全计算法HPC配合比设计

全计算法HPC砼设计

（刘良亚整理于2008-4-11）Hpc配合比设计的理论基础为王栋民、陈建奎教授研究发展的hpc配合比设计全计算法。

2.1Hpc配合比设计的基本原则

满足工作性的情况下，用水量要小

满足强度的情况下，水泥用量小，细掺量多

材料组成及用量合理，满足耐久性及特殊性能要求

掺加新型高效减水剂，改善与提高砼的多种性能。

2.2全计算法配合比设计的技术基础

砼各种组成材料（包括固、液、气三相）具有体积加和性；

石子的空隙由干砂浆来填充；

干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气所组成。

该模型假定砼总体积为1m3（1000L），由水、水泥、细掺料、空气、砂、石部分组成，对应的体积分别为vw. Vc. Vf. Va.vs.vg.,浆体体积（Ve）=Vw+vc+vf+va，vs+vg（骨料体积）=1000-ve；干砂浆体积（ves）=vc+vf+va+vs.在HPC配合比计算时，式中ve和ves应根据原材料及施工现场具体确定，理论值可作为参考。

□C50HPC配合比设计实例

我们假定ve=350；ves=460，砼含气量4%。

原材料采用P.O42.5低碱水泥，细集料采用渭河Ⅱ区中砂，细度模数2.8，粗集料为二级级配碎石，最大粒径25mm；外加剂为聚羟酸高效减水剂，试验减水率26%，掺量（1.0%×胶体材料用量）；各原材料经检验符合（客运专线高性能砼暂行技术条件）要求。

3.1配制强度=50+1.645*6=60MPa fcu。p——砼试配强度（mpa）；

fcu。0——砼设计强度（mpa）；ó——强度标准差（mpa）；

3.2水胶比=1/（（60/0.48*42.5*1.09）+0.52）=0.31

A B―――回归系数;

回归系数AB资料显示以下取值都有人用过，而且更倾向于后者，实际上水胶比很大程度

上已经验确定，因此读者可以根据具体情况及经验计算选取更合理的水胶比。

表1 回归系数选用表

3.3用水量―――――3

＝（350-40）/（1+0.335/0.31）＝149kg/m3

其中0.335为体积掺量有关。计算表明体积掺量的变化对掺量系数影响不大，见下表。在一般计算中采用0.335就可以，当细集料的密度与设计值相差较大时，可用下表系数进行精确用水量计算。

表2 细集料的体积掺量对系数的影响

（注：括号内为质量掺量（%））

3.4胶凝材料用量

Mb=mc+mf+mk=w/（w/b）=149/0.31=481kg

取mf=mk=100kg mc=281kg

w/b-----------氺胶比；

mb、mc、mf、mk、分别为每立方米胶凝材料、水泥、粉煤灰、矿粉用量（kg）；

3.5砂率及集料用量---------------4

=（460-350+149）/（1000-350）=40

容重取2380kg/m3 可得ms=700kg/m3 mg=kg/m3

Sp------------砼砂率；

Ms、mg----------砂、石每方用量（kg）；

3.6配合比计算结果汇总

表3 C50HPC的配合比计算结果

3.7砼拌合物性能

根据以上计算的配合比设计值，试拌的砼拌合物性能如下表所示：

表4 新办砼拌合物性能

3.8砼耐久性指标检测结果表5 砼各项检测结果

4总结及体会

4.1关于ve 及ves

通过对HPC 配合比的试配和调整工作，发现低标号或低坍落度砼在ve 小于350L 时，也具有很好的工作性和和易性，具体范围见下表：

注：c30砼分为墩身和灌注桩两种，这两个配合比无论从坍落度、容重，还是含气量方面都有较大的差别，因此数据离散较大。F------粉煤灰；k---------矿粉

可以看出对于高强度度的HPC 由于胶凝材料用量大，浆体体积ve 基本在350L 左右，而对于c50以下标号HPC,浆体体积

ve 基本处于300~330之间。

另外，根据配合比全计算法理论，可由碎石最大粒径，通过表观密度和堆积密度得出空隙率，进而计算出ves ，

但以上计算中未考虑砼含气量大于其自然状态下含气量（约1%）的情况，例如加入引气成分。因此笔者建议ves 的取值应考虑到这部分额外含气所增加的部分，可参考以下公式：

Ves=（Q-1%）*1000+ves取用值----------5

Q------砼设计含气量（%）

这是砼配合比全计算法在实际应用中的一个问题。这也是在例子中我们假定ves=460的原因。

4.2关于细掺料掺量问题

根据配合比全计算法理论，水泥和细掺料的体积比vc：vf=3：1，换算为细掺料质量掺量为21%时，满足ve=vw+vc+va，但试验研究证明：砼中粉煤灰掺量超过25%时，对砼的性能才会有明显的改善；而另一主要矿物掺合料——磨细矿渣通常在砼中的最佳掺量为30%~50%。因此经过现场实际的拌合调整，最终确定细掺料的掺量范围见下表：

