，抗压强度为f28d=56.6MPa，首先对砂石的级配进 行调整，使混合料堆积密实度进一步提升至〇. 8275,通过计算，和易性影响系数W由0. 9928 下降至0. 9728,工作性能预测值为158mm，此时降低用水量至178L/m3,使W= 0. 9928,与原 工作性能一致，即slump= 131mm，再计算等效水泥颗粒间隙指数S= 0. 7833, 28d抗压强度 预测值为f28d= 62. 4MPa;
[0158] 过程 2:
[0159] 由于过程1的优化使抗压强度提升了约11%，先用粉煤灰替代15%的等质量水 泥，混合料堆积密实度进一步提升至0. 8304,和易性影响系数W由0. 9928下降至0. 9900， 减少用水量至176L/m3,使W= 0. 9928,保持原工作性能一致；再计算等效水泥颗粒间隙指 数S= 0. 7664, 28d抗压强度预测值为f28d= 57. 7MPa;
[0160] 过程 3:
[0161] 用粉煤灰替代25 %的等质量水泥，密实度提升至0. 8322,和易性影响系数由 0. 9928下降至0. 9900,降低用水量至174L/m3使W= 0. 9922,保持原工作性能；计算等效水 泥颗粒间隙指数S= 0. 7525, 28d抗压强度预测值为f28d= 53. 8MPa;
[0162]过程 4:
[0163] 根据粉煤灰掺量为15%和25%所对应的强度值用线性插值法估算28d抗压强度 为56. 6MPa时粉煤灰掺量约为18%，此时用粉煤灰替代18 %的等质量水泥进行计算，并调 整用水量为175L/m3计算所得结果为W= 0. 9928,与原有工作性能一致；计算等效水泥颗粒 间隙指数S= 0. 7624, 28d抗压强度预测值为f28d= 56. 6MPa，此时强度值也与参照组一致。
[0164]结论：
[0165] 对原配合比进行优化的结果是，按优化后的骨料级配配置，用水量降低20L/m3,用 粉煤灰替代18%的水泥用量，可保证原配合比的工作性能及28d抗压强度；经试验检验，优 化后的最终配合比的工作性能和抗压强度实测值为139_和57. 6MPa，预测值的误差分别 为 6. 1% 和 1.8%。
[0166] 由于采用了先进的颗粒堆积理论和严密的数理推导，并结合现场材料的实际试验 情况，建立了能够快速并且准确地预测混凝土工作性能及抗压强度的一套方法，在此基础 上建立的混凝土配合比循环优化设计方法，能够在无需后续试验情况下，仅仅通过计算机 即可算出在保证原设计工作性能及强度前提下的水泥最低使用量；由于试验次数及最终水 泥用量的大大减少，使C02、S02等有害气体的排放量也得到了明显的减少；由于工业废料 的回收利用也大大地降低了生产成本。
[0167] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种绿色混凝±配合比优化方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 根据设计要求、现有规范及工程经验确定符合性能要求混凝±配合比； (2) 原材料参数测定及混凝±性能预测模型建立； (3) 对原混凝±配合比进行循环优化设计，获得最终结果。2. 根据权利要求1所述的一种绿色混凝±配合比优化方法，其特征在于，所述步骤（2) 具体包括如下步骤： 对原材料进行参数测定，包括粉体和粗细骨料的固体颗粒粒径分布及其体积含量比， 通过数理方法确定固体颗粒各粒级的剩余堆积密实度； 根据可压缩堆积模型（CompressiblePackingModel)计算混合料的堆积密实度及孔 隙率； 引入和易性指标的影响系数W，通过试验确定W与新拌混凝±和易性的关系模型；引入 新的概念一一水泥颗粒密度系数S，并通过试验确定S与硬化混凝±性能指标的关系模型； 基于W上=点建立适用于该原材料的新拌混凝±和易性性能模型及硬化混凝±性能 模型。3. 根据权利要求1所述的一种绿色混凝±配合比优化方法，其特征在于，所述步骤（3) 具体包括如下步骤： ① 通过调整各粒级粗细骨料的体积含量比，使混合料的堆积密实度达到最密实状态， 并计算密实度及孔隙率； ② 根据密实度的变化来调整需水量进而调整和易性指标的影响系数W，使之与设计和 易性要求的W-致； ⑨通过计算得到S值发生的变化，加入工业废渣代替水泥来降低S值； ④回到步骤②继续进行循环调整，直至S值逼近至设计的S值，得到最终优化的配合 比。