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＝15L/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+α⑴说明：1000LVgVsVtVkVcαWVesVe对高性能混凝土，Ve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（Vg+Vs）＝1000-Ve⑵说明：对高性能混凝土，（Vg+Vs）可按（1000-Ve）＝（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Ves＝Vc+Vf+Vk+Vs+α⑶4、混凝土试配强度fcu.p≧fcu.0+1.645σ⑷5、水胶比Bwj＝W/（C+Fa+K）＝1/｛[fcu.p/（Afce）]+B｝⑸或fcu.p＝Afce｛（1/Bwj）-B｝⑹式中，Ve—浆体体积L/m3W—用水量或水的体积kg/m3或L/m3Vc—水泥体积L/m3Vf—粉煤灰体积L/m3Vk—矿粉体积L/m3Vg—石子体积L/m3Vs—砂子体积L/m3Ves—干砂浆体积L/m3fcu.p—混凝土试配强度MPafcu.o—混凝土强度等级的标准值Mpaσ—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取值表表一混凝土强度等级﹤C20C20-C35﹥C35σ（Mpa）4.05.06.0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/m3Fa—粉煤灰用量kg/m3K—矿粉用量kg/m3fce—水泥实测强度MpaA—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》）。回归系数表表二石子品种碎石卵石JGJ/T55-96A0.480.50B0.520.61JGJ/T55-2000A0.460.48B0.070.33四、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Ves＝1000P式中，P—石子空隙率P＝（1-γgd/γg）⑺Ves＝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。Ves取值表表三石子最大粒径（mm）192531.5Ves计算值（L/m3）440426412Ves取用值（L/m3）450430420说明：表中Ves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，Vs＝Ves-（Vc+Vf+Vk+α）⑼。2、由公式⑴得，Vc+Vf+Vk+α＝Ve-W⑽。3、将公式⑽代入公式⑼得，Vs＝Ves-Ve+W⑾。4、砂子用量S＝Vsγs＝（Ves-Ve+W）γs⑿㈡、石子用量公式1、由公式⑵得，Vg＝1000-Vs-Ve⒀。2、将公式⑾代入公式⒀得，Vg＝1000-Ves-W⒁。3、石子用量G＝Vgγg＝（1000-Ves-W）γg⒂㈢、砂率计算通式Sp＝S/（S+G）＝（Ves-Ve+W）γs/｛（Ves-Ve+W）γs+（1000-Ves-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（1-ft-kt）；4、粉煤灰与水泥的体积比为Vf/Vc＝ft/（1-ft-kt）；⒄5、矿粉与水泥的体积比为Vk/Vc＝kt/（1-ft-kt）；⒅6、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＝（Ve-α）/｛1+[﹝fcu.p/（Afce）﹞+B]/[（1-ft-kt）γc+ftγf+ktγk]｝＝（Ve-α）/｛1+1/[Bw...
