專利名稱：現(xiàn)代混凝土配制方法及現(xiàn)代混凝土配合比的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一類建筑材料——水泥混凝土的配制方法及使用該方法配制的水泥混凝土配合比。
背景技術：
本發(fā)明之前配制普通水泥混凝土的方法有兩種假定容重法和絕對體積法。配制輕集料混凝土拌和物的方法也有兩種松散體積法和絕對體積法。滲透混凝土目前還沒有準確有效的配制方法。
絕對體積法是假定混凝土拌和物組成材料絕對體積之和等于混凝土體積，求混凝土各組成材料在混凝土重量，經(jīng)過試拌調整確定混凝土配合比；假定容重法是假定混凝土拌和物的容重為已知求混凝土各組成材料在混凝土內的重量，經(jīng)過試拌調整確定混凝土配合比；普通混凝土配制方法都是建立在美國人D.A.Abrams于1918年提出的、應用至今的水灰比理論的基礎上，數(shù)據(jù)準確率低，試驗量大，配制強度低，試驗周期長，都是經(jīng)驗基礎上的總量控制。松散體積法是假定輕集料混凝土每立方的干表觀密度為其各組成材料干燥狀態(tài)下質量的總和，通過計算和查表，求出各組成材料的質量，經(jīng)過試拌調整確定混凝土配合比。

發(fā)明內容
發(fā)明目的和作用本發(fā)明建立了一種全新的混凝土配制方法，這種方法克服了假定容重法、松散體積法和絕對體積法的缺點，打破了D.A.Abrams的水灰比理論，適合高強、滲透、輕集料、泵送、噴射、道路、防護、耐火等多種水泥混凝土及各種強度等級的水泥混凝土配合比設計制造，在不改變現(xiàn)有混凝土施工工藝的情況下，通過對混凝土拌和物組成材料配合比例的優(yōu)化——包括材料重量比例和材料顆粒直徑比例的優(yōu)化，運用發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的混凝土內在規(guī)律——現(xiàn)代混凝土學口袋理論，配制出的混凝土最大理論抗壓強度可以達到水泥ISO抗壓強度4.1466倍-5.4624倍的、最大理論使用壽命可以和堅硬巖石一樣為無限長的現(xiàn)代混凝土。本發(fā)明提高混凝土的強度和耐久性，降低工程成本，簡單實用，準確可靠，強度先知，強度可控，使現(xiàn)代混凝土的推廣成為可能，擴大了混凝土的使用范圍。
名詞解釋現(xiàn)代混凝土(Modern Concerete)是用現(xiàn)代理念配制的高強度性、高耐久性、高穩(wěn)定性、高工作性、高適用性、高經(jīng)濟性、高環(huán)保性、合理材料比例的——包括合理重量比例和合理顆粒直徑比例的、以水泥為膠結物的、極大發(fā)掘了混凝土潛在能力的高技術環(huán)?；炷?；是強度、耐久性、適用性、工作性、經(jīng)濟性、環(huán)保性、可控性的和諧統(tǒng)一。合理材料比例、極大地發(fā)掘了混凝土的潛在能力、安全、低價、環(huán)保、可控、易用是現(xiàn)代混凝土的最重要特點。
現(xiàn)代混凝土根據(jù)使用功能分為滲透混凝土和非滲透混凝土；滲透混凝土又稱環(huán)保型的道路混凝土(Road Concerete)，用于修建需要透氣滲水的道路基層、道路面層或者作為聚合物浸漬混凝土的基材；非滲透混凝土又稱高性能混凝土(High Performance Concerete)或者高強度混凝土(Strong Concerete)，用于修建需要高強耐久的建筑構造物；根據(jù)拌和物稠度現(xiàn)代混凝土分為干硬性的碾壓混凝土、干稠性的強振搗混凝土、塑性的振搗混凝土(又稱泵送混凝土，再加人速凝劑則為噴射混凝土)和免振搗流動的自密實混凝土。根據(jù)骨料類型現(xiàn)代混凝土分為輕集料混凝土、普通集料混凝土和防護混凝土；砂漿為無粗集料混凝土。水泥石為微晶混凝土，即無骨料混凝土。
