒径长度和宽度的比值，长宽比： 式中：Q—长宽比；L—在扫描电镜下颗粒长度；W—在扫描电镜下颗粒宽度；2.3：参照修正后Fuller分布曲线式5计算所选粒径对应的累计通过率，确定所选层间颗粒的掺量，即对应得到最终的所选骨料各层间颗粒的占比； 式中：Uj—第j层对应的累计通过率；aj—所选中的第j层颗粒形状特征参数； —所选中的第j层骨料对应的平均粒径，即公式1得到的层间平均粒径；—所选中的最大层间颗粒的平均粒径；n—集料级配指数，取0.4～0.5；步骤3的具体过程为：3.1：根据黄河砂的粒径分布并结合各胶凝材料最佳粒径范围选择胶凝材料类型；3.2：对步骤3.1中所选择的胶凝材料分别倒入长度50mm直径Φ50mm的圆柱体模具中，分别测得在密实状态下各种胶凝材料干燥状态时的体积V干和完全湿润状态下的体积V湿，计算对应粒径修正系数λ；当压力试验机的横梁单位位移时力的变化量Δs为单位时间，Δf为压头力变化量，此时代表材料已压至密实状态； 式中：λ—粒径修正系数，每一凝胶材料对应一个粒径修正系数λ；3.3：测量各个胶凝材料的粒径分布，得到各个胶凝材料的d10和d90，d10和d90分别表示第m种胶凝材料粒径累计百分数为10％所对应的粒径大小，第i种胶凝材料粒径累计百分数为90％所对应的粒径大小；通过公式7计算修正后复合胶凝材料累计百分数Ud：当dmin≤d≤dmax时其中dmin—第i种胶凝材料起累计百分数为10％所对应的粒径大小；dmax—较第i种胶凝材料粒径分布高一级别的胶凝材料起累计百分数为10％所对应的粒径大小，或者粒径分布区间最大的胶凝材料其累计百分数为90％所对应的粒径大小；di，修正—第i种胶凝材料修正后颗粒直径，di，修正＝λi·di，λi为第i种胶凝材料粒径修正系数，di为第i种胶凝材料粒径干燥时测试得到的粒径大小；dD，修正—粒径最大的胶凝材料修正后颗粒直径，dD，修正＝λD·dD，λD为粒径最大的胶凝材料粒径修正系数，dD为粒径最大的胶凝材料粒径干燥时测试得到的粒径大小；n—集料级配指数，取0.4～0.5；得到修正后复合胶凝材料累计百分数Ud与粒径之间的关系函数式；3.4：利用激光粒度分析仪分析各个胶凝材料的粒度曲线，得到第i种胶凝材料干燥情况下在m粒径范围内累计通过率Ui，m；假设各个胶凝材料的占比为pi，根据公式8计算复合胶凝在d粒径大小时实际通过率Td：Td＝p1·U1，d+p2·U2，d…+pn·Un，d8其中，pi—第i种胶凝材料的占比，Ui，d—第i种胶凝材料在d湿粒径时累计通过率，d湿＝λi·d干 其中，R—数据拟合度；Ud—修正Fuller分布曲线在j粒径级别的累计百分数，通过公式7计算得到；不断调整各个胶凝材料的占比pi，使得R值最小，此时计算得到的曲线与步骤3.3修正后的Fuller曲线接近程度最高，最终得到各个胶凝材料的占比pi；步骤5中确定用水量的过程为：根据混凝土水胶比的计算公式：W原B原＝αa·fbfcu，0+αa·αb·fb10式中：W原B原—混凝土水胶比；αa,αb—回归系数；因砂粒外表圆滑，与卵石相似，故αa为0.49，αb为0.13；fb—复合胶凝材料28d胶砂抗压强度；fcu，0—混凝土所需配制强度；由于流化床粉煤灰、高钙粉吸水性较强，进行吸水性能试验，对W原B原进行修正，修正过程为：按照步骤3中设计的比例进行胶凝材料混合，并参考规范GBT5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》中体积吸水率试验方法对除与水发生化学反应的胶凝材料外的胶凝材料进行吸水性能试验，得到单位质量吸水率q；则修正后的水胶比W新B新为：W新B新＝B原*p*q+w原B原11式中：p—不与水发生反应的胶凝材料占总胶凝材料的比例；q—单位质量吸水率；根据式10得到修正后的水胶比，计算得到用水量。

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