表8 HPC配合比参数表-2

在用配合比全计算法进行矿物细掺料的计算时，可结合水泥的性质、细掺料的性质权衡考虑，找到质量与成本的平衡点，再结合工程上的特殊要求，确定合适掺量。

4.3关于容重计算选取问题

在试验中发现，用配合比全计算法算出的砼容重普遍偏低，而且设计标号越低越明显，在上面所举的例子中，砂石料通过计算所得如下：

Ms=（ves-ve+w）×ps ------------------6

=（460-350+149）×2.65=686kg/m3

Mg=（1000-ves-w）×pg --------------------7

=（1000-460-149）×2.70=1056kg/m3

Ps、pg-----------------砂、碎石的密度（g/cm3）；

砼容重=2371kg/m3

此外随着引气成分的加入，砼含气量增加，密度会随之减少，根据密度与砼耐久性的关系，笔者认为根据砼设计含气量适当提高砼的容重是合适的。

在计算砂石料时我们仍可以沿用JGJ55-2000中的方法，先假定容重，根据砂率计算出砂石

用量，效果较好，此外因为这种方法经验成熟，也是我们采用的原因之一。

5结束语

由上论述可得出结论；全计算法建立了普遍适用的砼体积模型，由此推导出用水量公式和砂率计算公式，这是全计算法配合比设计的基础，它使得HPC配合比设计从半定量走向定量、从经验走向科学，是砼配合比设计的一大进步。

由于工程实际中原材料复杂多变，施工环境千差万别，工程要求不尽相同，所以砼耐久性是一个非常复杂的问题，涉及到很多其他的方面，还需要不断的探索研究。

参考文献

（1）陈建奎、王栋民（对高性能砼的再认识及全计算配合比设计）

（2）侯桂华、王孟军（关于高性能砼配合比设计全计算法应用的探讨）

普通混凝土配合比设计方法及例题

普通混凝土配合比设计方法[1] 一、基本要求 1.普通混凝土要兼顾性能与经济成本，最主要的是要控制每立方米胶凝材料用量及水泥用量，走低水胶比、大掺合料用量、高砂率的设计路线； 2.普通塑性混凝土配合比设计时，主要参数参考下表； ②普通混凝土掺合料不宜使用多孔、含碳量、含泥量、泥块含量超标的掺合料； ③确保外加剂与水泥及掺合料相容性良好，其中重点关注缓凝剂、膨胀剂等与水泥及掺合料的相容性，相容性不良的外加剂，不得用于配制混凝土； 3 设计普通混凝土配合比时，应用excel编计算公式，计算过程中通过调整参数以符合表1给出的范围。

2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1普通混凝土ordinary concrete 干表观密度为2000～2800kg/m3的水泥混凝土。 2.1.2 干硬性混凝土stiff concrete 拌合物坍落度小于10mm且须用维勃时间（s）表示其稠度的混凝土。 2.1.3塑性混凝土plastic concrete 拌合物坍落度为10mm～90mm的混凝土。 2.1.4流动性混凝土pasty concrete 拌合物坍落度为100mm～150mm的混凝土。 2.1.5大流动性混凝土flowing concrete 拌合物坍落度不小于160mm的混凝土。 2.1.6抗渗混凝土impermeable concrete 抗渗等级不低于P6的混凝土。 2.1.7抗冻混凝土frost-resistant concrete 抗冻等级不低于F50的混凝土。 2.1.8高强混凝土high-strength concrete 强度等级不小于C60的混凝土。 2.1.9泵送混凝土pumped concrete 可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。 2.1.10大体积混凝土mass concrete 体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应力导致有害裂缝的结构混凝土。 2.1.11 胶凝材料binder 混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。 2.1.12 胶凝材料用量binder content 混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。 2.1.13 水胶比water-binder ratio 混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。 2.1.14 矿物掺合料掺量percentage of mineral admixture 矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比。 2.1.15 外加剂掺量percentage of chemical admixture 外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。

混凝土配合比设计——试算法

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

现代混凝土配合比全计算法设计软件使用说明

现代混凝土配合比全计算法设计软件使用说明混凝土配合比设计是混凝土材料科学和工程应用的基础。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、自密实自流平混凝土和商品混凝土等。以强度(水灰比定则)为基础的传统配合比设计方法不能满足现代混凝土的要求。作者提出的"全计算法"是以强度、工作性和耐久性为基础建立了体积相关数学模型，通过严格的推导得到用水量和砂率的计算公式。并且将其二式与水胶比定则相结合计算出混凝土各组分的配比和用量。因此称谓全计算法。全计算法的研究、应用和推广工作己近十年，广泛用于各种大型混凝土工程和近100个混凝土预拌站，取得了良好的技术经济效益。为了便于广泛应用现制作成计算机软件。国家版权局计算机软件著作权登记号2005SR00529 1.现代混凝土配合比全计算法设计模板(1) . 2.HPC混凝土配合比设计模板(2) 3..固定用水量法混凝土配合比设计模板(3) 4.卵石流态混凝土配合比设计模板(4) 一. 模板使用说明 1..模板适用范围：现代混凝土配合比全计算法设计模版(表1)适用于高性能混凝土(HPC)、高强混凝土(HSC)、流态混凝土(FLC)、泵送混凝土、引气混凝土和商品混凝土、自密实自流平混凝土，防渗抗裂混凝土、细砂混凝土、以及其他现代混凝土。 2.有关参数的变化范围：模板(1)中红色的数值是使用者根据混凝土施工工程的设计要求和混凝土原材料的性能指标应输入的设计参数(共12项)。相关参数输入后，模板中自动生成混凝土系列配合比。 (1)..混凝土配制强度 fcu.p≥fcu.0+1.645σ 或 fco.p=fcu.0+10 (Mpa)

