全计算法设计高性能混凝土配合比

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1、全计算法设计高性能混凝土配合比一、已知条件、混凝土强度等级C30。、水泥1、牌号与强度等级P.O42.5。2、表观密度c3.134。、砂子1、品种河砂。2、细度模数f2.4。3、表观密度s2.64。、石子1、品种卵碎石。2、粒径5-25mm。3、表观密度g2.76。 4、堆积密度gd1.56。、粉煤灰1、质量等级级。2、表观密度f2.143。、矿粉1、质量等级S95。2、表观密度k2.931。、泵送剂1、表观密度b1.172。2、含水率w0.63。、混凝土含气量15 L/m3。二、基本假设与混凝土体积模型、基本假设1、混凝土各组成材料（包括固、液、气三相。）具有体积相加性；2、石子的空隙由干砂

2、浆填充；3、干砂浆的空隙由水填充；4、干砂浆由水泥、掺合料、砂与含气量组成。、混凝土体积模型见下图。1000LVgVsVtVkVcWVesVe图中表示干砂浆体积Ves 的黑线框可以上下移动，以调整用水量和砂率。三、基本公式1、浆体体积VeW+Vc+Vf+Vk+ 说明：对高性能混凝土，Ve可按350L/m3取值（引自陈建奎著混凝土外加剂原理与应用）。2、集料体积（Vg+Vs）1000- Ve 说明：对高性能混凝土，（Vg+Vs）可按（1000-Ve）（1000-350）650L/m3取值（引自陈建奎著混凝土外加剂原理与应用）。3、干砂浆体积VesVc+Vf+Vk+Vs+ 4、混凝土试配强度fcu

3、.pfcu.0+1.645 5、水胶比BwjW/（C+Fa+K）1/fcu.p/（Afce）+B 或fcu.pAfce（1/ Bwj）- B 式中，Ve浆体体积 L/m3W用水量或水的体积 kg/m3或L/m3Vc水泥体积 L/m3Vf粉煤灰体积 L/m3Vk矿粉体积 L/m3Vg石子体积 L/m3Vs砂子体积 L/m3Ves干砂浆体积 L/m3fcu.p混凝土试配强度 MPafcu.o混凝土强度等级的标准值 Mpa混凝土强度标准差 Mpa当缺乏统计资料时,可参照下表取值（引自混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-92）。取值表 表一混凝土强度等级C20C20- C35C35（Mpa）4

4、.05.06.0也可根据实际情况对表中的值适当进行调整。C水泥用量 kg/m3Fa粉煤灰用量 kg/m3K矿粉用量 kg/m3fce水泥实测强度 MpaA回归系数，当缺乏统计数据时可参照表二取值（引自陈建奎著混凝土外加剂原理与应用）。B回归系数，当缺乏统计数据时可参照表二取值（引自陈建奎著混凝土外加剂原理与应用）。回归系数表 表二石子品种碎石卵石JGJ/T55-96A0.480.50B0.520.61JGJ/T55-2000A0.460.48B0.070.33四、干砂浆体积计算公式根据基本假设2，当石子空隙正好被干砂浆填满时，则石子空隙体积即为干砂浆体积，即Ves1000P 式中，P石子空隙率

5、P（1-gd/g） Ves1000（1-gd/g） 此即干砂浆体积的计算通式，通常石子粒径越小，比表面积越大，所需干砂浆体积越多，其关系列于下表。Ves取值表 表三石子最大粒径（mm）192531.5Ves计算值（L/m3）440426412Ves取用值（L/m3）450430420说明：表中Ves计算值和取用值均摘自陈建奎著混凝土外加剂原理与应用一书，计算值也非笔者根据实际石子粒径和实测的gd、g值计算的。五、砂率计算通式、砂子用量公式1、由公式得，VsVes-（Vc+Vf+Vk+） 。 2、由公式得，Vc+Vf+Vk+Ve-W 。3、将公式代入公式得，VsVes-Ve+W 。4、砂子用量S

6、Vss（Ves-Ve+W）s 、石子用量公式 1、由公式得，Vg1000-Vs-Ve 。 2、将公式代入公式得，Vg1000-Ves-W 。 3、石子用量GVgg（1000-Ves-W）g 、砂率计算通式SpS/（S+G）（Ves-Ve+W）s/（Ves-Ve+W）s+（1000-Ves-W）g此式说明，混凝土的砂率随用水量的增加而增加，随胶凝材料的增加而减少。六、用水量计算通式 1、粉煤灰体积占胶凝材料总体积的比例设为ft； 2、矿粉体积占胶凝材料总体积的比例设为kt； 3、水泥体积占胶凝材料总体积的比例即为（1-ft-kt）； 4、粉煤灰与水泥的体积比为Vf/Vcft/（1-ft-kt）；

