混凝土配合比设计新法(全计算法)-陈建奎
高性能混凝土配合比设计的综合计算法
（ ５）根据胶凝材 料用量 求出减 水剂 的用 量 ，进一步 求 出加入减水剂后水的实际用量。
３ ． 简 易绝 对体 积法 吴 中伟院士提 出的混凝土 配合 比设计简 易绝对体积法
计的计算机辅助软件 用于建立若 干个数学模型 ，各 自表述 某种工作性 能和 混凝土 组成 的关系 ，然后将这些模型组合
— Ｔ－ ＧＯＮ ＧＣＨＥ ＮＧ Ｊ Ｉ Ｓ Ｈ Ｕ
上 程技术 一
ＶＬ ａ ＝ ０ ． ６ ３ ５ ４ － ７ ． １ １ Ｘ １ ０ — ４ ｆ ｃ Ｒ： １ ． ０ ０： （ ３）Ｒ Ｓ ＝ １ ． Ｏ ８ 一
Ｖ Ｌ ａ Ｒ ＝１ ． ０ ０； （ ４） Ｍａ ＝ ＶＬ ａ ＸＹ Ｌ ａ ： （ ５）Ｍｓ ＝ Ｍａ・ Ｒ ｓ ／
则１ 份胶 凝材料浆体体 积 为Ｖ ｂ ＝ ｆ ／ ｐ ｆ ＋ ｋ ／ ｐ Ｋ ＋ ｃ ／ ｐ ｃ ＋ ｗ ／ １ ，每 升浆体胶 凝材料 用量 （ 胶凝材 料质量／ 浆体 积 ） ｂ ＝ １ ／ Ｖ ｂ ， 则１ ｍ。 各材料用量计算如下 ：
胶凝材 料Ｂ ＝ ＶＰＸ ｂ，集料总量Ａ ＝（ １ ０ ０ ０ 一 Ｖ Ｐ） ｐ ｏ， 水泥Ｃ＝ Ｂ Ｘ Ｃ ，粉煤灰 Ｆ ＝ Ｂ Ｘｆ ，磨 细矿渣粉 Ｋ ＝ Ｂ Ｘ ｋ ，水
高性能混凝土设计参数 ：掺合料掺量 、水胶 比、浆集
比、单位用水量、砂率。
高性能混凝土设计原则 ：水胶 比定则 、混凝 土致密性 原则、最小浆集 比原则 、低用水量与最小水泥 用量及胶凝 材料用量原则 （ ＧＢ ／ ． ｒ ５ ０ ４ ７ ６ — ２ ０ ０ ８《 混凝土结构耐 久性 设
砂 率 公 式 ：Ｓ Ｐ＝ （ Ｖｅ ｓ —Ｖｅ ４ － Ｖｗ ）Ｐ ｓ ／ 【（ Ｖｅ ｓ —
全计算法在高性能混凝土(HPC)配合比设计中的应用
全计算法在高性能混凝土（HPC）配合比设计中的应用摘要：本文讨论了高性能混凝土（HPC）配合比设计全计算法的应用及应注意的问题关键词：HPC 配合比设计全计算法 Ve Ves1.工程概况青荣城际铁路是山东省内第一条区域性城际高速铁路，也是省内投资最大的单体铁路建设项目。
这条铁路位于胶东半岛，连接青岛、烟台、威海三个主要城市，是构建半岛城市群间最重要的交通基础设施和最快捷运输通道。
青荣城际铁路设计起点为青岛北站，终点为荣成站，线路长度298.971公里，其中桥梁164.696公里，占正线长度的55.09%。
区间内混凝土647411方，是现场施工中非常重要的组成部分，混凝土配合比的经济优化、降本增效对推动技术进步、保证工程质量、降低工程成本都起着重要作用。
2.高性能混凝土（HPC）配合比设计要点我标段HPC配合比设计以设计图纸、国家及铁道部颁布的技术标准、规范为依据，理论基础为王栋民、陈建奎教授所研究发展的高性能混凝土（HPC）配合比设计全计算法，根据施工现场所处原材料的实际质量情况，最终选取适合现场施工的理论配合比。
2.1高性能混凝土（HPC）配合比设计的基本原则•满足工作性的情况下，用水量要小•满足强度的情况下，水泥用量少，外掺料多掺•材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求•掺加新型高性能减水剂，改善与提高混凝土的多种性能2.2高性能混凝土（HPC）全配合比设计的技术基础•混凝土各组成材料（包括固、液、气三相）具有体积加和性；•石子的空隙由干砂浆来填充；•干砂浆的空隙由水来填充；•干砂浆由水泥、外掺料、砂和空气隙所组成。
该模型假定混凝土总体积为 1.0m 3（1000L），由水、水泥、外掺料、空气、砂、石部分组成，对应的体积分别为 V w，V c，V f，V a，V s，V g，浆体体积（ Ve ）=V w+ V c+V f+V a骨料体积（Vs+Vg）=1000- Ve干砂浆体积（Ves ）= V c+V f+V a+ Vs3.C50高性能混凝土（HPC）配合比设计实例根据以上研究所建立的计算公式，结合现行规范确定混凝土配合比设计步骤如下（根据相关研究的观点，要使 HPC 同时达到最佳的施工和易性和强度性能，其水泥浆与骨料的体积比应为 35：65，故对 HPC 可取V e= 350，混凝土设计含气量3%）：原材料水泥采用山东山水P.O42.5低碱水泥，砂采用莱西市大沽河Ⅱ区中砂，细度模数2.8；石子采用莱西李权庄二级配碎石，最大粒径20mm；外加剂采用山东建科聚羧酸高性能减水剂，经试验减水率为26%，掺量（1.0%×胶体材料用量）；各原材料经检验符合《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》要求。
