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1、配合比设计1、计算方法附件中提供的matlab程序源计算结果存在问题，暂时不知道如何进行修改，因此本次的配合比计算采用手算，手算过程严格按照2013.5.16-郑文元-第十二周工作汇报2.1节规定的计算过程。下面以粉煤灰与矿粉质量比为1:2为例，提供具体计算过程，其他比例计算过程相同.1、原材料数据碎石表观密度PG=2575kgm紧密堆积密度pGr=1560kg/m3,特征直径d=15.28mm,比表面积RG=029021kg,饱和面干吸水率=03%,实际含水率Zg=0.2%；b)砂表观密度PS=2523kgm3,紧密堆积密度2仃=17121/，特征直径d=L0598mm,比表面积RS=IO.
2、34r112kg,饱和面干吸水率WS=O.3斩表面含水率Zg=O.2%；c)水泥的表观密度PC=3160kg?,2水泥强度等级值力-g=52.5MPa;d)粉煤灰的表观密度PF=2120kg11e)矿粉表观密度PK=2920kg/；f)减水剂的最佳掺量夕R=1%,减水率=25%,含水量Zr=81%。2、混凝土配合比设计采用绝对体积法计算以+丝+丝+生L+kj.0ie=l(3-1)PcPfPkPwPsPg式中：mc.mF.mnw.mstnG分别为单位混凝土中水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂、碎石用量。一一为混凝土的含气量百分数，若不使用引气型外加剂，则4、InP砂石混合体所对应的浆体体积Vp混凝土的浆
3、体由两部分组成，一是包裹骨料的浆体，二是填充骨料孔隙的浆体。Vp=APTS+Vv(3-6)式中：APr骨料平均浆体厚度，即包裹骨料的浆体厚度平均值；S为lr113骨料的总表面积，即lr113砂石混合体中砂的总表面积与石总表面积之和，计算见式(3-7)。S=砥IRs+tnG凡=*Ps%+(1-5)%RG(3-7)式中：msxInP砂石混合体中砂的质量，即加si=YsPs；机Gllr113砂石混合体中石的质量，即如=(1-ys)pc；RS一一砂的比表面积；RG石的比表面积。分别假设平均浆体厚度APT二10、20、30HnbVp是体积砂率后的函数，计算结果见图3-lo最小浆体量与砂率的关系砂率图3-
4、1最小浆体量与砂率的关系从图3-1中，可以求出当APT=IoPm时，Vp最小值VPmin=O.406/,及其对应的体积砂率，即最佳体积砂率丫队二0.36。当APr=20UIn时，VP最小值/min=0.4411,及其对应的体积砂率，即最佳体积砂率ysop=0.32。当4P=30UnI时，匕；最小值/mi*0.496m3,及其对应的体积砂率，即最佳体积砂率乂如二29。以APT=IOym时的计算值为例继续一下的计算，其他值计算方法相同。5、在In?混凝土中，浆体体积VP和骨料体积匕G由求得的111P砂石混合体对应的最少浆体匕；min和式(373)可以求得：匕，(见式(3-8)和VSG(见式(3-9
5、)o%=为+如+缆+.=Lmin(1-O018)(3-8)PcPfPkPw1+VpminVSG=吆+也=L(io.oIe)(3-9)PsPg1+%min6、InP混凝土中计算砂、石用量由求得的最佳体积砂率),和式(3-9)可求得InP混凝土中砂、石用量，见式(3-10)、式(3TI)O“S=AVs卬(1-Oie)(l+Vpmin)(3-10)机G=4(l-)J(l-0010)(l+%min)(3-11)将值带入式(370)、式(3-11)可得:ms=25230.36(l-0.01l)(l+0.406)=639.7kgmc=2575(1-0.38)(1-0.011)/(1+0.376)=1160
6、.68kg7、确定混凝土水胶比由设计的混凝土强度等级，根据式(3-12)确定水胶比Av:fPwfnw/rnB=77(3T2)几,十%J式中：aa、ah回归系数，这里分别取0.53,0.20；fb水泥28d抗压强度实测值(MPa)：力,=1.1*九*九送式中YfYs一一粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，按表3-1选用，分别取为0.85、1.00；As一一水泥强度等级值(MPa)。表3-1粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数八掺量(%)粉煤灰影响系数粒化高炉矿渣粉影响系数几01.001.00100.90-0.951.00200.80-0.850.95-1.00300.70-0.750.90
7、-1.00400.60-0.650.80-0.9050一0.70-0.85fcu,o混凝土配制强度(MPa),ym.f办+l64S;fcutk混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)；混凝土强度标准差，根据普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011)表4.0.2,取值为6MPa；根据上述公式，可得：fclo501.6456=59.87MPa，取于=60MPa/；,=LlXo.85X1.00X52.5=49.09MPaA=mli=%b0.5349.09fcu,0+4%力60+0.530.20X49.090.3998、计算l113混凝土所需的水泥用量机C、粉煤灰用量mF、矿渣用量机K、水用量相卬和
8、减水剂用量WRBF=一四一mF+nc+tn(3-13)BK=mF+mc+tn(3-14)由式(3-12)式(3-14)和式(3-9)可求得:令：A=PfPk,Pw,(4f+&)-PKPf(Av+Pcfiw)PcPw(PfPkPkPf)(3-15)=PfPPwPcVP(3T6)OC=-(3-17)A可求得：A=2120x2920xl000x(0.15+0.30)-2920x2120x(1000+3160x0.399)-3160xl000x(0.15x2920+0.30x2120)=-1.46el0B=piPkPwQc%=21202920100031600.406=7.94el27.94el21.