7、 5、矿粉与水泥的体积比为Vk/Vckt/（1-ft-kt）； 6、将以上设定及公式、代入并求解由公式或公式与公式组成的联立方程得用水量的计算通式，W（Ve-）/1+fcu.p/（Afce）+B/（1-ft-kt）c+ftf+ktk（Ve-）/1+1/Bwj（1-ft-kt）c+ftf+ktk。此式说明，、混凝土的用水量取决于强度和水胶比，混凝土强度越高，水胶比越小，用水量越少；、掺合料的品种（表观密度不同）影响混凝土的用水量；、含气量越大，用水量越少。七、泵送剂掺量的计算公式b（W0-W）/W0+ 式中，b泵送剂掺量W0混凝土不掺泵送剂的初始塌落度70-90mm时的基准用水量，与石子最大粒径

8、有关，见下表（引自硅酸盐学报2000.No2陈建奎、王栋民著高性能混凝土【HPC】配合比设计新法全计算法。）。W0取值表 表四石子最大粒径（mm）16202530W0（kg/m3）230215210205 W混凝土设计用水量 kg/m3（W0-W）/W0d泵送剂当量减水率（W0-W）/W0+m泵送剂目标减水率泵送剂增量系数，指混凝土从初始塌落度70-90mm增至目标值时的泵送剂增量；取决于混凝土的塌落度SL，当SL160-180mm时0.04，当SL200-220mm时0.06（引自硅酸盐学报2000.No2陈建奎、王栋民著高性能混凝土【HPC】配合比设计新法全计算法。）。泵送剂减水增塌效能系

9、数，当泵送剂浓度为40时9.17；当泵送剂浓度为37时10.00（引自商品混凝土2006.No2丁抗生著全计算法组织商品混凝土配合比系统设计）。八、配合比计算、混凝土试配强度根据公式，fcu.pfcu.0+1.645参照表一并考虑到商品混凝土的实际情况，取7.0 MPa，则fcu.pfcu.0+1.645 30+1.645*7 41.5 MPa。、混凝土水胶比1、根据公式Bwj1/fcu.p/（Afce）+B 2、参照表二取A0.46B0.30 3、根据实际测定fce52 MPa 4、代入公式得Bwj1/41.5/（0.46*52）+0.30 0.49、混凝土用水量1、设ft0.18；2、设k

10、t0.15；3、取Ve350 L/m3；4、根据公式，未掺泵送剂时的用水量为W（Ve-）/1+1/Bwj（1-ft-kt）c+ftf+ktk （350-15）/1+1/0.49*（1-0.18-0.15）*3.134+0.18*2.143+0.15*2.931 197 kg/m3。、胶凝材料总体积根据公式得胶凝材料总体积VjVc+ Vf+ VkVe-W- 350-197-15 138 L/m3、胶凝材料各组分体积1、粉煤灰体积VfVjft138*0.1824.8 L/m32、矿粉体积VkVjkt138*0.1520.7 L/m33、水泥体积VcVj（1-ft-kt）138*（1-0.18-0.

11、15）92.5 L/m3、胶凝材料各组分用量1、粉煤灰用量FaVff 24.8*2.14353 kg/m32、矿粉用量KVkk 20.7*2.93161 kg/m3 3、水泥用量CVcc 92.5*3.134290 kg/m3、砂率1、根据表三取Ves430 L/m3 2、根据公式，砂率Sp（Ves-Ve+W）s/（Ves-Ve+W）s+（1000-Ves-W）g（430-350+197）*2.64/（430-350+197）*2.64+（）*2.76 0.42。、集料用量1、砂子用量根据公式S（Ves-Ve+W）s （430-350+197）*2.64731 kg/m32、石子用量根据公式，

12、未掺泵送剂时的石子用量为G（1000-Ves-W）g （）*2.761029 kg/m3。、掺入泵送剂后的配合比调整1、泵送剂掺量、根据表四W0210 kg/m3、泵送剂当量减水率d（W0-W）/W0（210-197）/2100.062、泵送剂增量系数0.06、泵送剂目标减水率m（W0-W）/W0+ d+ 0.062+0.06 0.122、泵送剂效能系数10、根据公式，泵送剂掺量b（W0-W）/W0+m 0.122*0.10 0.0122。2、泵送剂用量B（C+Fa+K）b（290+53+61）*0.01224.93 kg/m33、泵送剂含水量bwBw4.93*0.633.11 kg/m34、

13、实际用水量WW-bw197-3.11194 kg/m3 5、泵送剂体积VbB/b4.93/1.1724.21 L/m36、泵送剂含固量体积VbgVb- bw 4.21-3.11 1.10 L/m37、配合比调整可在S或G中扣除与Vbg相应的重量，本例在G中扣除，因此石子实际用量调整为GG- Vbgg 1029-1.1*2.76 1026 kg/m3、复核水灰比1、粉煤灰代用水泥量FdFa/fc式中，fc粉煤灰超量系数fc1.4。Fd53/1.438 kg/m32、矿粉代用水泥量KdK/kc式中，kc矿粉超量系数kc1.1。Kd61/1.155 kg/m33、基准水泥用量C0C+Fd+Kd 290+38+55383 kg/m34、水灰比BwcW/C0 197/383 0.51（可以）九、列出混凝土设计配合比（kg/m3）CWSGFaKB290194731102653614.93说明：为一致起见，在列表时已将计算过程中的W、G改写为W、G。