全计算法设计高性能混凝土配合比

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C30o、水泥1、牌号与强度等级P.O42.5o2、表观密度Y c=3.134o、砂子1、品种 河砂。2、细度模数皿=2.4。3、表观密度Y s=2.64o、石子1、品种 卵碎石。2、粒径5-25mmo3、表观密度Y g2.76o4、堆积密度Y gd= 1.56。、粉煤灰1、质等级II级。2、表观密度Y f=2.143o因、矿粉1、质量等级S95o2、表观密度Y k=2.931o（七）、泵送剂1、表观密度Y b= 1.172。2、含水率P w0.63o3、混凝土含气量a =15L/m3o二、基本假设与混凝土体积模型、基本假设1、混凝土各

2、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。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Ve = W+Vc+Vf+Vk+ a说明：对高性能混凝土，k可按350L/n?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(2)说明：对高性能混凝土， (Vg+Vs)可按( 1000-Ve) = ( 1000- 350) =650L/n)3取值(引自陈建奎著混凝土外加剂原理与应 用)。3、干

3、砂浆体积Ves=Vc+Vf+Vk+Vs+ a4、混凝土试配强度fcu.p = fcu.o+l. 645 o(4)5、水胶比Bwj=W/ (C+Fa+K)=1/ fcu,p/(Afce) +B或fcu.p = Afce (1/ Bwj) - B(6)式中，L/m"kg/m3 或 L/m3L/m3ve一浆体体积W一用水量或水的体积Vc水泥体积Vf粉煤灰体积L/m3Vk一矿粉体积L/m3Ve石子体积L/m3Vs一砂子体积L/m3干砂浆体积L/m3心.p一混凝土试配强度MPafg.。一混凝土强度等级的标准值Mpa。一混凝土强度标准差Mpa当缺乏统计资料时，。可参照下表取值（引自混凝土结构 工

4、程施工及验收规范GB50204-92）。取值表表一混凝土强度等级< C20C20- C35>C35。（Mpa）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/m3R一粉煤灰用量kg/m3K一矿粉用量kg/m3fee一水泥实测强度MpaA一回归系数，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一回归系数，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)。、干砂浆体积计算公式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. 4

5、8B0. 070. 33么!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Ves=1000P式中，P一石子空隙率P= (1-Y gd/Y g)Ves=1000 (1- Y gd/ Y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。ks取值表表三石子最大粒径(mm)192531. 5计算值(L/m3)440426412V"取用值(L/m3)450430420说明：表中、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 实测的九八九值计算的。五、砂率计算通式(一)、砂子

6、用量公式1、由公式得，Vs = Ves- (K+Vf+Vk+a )(9)o2、由公式得，匕+Vf+Vk+a =Ve-W(l0)o3、将公式代入公式得，Vs = Ves-Ve+W(ll)o4、砂子用量S=kYs=(Ves-Ve+W) Ys02)、石子用量公式1、由公式得，VE=1OOO-Vs-Ve(13) o2、将公式(11)代入公式(13)得，VE=1OOO-Ves-W(14) o3、石子用量G = Vg Y E=(lOOO-Ves-W) Y,(15)、砂率计算通式1 /1Sp = S/ (S+G)=(Ves-Ve+W) y J (Ves-Ve+W) Ys+( 1000-VeS-W) y J(

7、16)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(l-f-kt)；4、粉煤灰与水泥的体积比为Vf/Vc = ft/ (l-f-kt) ；(17)5、矿粉与水泥的体积比为Vk/k=k/ (1-fkt) ；(18)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-a ) / 1+ fcu,p/ (Af ce)+B/ (l-f-kt) Y c+ft Y f+kt Y /=(Ve

8、-a ) /(l+l/Bwj ( (l-ft-kt) Y c+ft Y f+鼠 Y k) 。(19)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；(2)、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= (Wo-W) /Wo+A n P(20)式中，b一泵送剂掺量w。一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 计新法一全计算法。)。W。取值表表四石子最大粒径(mm)1620

