料的配合比，同时将不同密堆积状态对应的材料配合比与拌合物 预期的自密实性能等级建立联系，构建了一套基于使用性能为目标的自密实高性能混凝± 拌合物配合比设计方法。总体而言，本发明主要优点体现在W下几个方面：（1)本发明的配 合比设计方法从最本质的体积组成规律对各成分进行优化，不仅使各种材料的性能得W充 分利用，而且在保证拌合物及硬化混凝±具有优异性能的同时，也使成本最低；（2)本发明 的配合比设计方法掲示了材料组成的固有规律，具有广泛适用性，不仅适用于高流态混凝 ±，也适用于工作性较低的干硬混凝±，如娠压混凝±的配合比设计，更适用于原材料差异 较大的混凝±，如轻骨料混凝±拌合物的配合比设计；（3)利用经验模型和实测值相结合 确定配合比设计参数的方法，不仅有助于快速锁定目标值，而且可获得更高的设计精度，避 免了经验与实际的脱离；（4)本发明始终W实测值作为设计参数，避免了原材料变异带来 的不利影响，保证了设计精度；（5)本发明中的水胶比计算模型与《JGJT283-2012自密实 混凝±应用技术规程》和《JGJ55-2011普通混凝±配合比设计规程》推荐的水胶比计算模 型相比，更能适应水泥强度等级的影响，计算结果更接近实际；（6)本发明的拌合物配合比 设计方法在材料选择过程中较好地完成了对组分的优化和性能控制，总体设计步骤和思路 清晰、操作简便合理，避免了现有技术操作中的盲目性、减少了因反复试配调整带来时间、 人力、材料和能源浪费，因而具有更好的可操作性和实用性。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细介绍。在介绍具体实施例前，对本发明 中所用到的部分物料情况简要介绍如下。
[0020] 胶凝材料：包括42. 5级普通娃酸盐水泥和II级粉煤灰。
[0021] 42. 5级普通娃酸盐水泥为某公司产品，具体化学组成如下表所示。
[0022] 依据《GB175-2007通用娃酸盐水泥》对水泥的部分物理力学性能实测结果如下 表所不。
[0023] 依据《GB/T1596-2005用于水泥和混凝±中的粉煤灰》，II级粉煤灰部分物理性 能指标如下表所示。
[0024] 粗骨料：为石灰岩碎石，依据《JG巧2-2006普通混凝±用砂、石质量及检验方法 标准》和《GB/T14685-2011建筑用卵石、碎石》规定方法对粗骨料进行筛分试验和部分物 理性能测试，筛分结果如下表所示。
[00巧]物理性质测试结果如下表所示。
[0026] 细骨料：为天然河砂，按照《JG巧2-2006普通混凝±用砂、石质量及检验方法标 准》和《GB/T14684-2011建筑用砂》规定的方法对细骨料进行筛分和性能测试，筛分结果 如下表所示。
[0027] 物理性能测试结果如下表所示。
[0028]
外加剂：为聚簇酸高性能减水剂(江苏苏博特新材料有限公司生产的PCA? (I)簇酸高 性能减水剂)，其基本的性能参数如下表所示。
[0029] 拌合水：为日常饮用水，水质符合现行行业标准《JGJ63-2006混凝±用水标准》 对混凝±拌和用水的技术要求。
[0030] 实施例1 本实施例W具体的巧0自密实混凝±拌合物配比设计为例，自密实混凝±拌合物配合 比设计方法，具体包括W下步骤。
[0031] (1)确定性能设计目标 具体而言，本实施例具体为普通钢筋混凝±结构工程，钢筋净距为80~100mm，据此设 计3种自密实性能等级的拌合物(拌合物自密实性能用巧落扩展度表示分别达到SF1、SF2 和SF3S级的自密实混凝±的配合比)，W相同材料配制的28d抗压强度为50MPa(标准立方 体试件)为标准，同样要求自密实混凝±强度等级达到50MPa;同时要求拌合物扩展时间、间 隙通过性、粘聚性、保水性、抗离析性良好，硬化混凝±的耐久性良好，并具有最优经济性。
[0032] (2)确定自密实混凝±的配制强度和水胶比 根据步骤（1)的设计目标，首先依据现行行业标准《JGJ55-2011普通混凝±配合比 设计规程》中相关规定计算自密实混凝±配制强度/。。，。： /。。,。=50+1. 645X6. 0=59. 87MPa; 对于水胶比（mymb)按下述公式1和公式2进行计算，计算时，由于胶凝材料为42. 5级 的普通娃酸盐水泥和II级粉煤灰，考虑耐久性要求，一般取粉煤灰的取代率为20%，则按公 式2首先预估胶凝材料强度/b如下： 公式2，
然后根据公式1计算水胶比结果如下： 公式1，