混凝土配制指混凝土配合比設計施工檢驗全過程?；炷僚浜媳燃粗富炷涟韬臀锱浜媳??；炷了z比即指混凝土水灰比。砂輕混凝土水膠比指有效水膠比?；炷潦┕ゐB(yǎng)護為常溫常壓下施工養(yǎng)護。
混凝土組成材料是指粗集料、細集料、水泥、各級磨細礦粉、水及低熱揮發(fā)材料?；炷林饕牧鲜侵复旨?、細集料、水泥、各級磨細礦粉及水。集料指粗集料、細集料和水泥。骨料指粗集料、細集料。外加劑一般指高效減水劑、緩凝劑、引氣劑、速凝劑、膨脹劑。
水泥指硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥、道路硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥等適用ISO679-1989試驗的硅酸鹽類水泥。
磨細礦粉是指高爐礦渣、石英砂、硅粉、硅質巖石、硅藻土、白云巖、石灰石粉、粉煤灰、固硫渣、火山灰、陶粒、磷渣、鋼渣等工業(yè)廢料或者天然材料、比表面積大于水泥比表面積2.4倍以上的加工礦粉或天然礦粉。按照由粗到細順序，磨細礦粉分為較粗磨細礦粉S1；較細磨細礦粉S2；細礦粉S3；特細礦粉S4；超細礦粉S5；……；Sn比表面積至少是Sn-1比表面積的2.4倍，n為任意正整數(shù)1，2，3，4，5，……。
低熱揮發(fā)材料是指沸點揮發(fā)點均低于攝氏80℃的材料，例如乙醚、汽油、乙醇、香蕉水、乙酸乙酯等。
本發(fā)明配制的混凝土為現(xiàn)代混凝土。普通混凝土又稱D.A.Abrams混凝土。
發(fā)明原理發(fā)明人創(chuàng)建的現(xiàn)代混凝土學口袋理論口袋本身沒有抗壓強度，干燥的糧食也沒有抗壓強度，但我們把糧食裝入口袋并使糧食密實，裝糧口袋表現(xiàn)出良好的抗壓能力，而且糧食愈密實裝糧口袋的抗壓強度愈高；當我們把不同顆粒直徑的糧食——黃豆、小米、面粉按照一定重量比例均勻混合裝入口袋時，裝糧口袋的抗壓能力最高?？诖碚摰闹饕獌热莅?.同排列等空隙定則只要材料堆積秩序相同，無論材料的粒徑如何變換，堆積材料的空隙率即相同而且是一定值。
2.混凝土材料單一粒徑定則只要同種材料最大粒徑max與最小粒徑min之比小于2.4，即max/min＜2.4，最小粒徑min材料就不能完全填充到最大粒徑max材料形成的空隙中，我們就認為這種材料為單一粒徑材料。
3.相同顆粒直徑材料堆積時的最小空隙率為26％，最大空隙率為48％(材料顆粒行列式排列時的空隙率)。
集料比表面積和集料的粒徑成反比。
水泥凝膠最致密結構時最小空隙率為26％，水泥凝膠成筋狀網(wǎng)格結構時最大空隙率為52％(珠狀網(wǎng)格結構的反白部分)。
4.現(xiàn)代混凝土填充定則為保證顆粒直徑小一級材料的完全填充，我們規(guī)定混凝土主要材料填充定則混凝土主要組成材料中，同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30％-53％，并且只有大一級材料顆粒直徑是小一級材料顆粒直徑的2.4倍以上時，小一級材料才能夠完全填充到大一級材料形成的空隙中。
大一級材料顆粒直徑是小一級材料顆粒直徑的2.4倍以上是指相鄰兩級材料顆粒直徑之比大于2.4；即Φn-1/Φn≥2.4，n為任意正整數(shù)。