混凝土配合比设计全计算法2024
引言概述：混凝土是一种常用的建筑材料，它由水泥、骨料、砂和水按照一定比例混合而成。
混凝土配合比设计是为了确定混凝土中各种原材料的比例，从而使得混凝土具备所需的强度、密实性和耐久性等基本性能。
本文将介绍混凝土配合比设计的全计算法，并分析其具体步骤和注意事项。
正文内容：一、确定需要满足的基本性能要求1.耐久性要求：根据混凝土将被使用的环境和暴露条件，确定所需的抗渗性、抗冻性和耐久性等性能要求。
2.强度要求：根据混凝土所承受的荷载和使用要求，确定所需的抗压强度、抗折强度和抗拉强度等性能要求。
3.密实性要求：根据混凝土的应用目的和要求，确定所需的紧密程度和孔隙率等性能要求。
二、选定合适的骨料和砂质比例1.骨料的选择：根据混凝土的用途和性能要求，选定适宜的骨料种类和粒径分布，确保骨料能够提供足够的强度、稳定性和工作性。
2.砂质比例的确定：根据混凝土的用途和性能要求，确定砂的用量和粒径分布，保证混凝土的流动性、工作性和强度。
三、计算水灰比1.确定水灰比的基本原则：根据混凝土的要求和性能要求，确定适当的水灰比，以保证混凝土的强度、流动性和工作性。
2.计算水灰比的具体步骤：通过考虑水泥的水化反应和孔隙率的控制等因素，采用试掺试验或经验公式计算出合适的水灰比。
四、确定黏土含量1.黏土含量的意义：黏土可以改善混凝土的流动性和工作性，但过高的黏土含量会减低混凝土的强度和耐久性。
2.确定黏土含量的方法：通过试验或经验公式，确定适宜的黏土含量，以满足混凝土的流动性和工作性要求，同时不影响混凝土的强度和耐久性。
五、调整配合比1.混凝土配合比的调整：根据实际施工条件和试验结果，对配合比进行调整，以确保混凝土的工作性和强度满足要求。
2.配合比调整的注意事项：应考虑原材料的变化、施工条件的改变和混凝土性能的测试结果，合理地调整配合比。
总结：混凝土配合比设计全计算法是为了确定混凝土中各种原材料的比例，以满足混凝土的强度、密实性和耐久性等基本性能要求。
高性能混凝土_HPC_配合比设计新法_全计算法_陈建奎
第28卷第2期硅酸盐学报Vol.28,No.2 2000年4月JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY April,2000简 报 高性能混凝土(HPC)配合比设计新法———全计算法陈建奎1,王栋民2(1.武汉工业大学北京研究生部,北京 100024;2.中国建筑材料科学研究院,北京 100024)摘 要:高性能混凝土(HPC)是一种具有高耐久性、高施工性能、高强度的“三高”混凝土,被称为是21世纪混凝土.混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用复合超塑化剂和超细矿物质掺合料.与普通混凝土相比,HPC原材料组分增加,混凝土均匀性、致密性提高、性能改善.相应地,HPC配合比设计亦更为复杂.国内外已经提出几种HPC配合比设计方法,基本上都是以经验为基础的半定量设计方法.本文首次建立了普遍适用的混凝土体积模型,经科学推导求得了HPC混凝土用水量计算公式和砂率SP计算公式,这两个公式揭示了混凝土组成材料内在的客观规律和必然联系.这两个公式结合传统的水灰(胶)比定则,即可全面定量地确定混凝土各组成材料用量,实现HPC混凝土全计算配合比设计.这项研究成果使混凝土配合比设计从半定量走向定量,从经验走向科学,是混凝土配合比设计上一次较大的改进.该设计方法也适用于普通混凝土、高强混凝土、流态混凝土及其它混凝土.关键词:高性能混凝土;配合比设计;全计算中图分类号:T U528文献标识码:A 文章编号:0454-5648(2000)02-0194-05 NEW MIX DESIGN METHOD F OR HPC———OVERALL C ALC ULATION METHODChen J iank ui1,Wang Dongmin2(1.Beijing Postg radua te School,Wuhan U niv ersity of T echnol-ogy,100024;2.China Building M aterials Academy,Beijing 100024)A bstract:High Perfo rmance Concrete(HPC)is a kind of con-crete with hig h durability,hig h streng th and hig h workability, and has been named as“21th century concrete”.T he most im-po rtant technical means to make concrete with high performance is to use composite superplasticizer and super fine mineral admix-ture.As to ordinary co ncrete,HPC uses mo re raw materials as its co mponents,it's uniformity and density are raised and it's 收稿日期:1999-10-05.