[0033] (3)确定骨料的最密级配(或砂率）及不同堆积状态的空隙率 由于本实施例在骨料选择中只有一种粗骨料和一种细骨料，因而可直接按公式6计算 最密堆积状态的砂率： 公式6，
[0034] 混合料空隙率测试 W初选的目标最优砂率尸s=47. 8%为中屯、，W±5. 0%的间隔上下调整砂率组成5组不 同的骨料混合料进行堆积密度试验，不同砂率的骨料混合料堆积密度和空隙率试验结果具 体如下表所示。
[0035] 计算满足最密堆积要求的骨料混合料堆积空隙率 对上表内的实验结果(不同砂率的骨料混合料堆积密度和空隙率试验结果）进行回归 分析，结果表明当尸,=49. 1%时粗细骨料混合料可达到最密实堆积状态，相应地依据公式7 和公式8可计算骨料混合料的松散堆积空隙率K4。。.和最密堆积空隙率如下：
[0036] (4)确定胶凝材料和拌合水的用量 根据步骤（3)的计算结果可知： 满足工作性和经济性要求的胶凝材料浆体(包括胶凝材料和拌合水）的单方最小体积K,min=化也os=35.〇〇/〇 (公式 9); 满足工作性、强度和经济性平衡状态，拌合物中胶凝材料的单方最大体积 咕max=K心^s=25.3〇/〇 (公式 10)。
[0037] 自密实性能满足《JGJT283-2012自密实混凝±应用技术规程》规定的巧落扩展度 达到SF1级（550~655mm)要求的胶凝材料单方浆体体积）按公式11表示如下： 公式 11，哈"un=K^ciDs=0. 35m3; 根据公式12确定胶凝材料的单方总质量： 公式12，
根据下述公式13确定拌和水的单方总质量： 公式13，
根据下述公式14确定水泥的单方质量： 公式14，
根据下述公式15确定矿物渗合料(粉煤灰）的单方质量： 公式15，
[0038] 自密实性能满足《JGJT283-2012自密实混凝±应用技术规程》规定的巧落扩展度 达到SF3级（760~850mm)要求的胶凝材料初始总体积如下述公式16所示： 公式le，K，=K,max=化屯。s=〇. 25加3; 根据如下公式17确定胶凝材料的初始总质量： 公式17，
根据下述公式18确定拌和水的初始总体积： 公式18，
根据下述公式19确定胶凝材料的单方总质量： 公式19，
； 根据下述公式20确定拌和水的单方总质量： 公式20，
根据下述公式21确定水泥的单方质量： 公式21，
根据下述公式22确定矿物渗合料(粉煤灰）的单方质量： 公式22，
，
[0039] 自密实性能满足《JGJT283-2012自密实混凝±应用技术规程》规定的巧落扩展度 达到SF2级（660~755mm)要求的胶凝材料单方总质量如下述公式23所示： 公式23,；
根据如下公式24确定拌和水的单方总质量： 公式24，
根据如下公式25确定水泥的单方质量： 公式25，
根据如下公式26确定矿物渗合料的单方质量： 公式26，
[0040] (5)确定骨料的用量 本实施例的骨料混合料仅有一种粗骨料和一种细骨料组成。
[0041] 巧落扩展度满足自密实性能等级SF1的粗细骨料用量计算 按如下公式29确定细骨料的单方用量： 公式29，
按如下公式30确定粗骨料的单方用量： 公式30，
巧落扩展度满足自密实性能等级SF3的粗细骨料用量计算 按如下公式33确定细骨料的单方用量： 公式33:
按如下公式34确定粗骨料的单方用量： 公式34，
； 巧落扩展度满足自密实性能等级SF2的粗细骨料用量计算 按如下公式37确定细骨料的单方用量： 公式37，
按如下公式38确定粗骨料的单方用量： 公式38，
[0042] (6)确定外加剂用量 本实施例所采用的外加剂主要是一种聚簇酸高效减水剂，依据水泥的标准稠度试验， 可知该减水剂在渗率为1.2%时减水效果较好，依据公式39 (/?巧3d二巧％ )对 不同自密实性能要求的减水剂用量进行计算，具体如下： 满足SF1要求的减水剂用量：
， 满足SF3要求的减水剂用量：
满足SF2要求的减水剂用量：
[0043] (7)确定拌合水的实际添加量 需要注意的是，当所采用的外加剂为液体类型时，需要将其所含水量扣 除，本实施例中所采用的聚簇酸高效减水剂的固含量为20%，据此依据公式40 (m%，= ^ -货)）计算不同性能要求下的实际用水量％，具体如下： 满足SF1要求的实际用水量：
[0044] (8)实验验证配合比的设计结果 依据上述步骤（2)~步骤（7)所确定的自密实混凝±中的粗细骨料、凝胶材料、水、外加 剂等物料的具体用量，对不同性能等级要求的具体的自密实混凝±配方列