技术领域本发明属于土木工程材料科学领域的科学技术，涉及一种配合比设计方法，特别是早强自密实混凝土配合比设计方法。
背景技术：
自密实混凝土拌合物具有较好的工作性能，能够在不经振捣或少振捣的情况下依靠自身重力流平并充满模型和包裹钢筋。鉴于自密实混凝土的优点，它不仅被用于一些大型的难以用普通混凝土浇筑的工程中，而且渐渐地被应用于预制建筑混凝土构件或制品及预应力预制混凝土生产上。在预制制品中引入自密实混凝土，可以减少施工的噪音，降低工人的劳动强度，提高施工质量，保证产品质量，增加结构设计的自由度，更加符合节能环保的要求。为了满足预制制品的要求，需配制工作性能好、早期强度高、胶凝材料用量少、成本低的自密实混凝土，难点在于如何得到合理的配合比计算方法。设计自密实混凝土的方法有很多种，还没有统一的配合比设计方法，使用较多的配合比设计方法主要有：全计算法，绝对体积法，改进全计算法，参数法，简易配合比设计方法和骨料比表面法等。其中全计算法计算得到的砂率和胶凝材料用量偏低，难以满足自密实的要求，不宜在自密实混凝土配合比的计算中使用；绝对体积法是应用最广的配合比设计方法，不仅可以保证强度而且工作性能好，但是计算得到的自密实混凝土所用胶凝材料的量较多，耐久性能不好；改进全计算法是对全计算法进行的改进，砂率计算采用固定砂石体积法得到，配合比的参数可全部定量计算，但胶凝材料用量仍然偏低；参数法通过控制四个参数来控制材料的质量，需要根据具体材料具体确定参数的取值，原材料性能变化时，参数的取值需进行调整；简易配合比设计方法认为混凝土的强度全部由水泥提供，产生误差，虽然方法简单易行，但是只适于配制中低强度的混凝土；骨料比表面法计算得到的自密实混凝土的包裹性能和抗离析性能较好，但是计算程序较为繁琐。
技术实现要素：
技术问题：本发明提供一种早强自密实混凝土及其配合比设计方法，此方法配制的自密实混凝土具有工作性能好，早期强度高，胶凝材料用量少，成本低的优点。由于配合比设计方法中使用了预测模型，避免了大量的实验操作，准确性高，可靠性好。技术方案：本发明的早强自密实混凝土采用如下配合比重的原料均匀拌合而成：水泥320～400kg/m3；粉煤灰20～50kg/m3；矿渣20～50kg/m3；石灰石粉20～50kg/m3，砂750～800kg/m3，粗骨料900～950kg/m3，减水剂1％，水155～165kg/m3。本发明的早强自密实混凝土配合比设计方法，包括以下步骤：1)测定原材料的表观密度和化学组成，测定骨料的表观密度和骨料级配；2)选取V石和V砂，计算砂浆包裹层厚度和净浆包裹层厚度，如果由选取的V石和V砂计算得到的包裹层厚度不在合适的包裹层厚度范围内，需进行合适的调整，重新选取V石和V砂；3)建立蒸养砂浆脱模强度预测模型，确定水泥和矿物掺合料的掺量；4)根据绝对体积法计算每立方米自密实混凝土中粗骨料的质量、砂的质量、胶凝材料的总质量及水的质量；5)根据减水剂的质量和减水剂的减水率，确定实际用水量；6)根据自密实混凝土的试配结果，确定石灰石粉的掺量，但石灰石粉的掺量控制在10wt％以内；7)将制备成型的自密实混凝土放到蒸汽快速养护箱中养护14h，得到早强自密实混凝土。本发明方法的步骤2)中采用下式计算砂浆包裹层厚度和净浆包裹层厚度：Vg＝1/(1/(1-0.453)+b石*H砂浆*198.4)式中：b石为石子系数，一般取1.0；Vg为石子的体积；H砂浆为砂浆包裹层厚度。Vs＝1/(1/(1-0.442)+b砂*H净浆*2557.44)式中：b砂是砂子系数，一般取1.0；Vs为砂子的体积；H净浆为净浆包裹层厚度。