作者简介:陈建奎(1940～),男,教授;通讯联系人:王栋民(1965～),男,高工,博士生.proper ties are improved.Correspondingly,HPC mix design is also more complicated.Several HPC mix design methods have been put forw ard both in China and abroad,all of them are semi quantitative desig n methods based on experience.T he volume model applicable to every kind o f co ncrete is first proposed in the paper.O n the basis of the model,fo rmulas fo r the w ater co n-tent and sand ra tio in concrete are established by scientific de-duction.These two formulas rev eal the intrinsic positive rela-tio nship and objective law between the co mponents of concrete. T hese tw o formulas,combining w ith the famous traditional “water-cement ratio law”,can determine the co ntent o f every kind of components in concrete totally and quantitatively,and are included in the so-called“ov erall calculation mix design”. T his research result makes the concrete mix desig n from a semi quantitative design to a totally quantitative design based on sci-entific calculation rather than empirecal calculation and is a great leap in the history of mix design.Because of the generalized ap-plicability of the mo del,the desig n method is applicable not o nly to HPC,but also to ordinary concrete,high strength concrete, flowing concrete and other concre te as well.Key words:high performance concrete;mix design;ov erall cal-culation混凝土配合比设计是混凝土材料科学中最基本而又最重要的一个问题.早在1919年A brams就发表了混凝土强度的水灰比定则[1]:对于一定材料,强度仅取决于一个因素,即水灰比.这一定则可以用下列公式表示:σc=ab1.5[m(w)/m(c)]式中,σc———某一定龄期的抗压强度;a———经验常数,一般Received date:1999-10-05.Biography:Chen Jiankui(1940～),male,professer. Correspondent:M r.Wang Dongmin(1965～),s enior engineer,doctor student.DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2000.02.023取925kg/m3;b———取决于水泥的种类,但可取4左右.