普通混凝土配合比设计规程《JGJ 55-2011》

普通混凝土配合比设计规程《JGJ 55-2011》 3 基本规定 3.0.1 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。 3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。 3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。 3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。表3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量(kg/m3) 素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土 0.60 250 280 300 0.55 280 300 300 0.50 320 ≤0.45330 3.0.5矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。表3.0.5-1 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥粉煤灰≤0.40≤45≤35 ＞0.40 ≤40≤30 粒化高炉矿渣粉≤0.40≤65≤55 ＞0.40 ≤55≤45 钢渣粉－≤30≤20 磷渣粉－≤30≤20 硅灰－≤10≤10 复合掺合料≤0.40≤60≤50 ＞0.40 ≤50≤40 注：①采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥之外的通用硅酸盐水泥时，混凝土中水泥混合材和矿物掺合料用量之和应不大于按普通硅酸盐水泥用量20%计算混合材和矿物掺合料用量之和； ②对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5％； ③复合掺合料中各组分的掺量不宜超过任一组分单掺时的最大掺量。表3.0.5-2 预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥粉煤灰≤0.40≤35≤30 ＞0.40 ≤25≤20

高强混凝土配合比设计方法及例题

高强(C60)混凝土配合比设计方法[1] 基本特点： 1）每立方米混凝土胶凝材料质量480±20kg； 2）水泥用量不低于42.5级，每立方米水泥质量不超过400kg； 3）砂率0.38~0.40，砂率尽量选小些，以降低粘度； 4）使用掺合料取代部分水泥，宜矿渣（10%~20%）与粉煤灰（10%~15%）复掺； 5）优先选用聚羧酸减水剂，并复配有相容性良好缓凝剂与消泡剂； 6）粗骨料粒径不应大于31.5mm，如果强度等级大于C60，其最大粒径不应大于25mm；7）粗骨料的针片状含量不宜大于5.0%； 8）粗骨料的含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%； 9）细骨料的细度模数宜大于2.6； 10）细骨料含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。

3 基本规定 3.0.1混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。 3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。 3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。表3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量 3.0.5矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。表3.0.5-1钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量注：①采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥之外的通用硅酸盐水泥时，混凝土中水泥混合材和矿物掺合料用量之和应不大于按普通硅酸盐水泥用量20%计算混合材和矿物掺合料用量之和； ②对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5％； ③复合掺合料中各组分的掺量不宜超过任一组分单掺时的最大掺量。

全计算法HPC配合比设计

全计算法HPC砼设计（刘良亚整理于2008-4-11）Hpc配合比设计的理论基础为王栋民、陈建奎教授研究发展的hpc配合比设计全计算法。 2.1Hpc配合比设计的基本原则满足工作性的情况下，用水量要小满足强度的情况下，水泥用量小，细掺量多材料组成及用量合理，满足耐久性及特殊性能要求掺加新型高效减水剂，改善与提高砼的多种性能。 2.2全计算法配合比设计的技术基础砼各种组成材料（包括固、液、气三相）具有体积加和性；石子的空隙由干砂浆来填充；干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气所组成。该模型假定砼总体积为1m3（1000L），由水、水泥、细掺料、空气、砂、石部分组成，对应的体积分别为vw. Vc. Vf. Va.vs.vg.,浆体体积（Ve）=Vw+vc+vf+va，vs+vg（骨料体积）=1000-ve；干砂浆体积（ves）=vc+vf+va+vs.在HPC配合比计算时，式中ve和ves应根据原材料及施工现场具体确定，理论值可作为参考。 □C50HPC配合比设计实例我们假定ve=350；ves=460，砼含气量4%。原材料采用P.O42.5低碱水泥，细集料采用渭河Ⅱ区中砂，细度模数2.8，粗集料为二级级配碎石，最大粒径25mm；外加剂为聚羟酸高效减水剂，试验减水率26%，掺量（1.0%×胶体材料用量）；各原材料经检验符合（客运专线高性能砼暂行技术条件）要求。 3.1配制强度=50+1.645*6=60MPa fcu。p——砼试配强度（mpa）； fcu。0——砼设计强度（mpa）；ó——强度标准差（mpa）； 3.2水胶比=1/（（60/0.48*42.5*1.09）+0.52）=0.31 A B―――回归系数; 回归系数AB资料显示以下取值都有人用过，而且更倾向于后者，实际上水胶比很大程度