強振搗混凝土集料填充定則在強振搗混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍30％-37％；并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑6.4倍以上18(7.46×2.41)倍以下時，小一級集料才能夠填充到大一級集料形成的空隙中并且空隙最小。
碾壓混凝土遵循強振搗混凝土集料填充定則。
振搗混凝土集料填充定則在振搗混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍38％-45％；并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑4.3倍以上10.6(4.37×2.41)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
自密實混凝土集料填充定則在自密實混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍46％-53％；并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的2.4倍以上5.8(2.41×2.41)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
強振搗混凝土集料填充定則、振搗混凝土集料填充定則、自密實混凝土集料填充定則稱作現(xiàn)代混凝土集料填充定則。
混凝土主要材料填充定則和現(xiàn)代混凝土集料填充定則稱作現(xiàn)代混凝土填充定則。
水膠比大于0.3小于0.42時，磨細礦粉顆粒直徑及用量遵循自密實混凝土集料填充定則；水膠比大于0.2小于0.3時，磨細礦粉顆粒直徑及用量遵循振搗混凝土集料填充定則；水膠比小于0.2時，磨細礦粉顆粒直徑及用量遵循強振搗混凝土集料填充定則；磨細礦粉使用量以現(xiàn)代混凝土集料填充定則集料空隙率取值下限為優(yōu)。
理想的混凝土粗骨料粒徑與細骨料的平均顆粒直徑有關。高強度水泥砂漿在混凝土中的“加筋”“環(huán)箍”“網(wǎng)絡”“蛋殼”效應，混凝土粗骨料強度可以低于混凝土的抗壓強度?，F(xiàn)代混凝土粗集料的最大顆粒直徑不大于鋼筋最小間距的二分之一，粗集料最大顆粒直徑不宜大于20mm，最好不大于16mm。
混凝土集料顆粒直徑比例共用區(qū)間及高效減水劑的使用，使根據(jù)混凝土拌和物稠度劃分的混凝土是相對的干硬(稠)混凝土在加入適量外加劑后，可以變成塑性或者自密實混凝土；自密實混凝土去掉外加劑后，可能就成為塑性或者干硬(稠)混凝土。
高效減水劑和水泥、拌和物溫度有一個相互適應性問題。
5.混凝土水泥凝膠結合水因水泥品種不同而有所不同?；炷了嗄z最致密結合時最小結合水水灰比為0.13013，水泥凝膠珠狀網(wǎng)格結構時最大結合水水灰比為0.35503(以后按0.36計)；混凝土水泥石形成筋狀網(wǎng)格結構的最大結合水水灰比為0.41667(以后按0.42計)。
混凝土中，水灰比大于0.36的水為游離水。游離水是影響混凝土強度和耐久性的主要原因?；炷了冶却笥?.36時，使用磨細礦粉不能增加混凝土28天強度。
水泥膠凝分子最小直徑為9.28()埃(9.28×10-10m)，即水泥膠凝分子直徑至少是水分子直徑的9.28倍?；炷了冶?.36時，水泥凝膠孔邊長為3.9()埃，使20℃混凝土水發(fā)生滲透的壓力在700Mpa以上；混凝土水灰比小于0.36時，混凝土中無游離水，不會發(fā)生堿集料反應；水泥凝膠中的水結冰溫度在零下80以下。