强度与水灰比m(w)/m(c)成反比的这种观点仍然是大多数配合比设计方法的基础.后人为简化计算,取水胶比倒数,导出近似的直线公式f cu,p=A f ce[m(c)m(w)-B]式中,f cu,p———混凝土的配制强度;f ce———水泥的实测强度; m(c)m(w)———灰水比[或胶水比m(b)/m(w)];A,B———回归系数,对碎石混凝土,A=0.48,B=0.52,对卵石混凝土, A=0.50,B=0.61.该式成为混凝土配合比设计中计算强度的基础[2].近80年来混凝土配合比设计方法也几经发展,到目前为止,最为常用的两种方法是绝对体积法和假定密度法.这两种方法都是以经验为基础的半定量设计方法.本工作的特点在于建立了普遍适用的混凝土体积模型,经数学推导得出用水量和砂率计算公式,以此为基础建立了混凝土全计算配合比设计新方法.1 普遍适用的混凝土体积模型我们的基本观点如下:(1)混凝土各组成材料(包括固、气、液3相)具有体积加和性;(2)石子的空隙由干砂浆来填充;(3)干砂浆的空隙由水来填充;(4)干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气隙所组成.其中干砂浆和干砂浆体积的概念以及基本观点第(2)、(3)、(4)条均为本文作者在国内外首次提出,并由此奠定了混凝土配合比全计算设计的技术基础.传统配合比设计的绝对体积法认为:在混凝土中石子的空隙由水泥砂浆来填充,水泥砂浆中砂的空隙由水泥浆来填充,水泥的空隙由水来填充.美国Mehta和Aitcin教授[3]在对高性能混凝土(HPC)进行了大量的研究后认为:要使HPC同时达到最佳的施工和易性和强度性能,其水泥浆与骨料应有一个最佳体积比,即V e∶(V s+V g)=35∶65.这一认识事实上是确定了HPC 配合比设计中水泥浆体体积与骨料体积的定量关系.但他们并未将V e与水灰(胶)比定则进一步联系,没有能够得到用水量的计算公式,更没有提出“干砂浆体积”的概念.本文作者将V e与水灰(胶)比定则相联系,求得了用水量V w(以体积计,下同)公式,提出“干砂浆体积”的概念,在水泥浆体体积V e和集料体积V s+V g之间建立了联系,从而使砂率S p的求解成为可能.普遍适用的混凝土体积模型建立如图1.图中表示干砂浆体积的实线框可以上下移动,以调整用水量和砂率.2 两个基本公式的科学推导2.1 砂率计算公式根据普遍化适用的混凝土体积模型(图1),可知浆体体积V e=V w+V c+V f+V a(1)集料体积V s+V g=1000-V e(2)干砂浆体积V es=V c+V f+V a+V s(3)式中,V e为浆体体积(L);V es为干砂浆体积(L);V w为用水量(L);V c,V f,V a,V s和V g分别为水泥、细掺料(如FA)、空气、砂子和石子的体积用量(L).由式(3)得:V s=V es-(V c+V f+V a)(4)由式(1)得:V c+V f+V a=V e-V w(5)将式(5)代入式(4) V s=V es-V e+V w(6)则砂子质量: S=(V es-V e+V w)·ρs(6')式中,ρs为砂的视密度(kg/L).由式(2)得:V g=1000-V e-V s(7)将式(6)代入式(7)得 V g=1000-V es-V w(8)则石子质量: G=(1000-V es-V w)·ρg(8')式中,ρg为石子的视密度(kg/L).故砂率S P是SS+G×100%S P=(V es-V e+V w)ρs(V es-V e+V w)ρs+(1000-V es-V w)ρg×100%(9)这是砂率计算的通式.当ρs=ρg时(ρs=2.65kg/L,ρg= 2.65～2.70kg/L),S p=V es-V e+V w1000-V e×100%(10)由(10)式可见,砂率随着用水量的增加而增加。
掺UEA膨胀剂的防渗抗裂混凝土配合比设计
掺UEA膨胀剂的防渗抗裂混凝土配合比设计掺UEA膨胀剂的防渗抗裂混凝土配合比设计掺UEA膨胀剂的防渗抗裂混凝土配合比设计北京工业大学陈建奎计算和实验结果表明掺UEA使混凝土配制强度降低10%～15%, 因此必须用外掺法设计配合比。