普通混凝土配合比设计讲义

第七讲普通混凝土配合比设计一、与混凝土有关的基本概念 1.混凝土—用水泥、砂、石、掺合料、水以及外加剂按设计比例配制，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土称为普通混凝土，简称混凝土。它是一种原料易得、施工便利、具有较好耐久性和强度的建筑材料。 2.混凝土标号—是指混凝土按标准方法成型，标准立方体试件（200mm×200mm×200m）在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度大于90%）养护28d所得的抗压强度值，单位为kgf/cm2（以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值，三个测值中的最小值与较大值之差超过较大值20%时，舍去最小值，以剩余的两个测值的平均值作为该组试件的抗压强度值）。 3.混凝土强度等级—是指混凝土按标准方法成型、标准立方体试件（150mm×150mm×150mm）在标准养护条件下（温度20±2℃，相对湿度95%以上）养护28d所得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，以C与立方体抗压强度标准值MPa （N/mm2）表示。如：混凝土立方体抗压强度标准值ｆｃｕ，ｋ＝20MPa，其强度等级表示为C20。（混凝土立方体抗压强度以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。当三个测值中的最大值或最小值与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值做为该组试件的抗压强度测定值，当最大值或最小值与中间值的差值均超过中间值

的15%时，则该组试件的抗压强度测定值无效。） 4.混凝土强度等级与混凝土标号的换算。混凝土强度等级＝混凝土标号÷10－2 5.混凝土立方体试件抗压强度换算系数。 6．混凝土强度与齡期的关系龄期—是指混凝土强度增长所需的时间。强度与龄期的关系，在标准养护时：R3→40%R28； R7→60～70%R28； R28达到设计强度。 7.砂率砂率是指混凝土中砂在骨料（砂及石子）总量中所占的质量百分率。影响砂率的一般因素为： ⑴砂率随粗骨料的粒径增大而减小；随粒径减小砂率应增大。 ⑵细砂时砂率小，粗砂时砂率应增大。 ⑶卵石时砂率小，碎石时砂率应加大。 ⑷水灰比小时砂率小，水灰比增大时砂率应增大。

现代混凝土配合比设计-全计算法

现代混凝土土配合比设计------全计算法传统混凝土配合比设计方法(如绝对体积法和假容重法),是以强度为基础的半定量计算方法,不能全面满足现代混凝土的性能要求,现代混凝土配合比计算方法是以工作性、强度和耐久性为基础建立数学模型，通过严格的数学推导的到混凝土的用水量和砂率的计算公式，并将此二式与水灰（胶）比定则相结合能计算出混凝土各组分（水泥、细掺料、砂、石、含气量、用水量和超塑化剂掺量等）之间的定量关系和用量。用于流态混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、商品混凝土以及防渗抗裂混凝土等现代化混凝土的配合比设计。（一）高性能混凝土配合比全计算法设计高性能混凝土（HPC）与高强混凝土（HSC）和流态混凝土（FLC）最显著的差别就是混凝土配合比考虑工作性、强度和耐久性，其配合比设计的基本原则是：（1）满足工作性的情况下，用水量要小；（2）满足强度的情况下，水泥用量少、细掺料多掺；（3）材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求；（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。因此，HPC的配合比设计比HSC和FLC更为严格合理，图--1表示各种材料类型的混凝土配合比分区范围，无论采取什么方法设计，HSC、FLCHE和PLC（塑性混凝土）的配合比在一个范围之内，而HPC在AB线附近，由此证明HPC的配合比设计必须严格、精确和合理。图1 混凝土配合比组成图一、强度与水灰（胶）比的关系混凝土配合比设计是混凝土材料学中最基本而又最重要的一个问题，早在1919年Duff Ａbrams（D.艾布拉姆斯）就发表了混凝土强度的水灰比定则：“对于一定的材料，强度仅取决于一个因素，即水灰比。”这一定则可用下列公式表示： σc=a/b1.5（W/C）式中:σ c----一定龄期的抗压强度

混凝土配合比设计新法(全计算法)-陈建奎

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一.现代混凝土概念或理念二.配合比全计算法设计的数学模型三.砂率和用水量计算公式四.混凝土配合比设计步骤五.配合比设计工程应用实例六.结论一.现代混凝土概念或理念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。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： (1)满足工作性的情况下，用水量要小； (2)满足强度的情况下，水泥用量少，多掺细掺料； (3)材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求； (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。

