20.全计算法设计高性能混凝土配合比

全计算法

设计高性能混凝土配合比一、已知条件

㈠、混凝土强度等级

C30。

㈡、水泥

1、牌号与强度等级

P.O42.5。

2、表观密度

γc＝3.134。

㈢、砂子

1、品种

河砂。

2、细度模数

μf＝2.4。

3、表观密度

γs＝2.64。

㈣、石子

1、品种

卵碎石。

2、粒径

5-25mm。

3、表观密度

γg＝2.76。

4、堆积密度

γgd＝1.56。

㈤、粉煤灰

1、质量等级

Ⅱ级。

2、表观密度

γf＝2.143。

㈥、矿粉

1、质量等级

S95。

2、表观密度

γk＝2.931。

㈦、泵送剂

1、表观密度

γb＝1.172。

2、含水率

ρw＝0.63。

㈧、混凝土含气量

α＝15 L/m3。

二、基本假设与混凝土体积模型

㈠、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。

㈡、混凝土体积模型

见下图。

图中表示干砂浆体积V es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

V e＝W+V c+V f+V k+α⑴

说明：

对高性能混凝土，V e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

（V g+V s）＝1000- V e⑵

说明：

对高性能混凝土，（V g+V s）可按（1000-V e）＝（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

V es＝V c+V f+V k+V s+α⑶

4、混凝土试配强度

f cu.p≧f cu.0+1.645σ⑷

5、水胶比

B wj＝W/（C+F a+K）

＝1/｛[f cu.p/（Af ce）]+B｝⑸或

f cu.p＝Af ce｛（1/ B wj）- B｝⑹

式中，

V e—浆体体积 L/m3

W—用水量或水的体积 kg/m3或L/m3

V c—水泥体积 L/m3

V f—粉煤灰体积 L/m3

V k—矿粉体积 L/m3

V g—石子体积 L/m3

V s—砂子体积 L/m3

V es—干砂浆体积 L/m3

f cu.p—混凝土试配强度 MPa

f cu.o—混凝土强度等级的标准值 Mpa

σ—混凝土强度标准差 Mpa

当缺乏统计资料时,σ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）。

σ取值表表一

也可根据实际情况对表中的σ值适当进行调整。

C—水泥用量 kg/m3

F a—粉煤灰用量 kg/m3

K—矿粉用量 kg/m3

f ce—水泥实测强度 Mpa

A—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

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

V es＝1000P

式中，

P—石子空隙率

P＝（1-γgd/γg）⑺

V es＝1000（1-γgd/γg）⑻

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。

V es取值表表三

说明：表中V es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γgd、γg值计算的。

五、砂率计算通式

㈠、砂子用量公式

1、由公式⑶得，

V s＝V es-（V c+V f+V k+α）⑼。

2、由公式⑴得，

V c+V f+V k+α＝V e-W ⑽。

3、将公式⑽代入公式⑼得，

V s＝V es-V e+W ⑾。

4、砂子用量

S＝V sγs

＝（V es-V e+W）γs⑿

㈡、石子用量公式

1、由公式⑵得，

V g＝1000-V s-V e⒀。

2、将公式⑾代入公式⒀得，

V g＝1000-V es-W ⒁。

3、石子用量

G＝V gγg

＝（1000-V es-W）γg⒂

㈢、砂率计算通式

S p＝S/（S+G）

＝（V es-V e+W）γs/｛（V es-V e+W）γs+（1000-V es-W）γg｝

⒃

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f t；

2、矿粉体积占胶凝材料总体积的比例设为k t；

3、水泥体积占胶凝材料总体积的比例即为（1-f t-k t）；

4、粉煤灰与水泥的体积比为

V f/V c＝f t/（1-f t-k t）；⒄

5、矿粉与水泥的体积比为

V k/V c＝k t/（1-f t-k t）；⒅

6、将以上设定及公式⒄、⒅代入并求解由公式⑸或公式⑹与公式⑴组成的联立方程得用水量的计算通式，

W＝（V e-α）/

｛1+[﹝f cu.p/（Af ce）﹞+B]/[（1-f t-k t）γc+f tγf+k tγk]｝＝（V e-α）/

｛1+1/[B wj﹝（1-f t-k t）γc+f tγf+k tγk﹞]｝。

⒆

此式说明，