现以C30防渗抗裂混凝土为例进行配合比计算，其步骤如下：1.C30防渗抗裂混凝土配合比计算(1). 配制强度(fcu.p)配制强度在混凝土设计标号的基础上提高二个等级，fcu.p=30+10=40 (Mpa)(2). 水胶比：(3) . 用水量：膨胀剂UEA外掺，Ve=315，Va =15(4 ). 胶凝材料用量：C+FA = 182/ 0.52 =350 (kg/m3)FA = 50 (kg/m3)C = 350－50=300 (kg/m3)UEA= 350/0.88－350 =48 (kg/m3) (外掺12%)Ve = 182＋300/3.15＋50/2,5＋48/2.7＋15 =330(5). 砂率及集料用量：S =(2400－398－182)×0.4 =728 (kg/m3)G= 1820－728 =1092 (kg/m3)(6). CSP掺量：现将以上混凝土计算配合比列举如下：W C FA UEA S G W/B SP(%) CSP-7(%)182 300 50 48 728 1092 0.46 40 1.27同样方法计算出C35防渗抗裂混凝土的配合比。
2. 混凝土试配结果表-1 C30、C35防渗抗裂混凝土试配结果表-1、表-2和表-3是C30和C35防渗抗裂流态混凝土试配结果。
其中、C30掺UEA12%用于大体积混凝土底板的浇筑，C35掺UEA13.5%用于底板加强带的浇筑。
同时进行了不同厂家的UEA对比试验。
表-2 C30抗压强度(UEA12%)表-3 C35抗压强度(UEA13.5%)3. UEA的掺量对混凝土强度的影响表4 C30防渗抗裂混凝土UEA掺量对抗压强度的影响注：f’cu.p －C30流态混凝土的配制强度(不掺UEA), fcu.p－C30防渗抗裂混凝土配制强度表-4和图1是掺和不掺UEA膨胀剂的C30防渗抗裂混凝土和流态混凝土的配制强度对比数据(根据水胶比计算)，说明随着UEA掺量的增加，混凝土强度下降程度增大。
混凝土配合比设计方案
石
1322.3×(1+b%)=
矿渣
97.37
质量比 1
0.50
粉煤灰
97.37
0.50
减水剂
7.04
0.036
如果现场没有给出砂石含水率则按初步配合比来算。
/mm 2
/MPa
/MPa
平均抗压 强度/MPa
五、施工配合比
若现场砂率含水量为 a%,石子含水率为 b%，砂，石，用水量都必须经
过调整。米混凝土用量/Kg
水泥
194.73
水
148－540.18×
(1+a%)-1322.36×
﹙1+b%)=
砂
540.18×(1+a%)=
不变掺入 5%或 10%的水和水泥进行调整。
混凝土拌合物和易性试验报告表
顺序
试样用量/kg
水泥 粉煤 矿渣 砂 石 水
灰
调整 前
第一 次调 整后 第二 次调 整后
减水 剂
坍落 度
测定结果 粘聚 保水
性性
是否 符合 要求
三、混凝土拌合物表观密度试验 1、主要仪器设备 ①容量筒②台秤③振动台④捣棒 2、试验步骤 ①用湿布将容器内外擦净，称出容器筒质量 m1 ，精确至 50g ②捣实 ③称量混凝土试样与容器筒总重 m 2 ，精确到 50g 3、测定结果 ρ h =（m 2 -m1 ）*1000/V 试中ρ h 为混凝土拌合物表观密度，kg/m 3 ；
5. 选择合理砂率 S=29％
6. 计算每立方米混凝土中粗，细骨料用量
Μ fo +Μ co +Μ go +Μ so +Μ wo =Μ cp β s =Μ so /(Μ go +Μ so ) 取混凝土单位质量 M cp =2400kg/m 3 , 194.74+194.73+M go +M so +148=2400
对高性能混凝土的再认识及全计算配合比设计
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ｖ・ １ ｍ ｍ ”了 ． ／ ｃ ５ ｗ
式中 。 某 定 期 抗 强 ：－ 经 常 － ｃ 一 龄 的 压 度 ａ 验 数， 般 ２ ｇ ｏ 取 于 泥 一 取９ ｋ／ ｂ 决 水 的 ５ ｍ 一 ３ 左右。 种类 ，但可取 ４
为： 要使Ｈ 同时达到最佳的施工和易性和强度性能， 代 其水泥浆与骨料应有一个最佳体积比， 建议取Ｖ： ｓ ｇ ３： 。 ｅＶ＋ ） ５ ５这一认识事实上是确定了Ｈ Ｃ配合比设计中水泥浆体体积与骨料 （ Ｖ＝ ６ Ｐ 体积间的定量关系。 他们还假定， Ｐ Ｈ Ｃ中水泥和细掺料 （ 如粉煤灰和磨细矿渣） 的体积比为