配合混凝土配合比组成图二. 图1 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混即假定容重法和(的问题。以强度为基础的传统配合比设计方法已不能满足现代混凝土配合比设计的要求。现代混)绝对体积法凝土配合比“全计算法”设计是以“工作性、强度和耐久性”为并推导出混凝土用水量和砂率的计算基础建立的普适数学模型，比定则相结合就能实现混凝土配(灰)公式。进而将此二式与水胶全计算法的创建和推广合比和组成的全计算，故称谓全计算法。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“现代混凝土配合期在总结混凝土工程应用实践的基础上编制了国家版权局计算机软件著作权登记号比全计算法设计软件”(。这样使“全计算法”更加实用化、科学化和智能2005SR00529)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。 2 1.现代混凝土的数学模型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： F(x)=a+bx+cx+fx+gx+hx+ix+jx 7412635(1)

C25普通混凝土配合比设计说明

C25普通混凝土配合比设计说明一、设计所依据的试验规程及规范：《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011 《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005 《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005 《公路工程岩石试验规程》JTG E41-2005 《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007 《混凝土外加剂》GB 8076-2008 《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011 二、设计要求： C25普通混凝土的配合比设计应满足：施工要求的工作性、结构要求的力学性能；体积稳定性能和混凝土结构在所处环境条件下要求的耐久性，设计坍落度120-160mm，能满足混凝土结构工程的要求，确保其施工要求的工作性，体积稳定性，耐久性和设计强度等级要求。主要应用桥涵工程墩台基础、台身、台帽、墙身基础、排水工程等。三、原材料情况： 1．粗集料：采用接山镇前寨子砂石料厂生产的碎石、规格为5-10mm：10-20mm：16-31.5mm，比例为（30%：50%:20%）。 2．细集料：采用接山镇前寨子砂石料厂生产的河砂，规格为Ⅱ级中砂。 3．水泥：山东鲁珠集团有限公司生产的P.O 42.5水泥。 4. 外加剂：长春北华建材有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，掺量0.9%，减水率初选15%。 5．水：饮用水。四．初步配合比确定 1．确定混凝土配制强度：已知设计强度等级为25Mpa，无历史统计资料，查《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011表4.0.2查得：标准差σ=5.0 Mpa ?cu,0= ?cu,k+1.645σ= 25+1.645×5.0=33.225MPa 2．计算水泥实际强度（?ce）已知采用P.O 42.5水泥，28d胶砂强度（?ce）无实测值时,可按下式计算：水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，也可按表

《普通混凝土配合比设计规程》配合比计算案例-C30

《普通混凝土配合比设计规程》配合比计算案例某高层办公楼的基础底板设计使用C30等级混凝土，采用泵送施工工艺。根据《普通混凝土配合比设计规程》（以下简称《规程》）JGJ 55的规定，其配合比计算步骤如下： 1、原材料选择结合设计和施工要求，选择原材料并检测其主要性能指标如下：（1）水泥选用P.O 42.5级水泥，28d胶砂抗压强度48.6MPa，安定性合格。（2）矿物掺合料选用F类II级粉煤灰，细度18.2%，需水量比101%，烧失量7.2%。选用S95级矿粉，比表面积428m2/kg，流动度比98%，28d活性指数99%。（3）粗骨料选用最大公称粒径为25mm的粗骨料，连续级配，含泥量 1.2%，泥块含量0.5%，针片状颗粒含量8.9%。（4）细骨料采用当地产天然河砂，细度模数 2.70，级配II区，含泥量 2.0%，泥块含量0.6%。（5）外加剂选用北京某公司生产A型聚羧酸减水剂，减水率为25%，含固量为20%。（6）水选用自来水。 2、计算配制强度由于缺乏强度标准差统计资料，因此根据《规程》表4.0.2选择强度标准差σ为5.0MPa。表4.0.2 标准差σ值（MPa）混凝土强度标准值≤C20C25~C45 C50~ C55 Σ 4.0 5.0 6.0 采用《规程》中公式4.0.1-1计算配制强度如下：（4.0.1- 1）式中：f cu,0——混凝土配制强度（MPa）；

f cu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值（MPa）； σ——混凝土强度标准差（MPa）。计算结果：C30混凝土配制强度不小于38.3MPa。 3、确定水胶比（1）矿物掺合料掺量选择（可确定3种情况，比较技术经济）应根据《规程》中表3.0.5-1的规定，并考虑混凝土原材料、应用部位和施工工艺等因素来确定粉煤灰掺量。表3.0.5-1 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量注：1 采用其它通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计入矿物掺合料； 2 复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量； 3 在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺合料的规定。综合考虑：方案1为C30混凝土的粉煤灰掺量30%。方案2为C30混凝土的粉煤灰掺量30%，矿粉掺量10%。方案3为C30混凝土的粉煤灰掺量25%，矿粉掺量20%。（2）胶凝材料胶砂强度胶凝材料胶砂强度试验应按现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》GB/T 17671规定执行，对3个胶凝材料进行胶砂强度试验。也可从《规程》中表5.1.3选取所选3个方案的粉煤灰或矿粉的影响系数，计算f b。