9、2530Wo (kg/m3)230215210205W混凝土设计用水量kg/m3(Wo-W) /W°="一泵送剂当量减水率(Wo-W ) /Wo+ n =，一泵送剂目标减水率 n一泵送剂增量系数，指混凝土从初始塌落度70-90mm1 /1增至目标值时的泵送剂增量；a n取决于混凝土的塌落度sL,当 SL= 160-180mm 时 n =0. 04,当 SL = 200-220mm 时 n =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配合比设计新法一全计算法。）。B一泵送剂减水增塌效能系数，当泵送剂浓度为40%时B= 9.17%；当泵送

10、剂浓度为37%时8 =10. 00% （引自商口1111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.p = fcu.o+l. 645 o参照表一并考虑到商品混凝土的实际情况，取。=7. 0MPa,fcu.p = fcu.o+L 645 o=30+1. 645*7=41.5MPa。、混凝土水胶比1、根据公式/ 3/（Afce） +B）2、参照表二取A=0. 46B = 0. 303、根据实际测定3=52MPa4、代入公式得B1/ 41. 5/ (0.46*52) +0. 30)= 0.49、混凝土用水量1、设1= 0.

11、 18；2、设 kt=0. 15；3、取 Ve = 350L/m3；4、根据公式，未掺泵送剂时的用水量为W= (Ve-a ) / 1+1/Bwj( () Y c+ft Y f+kt Y k) =(350-15) /l+l/0. 49* ( (1-0. 18-0. 15)*3. 134+0. 18*2. 143+0. 15*2. 931 ) )=197kg/m3o、胶凝材料总体积根据公式得胶凝材料总体积Vj = Vc+ Vf+ Vk=Ve-W- a= 350-197-15= 138L/m3、胶凝材料各组分体积1、粉煤灰体积Vf = Vjft= 138*0. 18= 24.82、矿粉体积L/m3K

12、=Vjkt= 138*0. 15= 20. 73、水泥体积k=Vj (1k)L/m3= 138* (1-0. 18-0. 15)= 92. 5L/m3因、胶凝材料各组分用量1、粉煤灰用量Fa = Vf Y f= 24. 8*2. 143=532、矿粉用量K=Vk y kkg/m3=20. 7*2. 9311 /1=61kg/m33、水泥用量C=kYc=92. 5*3. 134= 290kg/m3田、砂率1、根据表三取Ves=430L/m32、根据公式(16),砂率Sp=(Ve-Ve+W) Ys/ (Ves-Ve+W) Ys+ (1000-Ves-W) yj=(430-350+197) *2.6

13、4/ (430-350+197) *2.64+ (1000-430-197) *2.76=0. 42o川、集料用量1、砂子用量根据公式S= (Ves-Ve+W) Ys=(430-350+197) *2.64= 731kg/m32、石子用量根据公式(，未掺泵送剂时的石子用量为G= (1000-VeS-W) 丫 g=(1000-430-197) *2. 76= 1029kg/m3o、掺入泵送剂后的配合比调整1、泵送剂掺量、根据表四kg/m3Wo=21O、泵送剂当=减水率d= (Wo-W) /Wo=(210-197) /210=0. 062、泵送剂增量系数 H =0. 06、泵送剂目标减水率=(Wo

14、-w) /Wo+a n=& d+ n= 0.062+0.06=0. 122、泵送剂效能系数B =10%、根据公式，泵送剂掺量b= (Wo-W) /Wo+A n P=0. 122*0. 10= 0.0122。2、泵送剂用量B= (C+Fa+K) b=(290+53+61) *0.0122=4.933、泵送剂含水量b#=B P 不=4. 93*0. 63=3. 114、实际用水量W ' =W-bwkg/m3kg/m3= 197-3. 11= 1945、泵送剂体积K = B/Yb=4. 93/1. 172=4.21kg/m3L/m36、泵送剂含固体积Vbm = Vbw=4. 21-3. 11=1. 10L/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G ' =G- VbsYs=1029T.i*2. 76= 1026kg/m3任）、复核水灰比1、粉煤灰代用水泥量Fd = Fa/fc式中，fc一粉煤灰超量系数fc=l.