9、46el0=544则：mc=(-p-)CmF=PfC(3-19)m=c(3-20)机W=Me(3-21)砥=ZVmC可求得(3-22)(3-18)zwc=(l-0.15-0.3)544=299kg机尸=0.15x544=82kgm=0.3544=163kgmw=0.399503.78=217kg7叫=0.01x544=5.44kg9、配合比的调整由于实际工程中砂石骨料饱和面干吸水率(W-WG)及实际含水率(Z、ZG)不同，需要对计算配合比进行用水量、砂和石量进行调整。每立方混凝土实际用水量mw：nw-myv(l-)+msWs+mGWg-msZ5-mGZG-tnRZR(3-23)每立方混凝土实际
10、用砂量ms和实际石子用量加g.:ms=n5-(1+Z5)(3-24)tnG=tnG(1+Zc)(3-25)可求得ww=217(l-0.25)+639X0.003+11600.003-6390.002-11600.002-5.440.81=l60kgtns=639(l+0.2)=641kgwc=1160(l+0.002)=1163kg10、最终的配合比砂：石子：水泥：粉煤灰：矿粉：水：减水剂=641:1163:299：82:163:160:5.44混凝土体积：V=6412523+l163/2575+299/3160+82/2120+163/2920+160/IoOO+5.44/1200+0.01
11、=1.06m31/材料用量：砂：石子：水泥：粉煤灰：矿粉：水：减水剂=605:1098:283：77:154:151:5.137配合比的砂率为0.36,胶凝材料用量为5Mkg,水胶比为0.293。2、计算结果及分析按照十七局提供的胶凝材料比例及傅懋渊计算出的胶凝材料比例计算出一下几组配合比，详见表3-2.表3-2配合比计算结果编号水泥砂石子粉煤灰矿粉水减水剂胶凝材料水胶比（）砂率（%）1-1(1)2646601098721441414.8064810.2940.381-1(2)2836051098771541515.1375140.2930.36注：表中未注明的单位均为kg/nP编号2、4是十
12、七局提供的优化后配合比，即粉煤灰和矿粉比值分别为1:2与3:7。编号1、3、5为基于最小浆体理论的配合比方法设计的配合比，粉煤灰和矿粉的比值分别为1:2、3:7与1:8。*-1、*-2、*-3分别表示在该比例下，浆体厚度分别取IOUm、20Um和30Um时的配合比。在计算过程中，发现两点计算方法存在问题A）在计算过程中，利用绝对体积法计算出水和各胶凝材料的用量，而后再根据减水剂的减水率及材料的含水率对用水量进行修正，但却未对胶凝材料的用量进行修正，因此最后实际的水胶比应比根据规范计算的水胶比小。答：因为骨料饱和面干状态中含有的从与强度和工作性无关。所以应计算饱和面干状态的水胶比。B）计算方法将
13、浆体分为两个部分，一部分是包裹在骨料表面的浆体，另一部分为填充在骨料混合体空隙的浆体。而问题在于，当计算了包裹在骨料表面包裹的浆体后，骨料混合体空隙的体积也因此变小,若再按照原来的空隙率进行计算,则会重复计算包裹骨料的浆体,但计算中并未考虑该点。以1-3配合比为例，包裹骨料表面的浆体量为APT*sl,代入数值后可得该部分值为016n,而总的浆体量只有0.496m3可以看出重复计算的部分占浆体总量较大的比例，对结果产生较大的误差。这就是以上表格中，按照最小将体理论计算的配合比中，胶凝材料用量都偏高的原因。答：包裹骨料表面的浆体量相当于吴中伟的富余浆体量，对工作性有贡献。骨实混合体空隙不变，只是相当于被拉开。O在计算骨料总表面积时，原计算方法假定砂石混合体的体积为111但实际上砂石混合体中还含有空隙，因此在计算用量时，应当除去空隙的部分。具体修正见式3-7）o答：In?砂石混合体对应的最少浆体Vmin和111混凝土对应的最少浆体/概念并不相同，通过式（8）进行转换。