浅谈自密实高性能混凝土配合比的计算方法

浅谈自密实高性能混凝土配合比的计算方法 [日期：2006-11-17] 来源：《中国混凝土网》作者：[字体：大中小] 余志武潘志宏谢友均刘宝举（中南大学土木建筑学院，湖南长沙 410075）摘要：与普通混凝土相比，自密实混凝土配合比计算涉及的因素多，除了要满足强度要求外，对工作性更有很高的要求,因此，自密实混凝土配合比与普通混凝土配合比有很大差别。自密实混凝土至今没有形成统一的设计计算方法。本文对常用的自密实高性能混凝土配合比计算方法作了简单介绍，在对自密实高性能混凝土配合比计算参数如水胶比、浆集比、粗细骨料体积等方面作了一些探讨的基础上，结合固定砂石体积计算法，对全计算法进行了改进。改进后的计算方法更能符合自密实高性能混凝土的特点并且计算简单，使用方便，该方法对自密实混凝土的配制和应用推广有一定的意义。关键词：高性能混凝土；自密实混凝土；配合比计算；配合比设计中图分类号：文献标示码：A COMMENTS ON MIX CALCULATION METHOD OF SELF COMPACTING HIGH PERFORMANCE CONCRETE Yu Zhiwu Pan Zhihong Xie Youjun Liu Baoju (Civil and Architecture College, Central South University) Abstract: Comparing with mix calculation of ordinary concrete, mix calculation of self -compacting concrete (SCC) deals with more factors. Not only the demand of st rength should be met, but also the requirements for workability should be met well, so SCC is different from ordinary concrete. Up to now, there is no uniform mix me thod of SCC. In this paper, mix calculation method in common use is introduced con cisely. Based on discussions of mix design parameters such as water binder ratio, paste aggregate ratio, and volume content of fine and coarse aggregation, and refe rred to the fixed volume content of aggregate method, the modified overall calcula tion method is presented. It can well satisfy the demands of the trait of SCC, and the application of the method is simple and convenient. The method proposed in th is paper is beneficial to the popularization of SCC .

普通混凝土配合比设计

普通混凝土配合比设计例题设计C20泵送混凝土，材料：水泥P.O42.5，中砂（筛余量25-0%），碎石（5-30mm）连续级配，减水剂YAN（参量0.8%，减水率14%）。普通混凝土配合比设计，一般应根据混凝土强度等级及施工所要求的混凝土拌合物坍落度（或工作度——维勃稠度）指标进行。如果混凝土还有其他技术性能要求，除在计算和试配过程中予以考虑外，尚应增添相应的试验项目，进行试验确认。普通混凝土配合比设计应满足设计需要的强度和耐久性。水灰比的最大允许值，可参见表1 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量表1 注：1．当采用活性掺合料取代部分水泥时，表中最大水灰比和最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量。 2．配制C15级及其以下等级的混凝土，可不受本表限制。混凝土拌合料应具有良好的施工和易性和适宜的坍落度。混凝土的配合比要求有较适宜的技术经济性。普通混凝土配合比设计步骤普通混凝土配合比计算步骤如下：（1）计算出要求的试配强度f cu,0，并计算出所要求的水灰比值；（2）选取每立米混凝土的用水量，并由此计算出每立米混凝土的水泥用量；

（3）选取合理的砂率值，计算出粗、细骨料的用量，提出供试配用的计算配合比。以下依次列出计算公式： 1．计算混凝土试配强度f cu,0，并计算出所要求的水灰比值（W/C）（1）混凝土配制强度混凝土的施工配制强度按下式计算： f cu,0≥f cu,k＋1.645σ 式中f cu,0——混凝土的施工配制强度（MPa）； f cu,k——设计的混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）； σ——施工单位的混凝土强度标准差（MPa）。 σ的取值，如施工单位具有近期混凝土强度的统计资料时，可按下式求得：式中f cu,i——统计周期内同一品种混凝土第i组试件强度值（MPa）； μfcu——统计周期内同一品种混凝土N组试件强度的平均值（MPa）； N——统计周期内同一品种混凝土试件总组数，N≥250 当混凝土强度等级为C20或C25时，如计算得到的σ＜2.5MPa，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或高于C30时，如计算得到的σ＜3.0MPa，取σ＝3.0MPa。对预拌混凝土厂和预制混凝土构件厂，其统计周期可取为一个月；对现场拌制混凝土的施工单位，其统计周期可根据实际情况确定，但不宜超过三个月。施工单位如无近期混凝土强度统计资料时，可按表2取值。 σ取值表表2 查表取σ=5N/mm则f cuo≥20 N/mm＋1.645×5 N/mm≈28 N/mm （2）计算出所要求的水灰比值（混凝土强度等级小于C60时）

混凝土配合比计算.