合理比例的混凝土水灰比小于0.42時，混凝土中水泥砂漿具有較大的容重(水泥砂漿容重2100-2600kg/m3)，混凝土黏聚性強，水泥砂漿“浮力”與粗骨料表觀密度接近，骨料不易下沉或者上浮，混凝土不離析，具有很好易密性和充填性。
水膠比0.5時，同顆粒直徑磨細礦粉替換52％以下水泥熟料，理論上不會降低水泥強度(水泥熟料已經(jīng)可以形成網(wǎng)格結構)；水膠比低于0.42時，同顆粒直徑磨細礦粉替換水泥熟料，則水泥強度相對降低——水泥組成材料比例對混凝土有影響。
6.膠灰比分配定則混凝土中，產生抗壓強度的水泥膠凝物和產生抗彎拉強度的水泥灰集料，有大致1∶1的分配比例，這個比例在一定范圍內向偏大于水泥灰集料的比例波動。用公式表達為C膠≤C灰…………………………1右下角漢字表示該水泥重量是膠凝物或者灰集料。
單位體積混凝土中，一定數(shù)量水泥作為灰集料產生一個抗彎拉強度，作為膠凝物時，產生十個抗壓強度；起“口袋”作用的產生最大抗壓強度的水泥膠凝物最大水泥用量為138kg/m3；水泥膠凝物之外的水泥，產生抗彎拉強度，起的是“口袋”填充物的“糧食”的作用，為水泥灰集料(正常用量大于等于138kg/m3)。
C膠＝138kg/m3…………………………2特別優(yōu)化的干硬混凝土，單位體積水泥用量為300kg/m3左右時，具有最大抗壓強度。無骨料混凝土具有最大的抗彎拉強度。
水泥膠凝物數(shù)量足夠時，“口袋”中的“糧食”能夠產生的最大抗壓強度Rmax與混凝土工作性調整系數(shù)A及集料的筒壓強度F成正比Rmax＝10AF………………………………3顯然，普通集料混凝土和防護混凝土集料能夠產生的最大抗壓強度遠遠大于“口袋”的強度。
7.最大堆集密度原理在合理重量比例和合理顆粒直徑比例情況下，混凝土顆粒直徑細一級材料完全填充到顆粒直徑粗一級組成材料形成的空隙中，使混凝土具有最小空隙率，最大堆集密度。用公式表達為D1＝PD1(1-eD1) …………………………4D2＝eD1PD2(1-eD2) …………………………5D3＝eD1eD2PD3(1-eD3)…………………………6……Dn＝eD1eD2eD3……eDn-1PDn(1-eDn)………………7式4—式7中D1，D2，D3，……，Dn表示顆粒直徑由粗到細的混凝土主要材料，并且任意顆粒直徑Dn-1/Dn≥2.4；n為任意正整數(shù)。
由膠灰比分配定則和最大堆集密度原理我們推出當水泥的表觀密度為2550-2750kg/m3時，干硬性混凝土水泥合理用量為280-398kg/m3；塑性混凝土水泥合理用量為348-460kg/m3；自密實混凝土水泥合理用量為398-510kg/m3。
8.混凝土拌和物體積及混凝土空隙率混凝土拌和物體積為混凝土全部組成材料表觀體積之和V砼＝VX+VY+VC+VS+VW+VH………………8良好施工情況下，混凝土的空隙為水成空隙、氣成空隙、熱揮發(fā)性材料形成的貫通空隙之和。
混凝土水成空隙體積為VW＝W-0.36S………………………………9S為合格合理磨細礦粉總重量。
混凝土氣成空隙VQ與施工人員的施工水平、混凝土材料性質有關。施工水平材料性質良好時，混凝土氣成空隙體積VQ為混凝土表觀體積的(0-1)％；施工水平材料性質一般或者較差時，混凝土氣成空隙體積VQ為混凝土表觀體積的(1.1-5)％。
滲透混凝土中，低熱揮發(fā)性材料H在混凝土中產生的貫通空隙體積與環(huán)境溫度、低熱揮發(fā)性材料H用量有關。環(huán)境溫度攝氏20℃以上時，低熱揮發(fā)性材料H在混凝土中產生的貫通空隙體積一般為Vg=LVh^f/2..................................10]]>式中Vg，貫通空隙體積，單位，升/m3；L，構件厚度(上下方向高度)單位，厘米；Vh，低熱揮發(fā)材料體積，單位，升/m3；f與混凝土試件形狀有關的混凝土常數(shù)立方體試件，f＝1.9；高徑比為2圓柱體試件，f＝1.65；高徑比為2的棱柱體試件，f＝1.6。