4. 根据权利要求3所述的一种绿色混凝±配合比优化方法，其特征在于：所述的工业 废渣为粉煤灰或矿渣或粉煤灰和矿渣的混合物。5. 根据权利要求2所述的一种绿色混凝±配合比优化方法，其特征在于：所述混合料 堆积密实度由可压缩堆积模型计算，公式如下：bu=l-(l-di/dj')i'5。 其中at-一为混合料的计算堆积密实度； Yi一一为i粒级颗粒的体积分数； Pi--为i粒级的剩余堆积密实度，是颗粒粒级特征值； K一一为压实指数，与堆积形式有关，根据CPM模型对K值的取值要求，当堆积形式为湿 堆积时，取K= 6. 7,本技术方案由于混凝±混合料堆积为湿堆积，估取K= 6. 7 ; 丫i一一为i粒级为主时整个混合料的虚拟堆积密实度； 一一为j粒级颗粒对粒级为i粒级颗粒所产生的松动效应系数；bij-为i粒级颗粒对j粒级颗粒所产生的附壁效应系数； 工业废渣等粉体用激光粒度仪测量各粒级颗粒的体积分数yi，砂和碎石的各粒级体积 分数yi用砂石筛分机筛分后测得，W该颗粒的粒级区间决定该颗粒的特征粒径，计算公式 为： logio(di) = [logi〇(d",)+logi〇(d"J]/2 粉体材料的ei确定；在测出材料各粒级的di和yi后，通过最小需水量法测得每种材 料的实际堆积密实度at，再通过上述公式反算01，该里假设011 =…=0j,=…=0mi= 砂石的0i确定；将砂石进行筛分后，用排水法对各粒级颗粒的实际堆积密实度进行测 定，进而确定为0i。6. 根据权利要求5所述的一种绿色混凝±配合比优化方法，其特征在于：所述工业废 渣为粉煤灰和矿渣的混合物时，粒级有重叠，故粉体材料的粒级di和yi必须按照下式计 算；式中： 挺-为复合后的第i粒级的颗粒体积分数； yy-为第j种材料的第i粒级的颗粒在该材料中的体积分数； r,.-为第j种材料在复合材料中所占的体积比例； 目r-为复合后的第i粒级的剩余堆积密实度； 0U-为第j种材料在i粒级的颗粒的剩余堆积密实度。7. 根据权利要求2所述的一种绿色混凝±配合比优化方法，其特征在于：还包括和易 性影响系数W= ^哥日等效水泥颗粒间隙系数3 其中，Vp为单位体积混合物 内固体颗粒所占体积，V=Vp+V，，V，为单位体积混合物内水所占体积；觀为等效水泥颗 粒在总固体颗粒体积中所占的比例，铅为由其它固体颗粒所提供的空间中等效水泥颗 粒所能占有的最大体积分数；可由W下公式计算所得，Kb=Km可由附录1代码计算堆积密实度时同时计算得出，而K。。。由W下公式得出，式中 Kb-为胶凝材料颗粒的总压实指数； Km-为粒级为i的胶凝材料颗粒的压实指数； K。。。一为水泥颗粒的总压实指数； r。一为矿物渗合料颗粒占所有固体颗粒中的体积分数； r。?-为水泥颗粒占所有固体颗粒中的体积分数； -为第i粒级中水泥颗粒占胶凝材料颗粒总量的比例；yim-为第i粒级中矿物渗合料颗粒占胶凝材料颗粒总量的比例； Am-为胶凝材料的活性系数，粉煤灰渗量小于等于20 %时取0. 7,大于20 %小于等于 30%取0. 6,大于30%小于等于40%取0. 4,大于40%小于等于50%取0. 25。
【专利摘要】本发明公开一种绿色混凝土配合比优化方法，包括如下步骤：(1)根据设计要求、现有规范及工程经验确定符合性能要求混凝土配合比；(2)原材料参数测定及混凝土性能预测模型建立；(3)对原混凝土配合比进行循环优化设计，获得最终结果。该方法由于采用了先进的颗粒堆积理论和严密的数理推导，并结合现场材料的实际试验情况，建立了能够快速并且准确地预测混凝土工作性能及抗压强度的一套方法，在此基础上建立的混凝土配合比循环优化设计方法，能够在无需后续试验情况下，仅仅通过计算机即可算出在保证原设计工作性能及强度前提下的水泥最低使用量。
【IPC分类】C04B28/00
【公开号】CN104926219
【申请号】CN201510334304
【发明人】龙武剑, 陈瑾祥, 时金广, 邢锋, 王卫仑, 方晓亮
【申请人】深圳大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月16日