混凝土配合比设计新法(全计算法)-陈建奎.pdf

仅供个人参考 蚂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 袂 一.现代混凝土概念或理念 薈 二.配合比全计算法设计的数学模型 蚇 三 .砂率和用水量计算公式 蒂 四.混凝土配合比设计步骤 虿 五.配合比设计工程应用实例 蚇 六.结论 膇 一.现代混凝土概念或理念 膂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。 蚁 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： 聿 (1)满足工作性的情况下，用水量要小； 薆 (2)满足强度的情况下，水泥用量少，多掺细掺料； 羃 (3)材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求； 螂 (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。 不得用于商业用途 仅供个人参考 膈 图 1 混凝土配合比组成图 羅 二. 配合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本的问题。 以强度为基础的传统配合 比设计方法 (即假定容重法和绝对体积法 ) 已不能满足现代混凝土配合比设计的要求。 现代混 凝土配合比“全计算法”设计是以“工作性、强度和耐久性”为基础建立的普适数学模型， 并推导出混凝土用水量和砂率的计算公式。进而将此二式与水胶 (灰 )比定则相结合就能实现 混凝土配合比和组成的全计算， 故称谓全计算法。 全计算法的创建和推广应用几近十年， 受 到广泛的关注， 取得良好的技术经济效益。 近期在总结混凝土工程应用实践的基础上编制了 “现代混凝土配合比全计算法设计软件” (国家版权局计算机软件著作权登记号 2005SR00529) 。这样使“全计算法”更加实用化、科学化和智能化。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。 蚃 1.现代混凝土的数学模型 蕿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： 蒀 F(x)=a+bx +cx +fx +gx +hx +ix +jx (1) 1 2 3 4 5 6 7 蒅 A. 传统混凝土体积加合模型 (图 2) 莄 混凝土由水泥、砂、石、空气和水组成，在单位体积中： 薁 (1)石子的空隙由砂子填充； 蚈 (2)砂子的空隙由水泥浆填充； 袄 (3)水灰比决定混凝土的强度。 膄 由此表明： Ve+Vs+Vg=1000 蚂 式中： Ve=Vw+Vc+Va 不得用于商业用途 仅供个人参考 螇 Ve、Vw 、Vc 、Va、Vs 和 Vg 分别为水泥浆、水、水泥、空气、砂和石子的体积 (l/m 3) 。 薇 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。 袄 B.现代混凝土体积相关模型 (图 3) 蒀混凝土由水泥、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， 聿 (1) 石子间的空隙由干砂浆填充； 羇 (2) 干砂浆中的空隙由水填充； 蚅 (3) 水胶比决定混凝土强度。 薁 根据此模型： Vw+Ves+Vg=1000 (3) 芇