合料后，同时设计有较大的坍落度值而制得的高强混凝土就是高性能混凝土了 呢？ 超塑化高 强混凝土是不是就等同于高性能混凝土了呢？ 这些问题按上述对高性能混凝土的定义和认 识。仍然不能给出 一个简单而明了的答复。 为 此， 有必要再次 对混凝土的发展给予重新的审视。 最早的混凝土是一种低强度的塑性 混凝土，当时密实成型设备不过关． 又没有外加剂可掺， 混凝士是一种高水灰比、 低强 度的 塑性混凝土。 后来振动和挤压成型工艺发展后， 千硬性混凝土得以发展， 这种混凝土水灰比 大大降低， 又通过特殊的搅拌成型工艺进行密实成型，于是制得了干硬性的强度较高的混凝 土， 这是最早 使用的高强混凝土。 但这种混凝土施工 〔 艺较难实现， 强度指标离散性大。随 着化学外加剂的发展，混凝土在满足强度使用要求的情况下，逐步实现了塑性和流态化，于 是发 展了 流态混凝土。 流态混凝土的 发展和泵送混凝土施工工艺的广泛采用， 使混凝士施工 进入现代化施ｚ的范畴， 大大提高了 施工效率并改善了劳动和施工环境， 在此基础上又发展 了 流态高强混凝土。随着新型高效减水剂的使用和优质超细矿物质掺合料的 使用， 混凝土进 入到高性能混凝土的范畴。所以混凝土的发展经历了如下儿个阶段：
混凝土中使用机制砂的配合比设计方法
混凝⼟中使⽤机制砂的配合⽐设计⽅法2019-04-14【摘要】机制砂在混凝⼟实际⽣产过程中存在的诸多问题，采⽤普通混凝⼟配合⽐“全计算法”设计理念，通过调整混凝⼟中的浆⾻⽐，并通过试验确定了混凝⼟中使⽤机制砂的最佳配合⽐，进⼀步解决机制砂在混凝⼟应⽤过程中流动性差、砂率较⾼等问题。
【关键词】机制砂；全计算法；浆⾻⽐；配合⽐Abstract：machine-made sand in the concrete problems that exist in the actual production process， the common concrete mix proportion "overall calculation method" design concept， by adjusting paste-aggregate ratio in concrete， and through the test to determine the optimal mixing proportion of concrete used in the machine-made sand， further settlement mechanism sand in concrete application in the process of poor liquidity， the problem of high sand ratio.Key words：machine-made sand； overall calculation method； paste-aggregate ratio； mix proportion.引⾔随着国家基础建设的发展，预拌商品混凝⼟的使⽤量逐年增加，在这种现状下，对商品混凝⼟原材料，尤其是⾻料，现在资源越来越枯竭，河砂储存量越来越少，致使商品混凝⼟越来越多的使⽤机制砂来代替天然河砂。
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混凝土配合比设计新法－全计算法北京工业大学陈建奎教授一.现代混凝土概念或理念二.配合比全计算法设计的数学模型三.砂率和用水量计算公式四.混凝土配合比设计步骤五.配合比设计工程应用实例六.结论一.现代混凝土概念或理念现代混凝土是由水泥、矿物细掺料、砂、石、空气、水和外加剂等组成的多相聚集体，并能满足“高工作性、高早强增强和高耐久性”的基本要求。
现代混凝土应包括高性能混凝土、高强混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自流平自密实混凝土、防渗抗裂混凝土、水下浇筑混凝土和商品混凝土等。
以强度为基础的传统混凝土配合比设计方法不能满足现代混凝土配合比设计的要求。
综合考虑工作性、强度和耐久性。
其配合比设计的基本原则是：(1)满足工作性的情况下，用水量要小；(2)满足强度的情况下，水泥用量少，多掺细掺料；(3)材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求；(4)掺多功能复合超塑化剂(CSP)，改善和提高混凝土的多种性能。
配合混凝土配合比组成图二. 图1比全计算法设计的数学模型混凝土配合比设计是混凝土材料科学和工程应用中最基混即假定容重法和(的问题。
以强度为基础的传统配合比设计方法已不能满足现代混凝土配合比设计的要求。
现代混)绝对体积法凝土配合比“全计算法”设计是以“工作性、强度和耐久性”为并推导出混凝土用水量和砂率的计算基础建立的普适数学模型，比定则相结合就能实现混凝土配(灰)公式。
进而将此二式与水胶全计算法的创建和推广合比和组成的全计算，故称谓全计算法。
应用几近十年，受到广泛的关注，取得良好的技术经济效益。
近“现代混凝土配合期在总结混凝土工程应用实践的基础上编制了国家版权局计算机软件著作权登记号比全计算法设计软件”(。
