混凝土配合比设计——试算法.doc

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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围颗粒含量较多，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——试算法关键词混凝土配合比富勒级配试算法引言迄今为止，混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，混凝土最廉价、生产工艺最简单，具有不可替代的优势。但同时因为混凝土组成材料多样化，其原材料具有很强的地方性，现代建筑工程对混凝土

2、性能的要求越来越多和越来越高，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复杂性。因此对其配合比的设计极为关键。目前，国外有很多关于配合比设计可行方法的报道，如简易计算法、最大密实度法、最小浆骨比法、计算机法、正填法、逆填法、分步优化法、全计算法等，但都需要对其重要参数“用水量与砂率”根据经验进行假设，然后再进行试配验证。无论哪种混凝土配合比的设计方法，从本质上来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、骨料和水组成的，要求解的未知数为水泥用量、水用量、砂用量、石用量，当代混凝土由于普

3、遍掺入矿物掺和料和高效减水剂，配合比中需要求出的未知数由传统的4个变成5个甚至6个（采用三元复合胶凝材已经是非常普遍的事情）。而所能够建立的独立方程式的数量却还是只有bolomy公式、砂率、全部体积之和等于1立方米这两个半，因为砂率是要从经验数据表格中选取的，充其量算半个（全计算法因创立了干砂浆的概念，增加一个独立方程，但仍少于未知数的量）。如果方程式数量少于未知数的量，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几个经验数据的方法来弥补。但是依赖的经验数据多了，就造成工作量巨大、对经验依赖性高、实际结果与设计目标偏差大的问

4、题。当绞尽脑汁仍然无法建立更多的独立方程式时，是否可以改变思路，采用分步解决、减少未知数数量的方法来解决或者改善呢？根据我们十余年的使用效果来看，是完全可行的。1参数的确定待求参数：用水量、胶凝材用量、骨料用量Word资料.a.将胶凝材料的2或3个未知数分解出去，重新变为1个（胶凝材用量）未知数。其法为：按塑化指标、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ISO法来检测其胶砂强度，使用时直接代入bolomy公式，求出W/B。这一点，在新规程JGJ55—2011中已经要求这样做。b.砂、

5、石又称细骨料、粗骨料，可见其实是同一种原材料——骨料，只是人为定了个粗细的界限，完全可以合并同类项，先用试算法确定骨料的组合比例。2建立独立方程式[2]a.W/B＝αa×fb/(fcu,o＋αa×αb×fb)式中：W/B——水胶比a、b——回归系数，取值应符合《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011的规定fb——胶凝材料（水泥与矿物掺和料按使用比例混合）28d胶砂强度（MPa）fcu,o——混凝土配制强度（MPa）bolomy公式用于确定水胶比，尽管很多文献提出各种理由，证明bolomy公式不再适用于确定水灰比或水胶比。但是，其一是在

6、没有确实可行的、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，任何用定值法来估计其随机变量不确定的影响，都有相当的缺陷，因此说混凝土的设计是具有一定保证率的概率，而非定值。[1]浆体体积：Vp＝W＋Vb＋Va式中：3333W——水的体积(L/m)Vp——浆体的体积(L/m)Vb——复合胶凝材体积(L/m)Va——空气的体积(L/m)＝[1]骨料体积：Vs+Vg1000－Vp式中：3Vs——砂子的体积(L/m)3Vg——石子的体积(L/m)方法：即可以按已确定比例骨料组合的空隙率或比表面积确定合适的浆

7、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）。3确定骨料的组合比例4Word资料.目前，混凝土配合比设计的发展已从按强度进行设计发展到按耐久性设计，然而，对于现代混凝土配合比来说，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1所示。可以看出有悬浮密实结构（1）、骨架密实结构（2）、骨架空隙结构（3）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言,需要的是相对密实而易于流动的悬浮密实结构骨料组合,对于塑性和干硬

8、性混凝土则需要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1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。一般是在混凝土配合比设计时先将二级