幻灯片1 ● 普通混凝土配合比设计混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，即： (1) 满足结构设计的强度等级要求； (2）满足混凝土施工所要求的和易性；（3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。 ● 国家标准《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ55-2000 于2001.4.1施行幻灯片2 一、混凝土配合比设计基本参数确定的原则水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。幻灯片3 二、普通混凝土配合比设计基本原理（1）绝对体积法绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。 1 01.00 =++ + + αρρρρw w s so g g c c m m m m 式中 ρc ——水泥密度（kg/ｍ3），可取2900～3100 kg/ｍ3。 ρg ——粗骨料的表观密度（kg/ｍ3）； ρs ——细骨料的表观密度（kg/ｍ3）； ρw ——水的密度（kg/ｍ3），可取1000 kg/ｍ3； α ——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，α可取为１。幻灯片4 （２）重量法（假定表观密度法）。如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。

现代混凝土配合比设计-全计算法

Ａbrams（D.艾布拉姆斯）就发表了混凝土强度的水灰比定则：“对于一定的材料，强度仅取决于一个因素，即水灰比。”这一定则可用下列公式表示： σc=a/b1.5（W/C）式中:σ c----一定龄期的抗压强度 3 a----经验常数,一般取925kg/m 该式成为混凝土配合比设计计算强度的基础,近80年来混凝土配合比设计几经发展,到目前为止最常用的两种方法是绝对体积法和假定容量法。二、混凝土的普适体积模型，混凝土是多相聚集、其组分包括：水泥、矿物细掺料、砂、石、水、空气和外加剂。我们基本观点如下：（1）混凝土各组成材料（包括固、气、液三相）具有体积加和性（2）石子间的空隙由干砂浆来填充（3）干砂浆的空隙由水来填充（4）干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气组成，根据以上观点混凝土普适体积模型建立如图---2

普通混凝土配合比设计(最新规范)

6.1.5 普通混凝土配合比设计混凝土配合比设计就是根据工程要求、结构形式和施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法有两种：一种是以1m3混凝土中各项材料的质量表示，如某配合比：水泥240kg，水180kg，砂630kg，石子1280kg，矿物掺合料160kg，该混凝土1m3总质量为2490kg；另一种是以各项材料相互间的质量比来表示（以水泥质量为1），将上例换算成质量比为：水泥∶砂∶石∶掺合料＝1∶2.63∶5.33∶0.67，水胶比＝0.45。 1.混凝土配合比的设计基本要求市政工程中所使用的混凝土须满足以下五项基本要求：（1）满足施工规定所需的和易性要求；（2）满足设计的强度要求；（3）满足与使用环境相适应的耐久性要求；（4）满足业主或施工单位渴望的经济性要求；（5）满足可持续发展所必需的生态性要求。 2.混凝土配合比设计的三个参数混凝土配合比设计，实质上就是确定胶凝材料、水、砂和石子这四种组成材料用量之间的三个比例关

系：（1）水与胶凝材料之间的比例关系，常用水胶比表示；（2）砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示；（3）胶凝材料与集料之间的比例关系，常用单位用水量（1m3混凝土的用水量）来表示。 3.混凝土配合比设计步骤混凝土配合比设计步骤包括配合比计算、试配和调整、施工配合比的确定等。（1）初步配合比计算 1）计算配制强度（f cu，o）。根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011）规定，混凝土配制强度应按下列规定确定： ①当混凝土的设计强度小于C60时，配制强度应按下式确定： f cu，o≥f cu，k＋1.645σ 式中f cu，o——混凝土配制强度，MPa； f cu，k——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值，MPa； σ——混凝土强度标准差，MPa。 ②当混凝土的设计强度不小于C60时，配制强度应按下式确定：

混凝土配合比设计计算实例JGJ552011

混凝土配合比设计计算实例（JGJ/T55-2011）一、已知:某现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级C30，施工要求坍落度为75～90mm，使用环境为室内正常环境使用。施工单位混凝土强度标准差σ取5.0MPa。所用的原材料情况如下： 1.水泥：4 2.5级普通水泥，实测28d抗压强度f ce为46.0MPa，密度ρc=3100kg／m3； 2.砂：级配合格，μf=2.7的中砂，表观密度ρs=2650kg／m3；砂率βs取33%； 3.石子：5～20mm的卵石，表观密度ρg=2720 kg／m3；回归系数αa取0.49、αb取0.13； 4. 拌合及养护用水：饮用水；试求：（一）该混凝土的设计配合比(试验室配合比)。（二）如果此砼采用泵送施工，施工要求坍落度为120～150mm，砂率βs取36%，外加剂选用UNF-FK高效减水剂，掺量0.8%,实测减水率20%，试确定该混凝土的设计配合比（假定砼容重2400 kg／m3）。

解：（一） 1、确定砼配制强度 f cu , 0 =f cuk+1.645σ=30+1.645×5 = 38.2MPa 2．计算水胶比： f b = γf γs f ce =1×1×46=46 MPa W/B = 0.49×46/（38.2+0.49×0.13×46）= 0.55 求出水胶比以后复核耐久性(为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。) 0.55小于0.60，此配合比W/B 采用计算值0.55； 3、计算用水量（查表选用）查表用水量取m w0 =195Kg /m 3 4．计算胶凝材料用量 m c0 = 195 / 0.55 =355Kg 5.选定砂率（查表或给定）砂率 βs 取33； 6. 计算砂、石用量（据已知采用体积法） 355/3100+ m s0/2650+ m g0/2720+195/1000+0.11×1=1 a b cu,0a b b /f W B f f ααα= +

