混凝土配合比设计——试算法(上传)

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1、混凝土配合比设计的试算法傅坚明戚勇军贾丽杰［摘要］根据"每种骨料均有在某个粒径范围内颗粒含量较多，能在混合料中起决定性作用"的原理，应用富勒理想级配曲线公式方法来确定混凝土"相对密实而易于流动的悬浮密实结构骨料组合比例"，从而确立可操作性强、工作量小、对经验依赖性小的混凝土配合比设计方法——试算法关键词混凝十配合比富勒级配试算法91B迄今为止，浞凝土仍然是最有效和最适合于大宗使用的结构材料，同其他用于结构的建筑材料相比，混凝土鉍廉价、生产工艺鉍简单，具冇不可替代的优势。但同时因为混凝土组成材料多样化，艽原材料具存很强的地方性，现代逑筑丁.程对混凝土

2、性能的要求越来越多和越來越高，以及混凝土微结构对环境和时间的依赖性和不确知性，注定了混凝土材料结构体系的S杂性。因此对其配合比的没计极为矢键。鬥前，国内外有很多关于配合比设计可行方法的报道，如简易汁算法、最人密实度法、最小浆骨比法、汁算机法、正填法、逆填法、分步优化法、全计算法等，但都需要对K重要参数“用水fi与砂率”根据经验进行假设，然盾再进行试配验证。无论哪种混凝土配合比的设计方法，从本质上來说都是建立一组独立方程式对所需要的未知数求解。但传统的混凝土是由水泥、骨料和水纟II成的，要求解的未知数为水泥川暈、水用兒、砂用:W:、石用:当代浞凝土由

3、于普遍掺入矿物掺和料和商效减水剂，配合比屮需要求出的未知数由传统的4个变成《个其至fc个（采川三元复合胶凝材已经足非常普遍的事情）。而所能够建立的独立方程式的数量却还是只有公式、砂率、全部体积之和等于I立方米这两个半，因为砂率是要从经验数裾表格中选取的，充其S算半个（全计算法因创立了干砂浆的概念，增加一个独立方程，仴仍少于未知数的量）。如果方程式数景少于未知数的量，从数学求解的结果只能够是无穷多。目前，常见的设计方法是依赖选择儿个经验数裾的方法来弥补。但是依赖的经验数据多了，就造成工作fi巨大、对经验依赖性高、实际结果与设计目标偏差人的M题。当绞尽

4、脑汁仍然无法建立更多的独立方程式吋，是否可以改变思路，采用分步解决、减少未知数数景的方法來解决或者改善呢？根据我们十余年的使川效果來看，是完全讨行的。I参数的确定待求参数：用水量、胶凝材用S、骨料用量-将胶凝材料的2或3个未知数分解出去，重新变为I个（胶凝材用景）未知数。其法为：按塑化桁标、脆度、强度发展、水化热、体积收缩等条件指标复配一个合适的复合胶凝材，然后和水泥一样，测定其密度、按B•法来检测其胶砂强度，使用时直接代入公式，求出yi。这一点，在新规程TCTW—2«II屮已经要求这样做。I.砂、石k称细骨料、粗骨料，可见其实是M—种原材料――骨

5、料，只是人为定了个粗细的界限，完全可以合并hd类项，先用试算法确定骨料的组合比例。2建立独立方程式DIVi=a•X

6、»/式中：W/B——水胶比城、沐——回归系数，取值应符合《普通混凝土配合比设计规程》TCTW-MII的规定—胶凝材料（水泥与矿物掺和料按使用比例混合）2«胶砂强度釅..■■混凝土配制强度leloQ•公式用于确定水胶比，尽管很多文献提出各种理由，证明公式不再适用于确定水灰比或水胶比。但是，其一•是在没杏确实可行的、更好的方法之前，不妨仍沿用老方法；其二是混凝土的诸多作用因素都是随机变量，甚至是随机过程，任何用定

7、值法來估计其随机变景不确定的影响，都奋相当的缺陷，冈此说混凝土的没计足具奋一定保证率的概率,而非定位。浆体体积：Vp=w+Vb+Vau式中：W——水的体积•＞/■、vp——浆体的体积l/l、Vb——复合胶凝材体积、va——空气的体积＞骨料体积：式中：lb——砂子的体积腎■■石了•的体积l/i5）方法：即可以按已确定比例骨料组合的空隙率或比表Ifti积确定合适的浆骨比，也可以简单地直接选用浆骨比这个经验参数（以下为简化计算起见，均采用此法）。＞确定骨料的组合比例目前，混凝土配合比没计的发展己从按强度进行设计发展到按耐久性设计，然而，对于现代浞凝土配合

8、比来说，最关键的是能便于施工时均匀密实地成型，即工作性。而要达到工作性要求，确定合适组合比例的骨料是相当重要的一个环节。骨料组合结构如图I所乐。可以看出有悬浮密实结构（I）、骨架密实结构（2）、骨架空隙结构U）三类。不同的混凝土对骨架的结构要求各有不同。对于泵送的混凝土而寅、需耍的是相对密实ifU易于流动的悬浮密实结构背料组合_，对丁•塑性和十硬性混凝土则諾耍紧密堆积结构的骨料组合，对于透水混凝土则需要骨架空隙结构。图4骨料组合结构目前各混凝土生产企业基本采用人工合成级配。-般是在混凝土配合比设计时先将二级配石和二级配砂分别合成连续级配，然后再选择

9、砂率。但有时还是会碰到砂和石分別都符合连续级配的耍求，配成混凝土后却发现流动性不佳――因为石、砂分别配时在二者的粒径交界处