这样使“全计算法”更加实用化、科学化和智能2005SR00529)化。
全计算法不仅适用于所有现代混凝土的配合比设计和计算，而且能检验和验证其它配合比的正确性。
21.现代混凝土的数学模型现代混凝土组成复杂，其中包括水泥、矿物细掺料、砂、石、空气、水和外加剂等7个组分。
最简单处理方法是用多项式表示：F(x)=a+bx+cx+fx+gx+hx+ix+jx 7412635(1)A.传统混凝土体积加合模型(图2) 混凝土由水泥、砂、石、空气和水组成，在单位体积中：(1)石子的空隙由砂子填充；(2)砂子的空隙由水泥浆填充；(3)水灰比决定混凝土的强度。
由此表明：Ve+Vs+Vg=1000式中：Ve=Vw+Vc+VaVe、Vw、Vc、Va、Vs和Vg分别为水泥浆、水、水泥、空3)。
气、砂和石子的体积(l/m 这种体积加合模型与水灰比定则组成联立方程不能求解。
必须参照有关规范中的统计数据才能计算混凝土配合比。
其坍落度 3是通过用水量调整的。
以强度为基础的传统混凝土配合比设计方法已不适用于现代混凝土的要求。
B.现代混凝土体积相关模型(图3) 混凝土由水泥、矿物细掺料、砂、石、空气、水和外加剂等组分构成，在单位积体中，(1) 石子间的空隙由干砂浆填充；(2) 干砂浆中的空隙由水填充；(3) 水胶比决定混凝土强度。
根据此模型：Vw+Ves+Vg=1000 (3)其中、干砂浆由水泥、矿物细掺料、空气和砂子组成，即：Ves=Vc+Vf+Va+Vs (4)在一定体系中，干砂浆体积是常数。
Ves大小取决于石子的最大粒径，石子粒径越大、比表面积越小，因此Ves越小。
Ves3 ) (l/ m——干砂浆体积2.干砂浆体积Ves的确定干干砂浆体积由两部分组成，即石子空隙率和拔开系数：Ves=(1+h)p×1000 (4－2)式中：p－石子空隙率，取决于石子堆积方式、颗粒形状和级配。
h－拨开系数，取决于石子的比表面积和包裹层厚度。
粒子呈六方最密堆积时，空隙率为0.3954。
当采用最大粒径19mm的碎石配制60MpaHPC时，Ve=350、3。
其干砂浆体积为：，：：、Vs+Vg=650VsVg=23W=160kg/m 43) 390=450(l/ m－160－Ves=1000－Vw－Vg=1000p=0.3954，h= (0.45－0.3954)/0.3854 =0.138由于h取决于石子的比表面积，随着石子最大粒径增加比表面积减小，因此Ves减小(h减小)。
表1中列举了Ves与石子最大粒径的关系。
表1 Ves与石子最大粒径的关系碎石最大粒4031.519 25 (mm) 径16006353619924.2.7311.73/361a30.2260.3610.581/a=3610.030.050.1380.081/ah=0.134********Ves(l/)4504Ves(l/)4204304505)值 2.80) 中砂(Mx=2.60～22(4-2)代入式×361/φφ=50/h=0.138将表1中×1/a=0.138 得到：32。
－(l/m ×Ves=(1+50/φ)p1000 ) (43) 5石子此式表明，干砂浆体积与石子最大粒径的平方成反比。
(0.3954);空隙率——石子最密堆积时的空隙率是(1+h)p。
石子间空隙率另外、浆体体积由水、水泥、矿物细掺3.浆体体积和集料体积料和空气体积组成，即：(5)Ve=Vw+Vc+Vf+Va取值：对于不同类型的混凝土Ve3;、HSC：Ve=350l/mHPC3 ～335l/m。
FLC或其它混凝土：Ve=305(6) Vs+Vg=1000集料体积：－Ve与水胶比定则组成联立方(6)将此模型能得到关系式(3)～，实现配合比全计算。
程，可求解混凝土各组分的用量砂率计算公式.三砂率和用水量计算公式1.和有关参数可以得到-2)图根据混凝土的普适体积相关模型( 砂率计算公式： 6??)Ve?W(Ves?s%100SP?????W)Ves?Ve?1000?Ves?W)??((sg这是砂率计算的通式。
=2.70)，上式简化为：即ρ=2.65,ρ当ρ≈ρ时( ggss表明，混凝土的砂率：砂率计算公式的物理意义此式(7);随着用水量增加而增大(1); 减小)而减小(2)随着石子最大粒径的增大(或Ves随着浆体体积(Ve)增加而减小。
(3)和连续级配的碎～2.80)砂率计算公式适用于中砂(Mx=2.60其它情况可按有关规范适当调整砂率。
采用粗砂或特细砂时：石，2.80)]×(Mx－Ve)－Ve＋W)/(1000－＋0.075SP=[(Ves 100% ×2. 用水量计算公式根据水胶比定则：解联立方程，可求出用水量与配制强度的关将式(8)与式(5) 系：式(9)此式为计算各种不同掺量细掺料混凝土用水量的通式。