高性能混凝土(HPC)全计算配合比设计的数学模型

高性能混凝土（HPC）全计算配合比设计的数学模型 [摘要] 本文在普遍适用的混凝土体积模型的基础上，经数学推导求得了HPC混凝土单方用水量W(kg/m3)计算公式和砂率Sp(%)计算公式，这两个公式揭示了混凝土组成材料内在的规律和联系。这两个公式结合传统的水灰(胶)比定则，即可定量确定混凝土各组成材料用量，实现HPC混凝土全计算配合比设计。这项研究使混凝土配合比设计从半定量走向定量，从经验走向科学。由于模型的普遍适用性，该设计方法也适用于普通混凝土、高强混凝土、流态混凝土及其它混凝土。[关键词]高性能混凝土；配合比设计；全计算；数学模型第一节对HPC的再认识在吴中伟院士《高性能混凝土》专著中比较全面地介绍了国内外学者对高性能混凝土的定义和认识1。本文作者也对高性能混凝土进行了系统的梳理和分类2。可以看出各国学者均从不同角度、不同层面阐述高性能混凝土的定义、内涵和外延。有些内容是相互交叉的，有些又是相互补充的，各国学者均突出强调了各自关注的某一或某几方面。如美国学者十分强调高强度和高耐久性（特别是高体积稳定性和低渗透性），而日本学者则似乎更关注高施工性能，当然耐久性亦是重要方面，但对高强度则不特别强调。吴中伟院士综合了各种论点后提出一个比较全面的高性能混凝土的定义。然而，究竟什么是高性能混凝土？能不能用更简单的语言给予更清楚的定义？或者能不能用清晰的图像给予更明了的描述？仍是公众关心的问题。另外，人们普遍会提出，高强混凝土与高性能混凝土在材料制备上有什么区别？是不是掺了高效减水剂和超细矿物质掺合料后，同时设计有较大的坍落度值而制得的高强混凝土就是高性能混凝土了呢？超塑化高强混凝土是不是就等同于高性能混凝土了呢？这些问题按上述对高性能混凝土的定义和认识，仍然不能给出一个简单而明了的答复。为此有必要再次对混凝土的发展给予重新的审视。最早的混凝土是一种低强度的塑性混凝土，当时密实成型设备不过关，又没有外加剂可掺，混凝土是一种高水灰比、低强度的塑性混凝土。后来振动和挤压成型工艺发展后，干硬性混凝土得以发展，这种混凝土水灰比大大降低，又通过特

普通混凝土配合比设计归纳

普通混凝土配合比设计（新规范）一、术语、符号 1.1 普通混凝土干表观密度为2000kg/m3～2800kg/m3的混凝土。（在建工行业，普通混凝土简称混凝土，是指水泥混凝土） 1.2 干硬性混凝土拌合物坍落度小于10mm且须用维勃稠度（s）表示其稠度的混凝土。（维勃稠度可以合理表示坍落度很小甚至为零的混凝土拌合物稠度，维勃稠度等级划分为5个。） 1.3 塑性混凝土拌合物坍落度为10mm～90mm的混凝土。 1.4 流动性混凝土拌合物坍落度为100mm～150mm的混凝土。 1.5 大流动性混凝土拌合物坍落度不低于160mm的混凝土。

1.6 胶凝材料混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。 1.7 胶凝材料用量混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。 1.8 水胶比混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。（代替水灰比）（胶凝材料和胶凝材料用量的术语和定义在混凝土工程技术领域已被广泛接受）二、设计方法、步骤及相关规定 2.1 基本参数（1）水胶比W/B；（2）每立方米砼用水量m w；（3）每立方米砼胶凝材料用量m b；（4）每立方米砼水泥用量m C；（5）每立方米砼矿物掺合料用量m f；（6）砂率βS：砂与骨料总量的重量比；（7）每立方米砼砂用量m S；（8）每立方米砼石用量m g。 2.2 理论配合比（计算配合比）的设计与计算基本步骤：

? 混凝土配制强度的确定； ? 计算水胶比； ? 确定每立方米混凝土用水量； ? 计算每立方米混凝土胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量； ? 确定混凝土砂率； ? 计算粗骨料和细骨料用量。（1）混凝土配制强度的确定 ? 混凝土配制强度应按下列规定确定：当混凝土设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式确定： σ645.1,0,+≥k cu cu f f （1）式中：0,cu f ——混凝土配制强度（MPa ）； k cu f ,——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值（MPa ）； σ——混凝土强度标准差（MPa ）。当设计强度等级不小于C60时，配制强度应按下式确定： k cu cu f f ,0,15.1≥ （2） ? 混凝土强度标准差应按下列规定确定：有近1～3个月同品种、同等级混凝土强度资料，且试件组数不小于30，