本发明方法的步骤3)中采用的：预测模型公式如下：式中：为浆体脱模强度的1-AGO序列的模拟值；W/B2(1)(k+1)ρBD3(1)(k+1)和分别为水胶比、堆积密度和C-S-H与未水化颗粒体积比的1-AGO序列；k为试验样品序号。本发明方法的步骤4)中采用的绝对体积法计算公式如下：mg＝Vg×ρg式中：mg为粗集料质量；Vg为粗集料体积；ρg为粗骨料密度。ms＝Vs×ρs，其中Vs＝(1-Vg)*Фs，式中：ms为砂的质量；Vs为砂的体积；ρs为砂的密度；Φs为砂率。mb＝(Vp-Va)/(1/ρb+(mw/mb)/ρw)，其中Vp＝1-Vg-Vs，ρb＝1/(β/ρm+(1-β)/ρc)，mw/mb＝(0.42fce(1-β+β×γ))/(fcu，0+1.2)，fcu，0≥fcu，k+1.645σ式中：mb为胶凝材料总质量；Vp为浆体体积；ρb为胶凝材料表观密度；ρm为掺合料表观密度，ρc为水泥表观密度，β为掺合料的掺量，γ为矿物掺合料的胶凝系数，fcu，0为混凝土配制强度，fcu，k为设计强度等级值，fce为混凝土实测强度。mw＝mb×(mw/mb)式中：mw为水的质量；mw/mb为水胶比。本发明方法的步骤5)中的实际用水量计算公式如下：mw’＝mw-所掺减水剂的减水率式中：mw’为实际用水的质量。有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：1、本发明是在绝对体积法的基础上进行的改进，由于考虑了净浆和砂浆包裹层厚度，配制得到的自密实混凝土的包裹性能较好。2、本发明中采用蒸养砂浆脱模强度的预测模型，避免了大量的实验操作，准确性高，可靠性好。3、与传统的配合比设计方法相比，本发明考虑减水剂的减水率，使得用水量减少，自密实混凝土的自收缩性能得到改善，耐久性能得到提高。4、本发明的最终配制中使用石灰石粉，有效的改善自密实混凝土的工作性能和强度特征。5、本发明中采用合适的养护制度和设计方法，使得配制的自密实混凝土能够满足预制构件的要求。附图说明图1为自密实混凝土的坍落扩展度试验结果，图2为自密实混凝土的强度测试结果，图3为蒸汽养护制度，具体实施方式胶凝材料符号分别为：CI为南京江南小野田公司生产的P·II42.5水泥；FAI为一级粉煤灰；S95为S95级矿渣粉；LP为纯度大于90％的石灰石粉。1)测定原材料的表观密度和化学组成，测定骨料的表观密度和骨料级配。表1原材料的表观密度/g/cm3表2原材料的化学组成/％表3砂的颗粒级配表4粗骨料的颗粒级配2)选取V石和V砂。Vg＝1/(1/(1-0.453)+b石*H砂浆*198.4)式中：b石为石子系数，一般取1.0；Vg为石子的体积；H砂浆为砂浆包裹层厚度。Vs＝1/(1/(1-0.442)+b砂*H净浆*2557.44)式中：b砂是砂子系数，一般取1.0；Vs为砂子的体积；H净浆为净浆包裹层厚度。自密实混凝土的砂浆包裹层厚度为4.8～6.1mm，净浆包裹层厚度为37～45μm，选取V石＝0.35，Φs＝0.45，由上式计算可得砂浆包裹层厚度为5.6mm，净浆包裹成厚度为40μm，满足要求。3)建立蒸养砂浆脱模强度预测模型，确定水泥和矿物掺合料的掺量；根据蒸养砂浆脱模强度预测模型得到砂浆的强度值，根据所得强度值，选取最佳胶凝材料组合。据此得到粉煤灰的最佳掺量为6％左右，矿渣粉的最佳掺量为10％左右，粉煤灰和矿渣粉双掺效果较好。4)根据绝对体积法计算每立方米自密实混凝土中粗骨料的质量、砂的质量、胶凝材料的总质量及水的质量。表5各组分原材料的质量5)根据减水剂的质量和减水剂的减水率，确定实际用水量；表6实际用水量6)根据自密实混凝土的试配结果，确定石灰石粉的掺量，经试配得石灰石粉的最佳掺量为10％表7自密实混凝土配合比7)将制备成型的自密实混凝土放到蒸汽快速养护箱中养护14h，得到早强自密实混凝土。