=2.51ρ=3.15ρ中、分别为水泥、矿物细掺料如的密度。
(FA)fc 7x=0、即不掺细掺料时：当当－水胶比。
式中：W/B时：75：25当x=25%、即水泥与细掺料的体积比为xρ]的大小与细掺料的体积掺量+x(9)中系数1/[(1－x)ρ式fc因此在用见表2)。
有关。
计算表明，x变化对该系数的影响不大( 。
(11)式计算用水量时，该系数通常采用0.335 x对系数的影响表-2算计水用量表明：(10)和(11)、公式的物理意义公式(9)混凝土的用水量取决于强度和水胶比，混凝土强度越高，水(1);胶比越小，则用水量越少; 密度不同)和掺量影响混凝土的用水量(2) 矿物细掺料的品种(; (3) 浆体体积越小，用水量越少(4) 引气量越大，混凝土用水量越少。
配制强度：.四混凝土配合比设计步骤1. fcu.p=fcu.o+10 fcu.o +1-645fcu.p ≥σ或81W 2.水胶比：?B pfcu.B?Afce式中：f——混凝土配制强度(Mpa);cu.p f——水泥实测强度(Mpa); fce=1.13×fce.o cefce.o——水泥强度等级(Mpa);W/B——水胶比;A、B——回归系数(见表3)的取值A、B 表33. 用水量：3～Ve =305FLC：HPC式中：对于：Ve=350l/m对于3;335l/m3;Va=15l/m 非引气混凝土：3 3%～5%)～引气混凝土：Va=3050l/m。
(含气量胶凝材料用量：4.C+FA=W/(W/B)=QQ αFA=) －α C =Q( 1(%)FA －式中：α的掺量93)( kg/m C－水泥用量3) (kg/m 如粉煤灰)用量( FA－矿物细掺料5.砂率及集料用量：SPF)×－C－S=(D－WS－C－F G=D－W－1) 见表Ves－干砂浆体积，取决于石子最大粒径( 式中：3)～2440kg/m D－混凝土容重(2360－分别为水、水泥、细掺料、砂GS和C、F、式中：W、3 )。
和石子的用量(kg/ m掺量：6.复合超塑化剂(CSP)(%) 40%的CSP掺量式中：μ－浓度的基准混凝土用水量，与石子最7－坍落度～9cm Wo大粒径有关：31.5 (mm)25 193) 205 (kg/m 210 2153)W －配制混凝土的用水量(kg/m所需的减水率24cm～提到～－坍落度从Δη79cm16 增量10Δη＝0.005×Slo－0.04Slo－配制混凝土的初始坍落度16～24cm。
7. 配合比的调整和试配五.配合比设计工程应用实例1.恒景花园D楼工程混凝土配合比及试配试验A.C60HPC配合比计算银羊42.5Mpa硅酸盐水泥、Ⅱ级FA(珠电)、中砂、碎石(1cm～3cm)、坍落度18cm～20cm，现场搅拌、泵送。
(1) 配制强度：fcu.p = 60+15 = 75 (Mpa)(2). 水胶比：W/ B=1/(75/28.5+0.52)=0.323 ) －15)/(1+0.335/0.32)=164(kg/ m用水量：(350(3).3) 胶凝材料用量：C+FA = 164/ 0.32 = 513 (kg/m(4).3) 0.20 = 103 (kg/m FA = 513×3) －103=410 (kg/mC = 531(5). 砂率及集料用量：SP＝(420－350＋164)/650×100%＝36%由于采用单一粒级的碎石砂率应增加到SP=40%3)164)－×0.40 =705 (kg/mS=(2440 S －5133) 705 =1058 (kg/mG=1763 －掺量：(6), CSPB C40FLC11(1) 配制强度：fcu.p=40+15 =55 (Mpa)(2). 水胶比;用水量：(3).(4). 胶凝材料用量：3) C+FA=180/0.41=439(kg/m 3) 0.23=101(kg/m FA=493×3) C=493－101=338(kg/m3)0.10=44(kg/m外掺) ( UEA= 493×15=359 (L) ＋44/2.7＋Ve =180＋338/3.15＋101/2.5砂率及集料用量：(5).掺UEA：SP=40% 由于采用单一粒级的碎石砂率应增加到3) 44－180)×0.40=695(kg/m－S=(2400－4393) －G=1743695 =1042(kg/m普通FLC：SP=41%由于采用单一粒级的碎石砂率应增加到123) ×0.41=730(kg/m439－180)S = (2400 －3) －730=1051(kg/m G =1781(6), CSP掺量：中。