由于滲透混凝土常常為道路混凝土，式9中，施工厚度L往往在20cm左右，式10可以寫為Vg=10Vhf..................................11]]>滲透混凝土中，熱揮發(fā)性材料H的逸出軌跡為接近45°的折線，熱揮發(fā)性材料H的添加體積Vh一般為5-35升/m3，產生的貫通空隙體積Vg為75-500升/m3，滲透物為水時，混凝土滲水速度10-3-10厘米/秒左右。熱揮發(fā)性材料H的添加體積Vh為5-15升/m3，滲透物為水時，混凝土滲水速度10-3-10-1厘米/秒左右。
非滲透混凝土中不添加熱揮發(fā)性材料，VH＝0。
混凝土的空隙率計算公式為e砼＝(VW+VQ+Vg)/V砼×100％…………………12加入引氣劑時，混凝土空隙率中應加上引氣增加的空隙率。
9.混凝土強度方程對普通集料混凝土和防護混凝土混凝土抗壓強度是混凝土空隙率及水泥強度的函數(shù)；普通集料混凝土和防護混凝土強度方程為 m＝logf100e砼………………………………14對輕集料混凝土輕集料混凝土抗壓強度為粗輕集料能夠產生的最大抗壓強度與水泥砂漿在粗輕集料能夠產生的最大抗壓強度之上增加的抗壓強度之和；輕集料混凝土強度方程為 m＝logf100e漿………………………………16R漿≥Rmax時(木桶盛水的短木版原理)R28＝Rmax+β漿(R漿-Rmax)……………………………17如果Rmax≥R漿時R28＝R漿………………………………18顯然，式18是式17的特例。
式13-式18中R28標準養(yǎng)護條件下配制混凝土28天抗壓強度；b與水泥強度試驗試件形狀尺寸及材料比例有關的水泥常數(shù)對ISO679-1989試驗(GB/T17671-1999)，b＝4.1466；σI水泥28天ISO679-1989法實測抗壓強度；e砼配制混凝土的空隙率；m，根指數(shù)；f與混凝土試件形狀有關的混凝土常數(shù)對150×150×150mm立方體試件，f＝1.9；對直徑150mm高徑比為2圓柱體試件，f＝1.65；對棱長150mm高棱比為2的棱柱體試件，f＝1.6；Rmax粗輕集料能夠產生的最大抗壓強度；R漿單位體積水泥砂漿抗壓強度；e漿砂輕集料混凝土中水泥砂漿的空隙率；β漿水泥砂漿在配制砂輕集料混凝土中所占表觀體積比例。
如果混凝土的實際水泥用量C實小于C＝C膠+C灰，只要混凝土中水泥用量大于水泥表觀密度0.03倍kg/m3，則強度方程變?yōu)?式中C少＝C膠+C灰-C實的水泥用量，單位kg/m3。
混凝土強度方程適合任何混凝土——包括D.A.Abrams混凝土的強度計算。
10.混凝土強度增長規(guī)律標準養(yǎng)護條件下，現(xiàn)代混凝土強度增長基本遵循“倍齡136”規(guī)律；即混凝土齡期增加一倍，強度在原來基礎上增加0.136倍。用函數(shù)式表達為R2n＝1.136Rn………………………………20式1—式20中C、S、W、H分別表示近單位體積混凝土中水泥、磨細礦粉、水、熱揮發(fā)材料及其重量，e、P表示空隙率和表觀密度，R表示混凝土抗壓強度，V表示體積，n為任意正整數(shù)。
口袋理論能夠解釋混凝土學的很多未解現(xiàn)象?？诖碚撛诨炷猎O計施工過程中的運用，極大地提高了混凝土的強度和耐久性，強度先知，強度可控，擴大了混凝土的使用范圍。
發(fā)明人可以用數(shù)學方法證明口袋理論的絕大部分內容，這里略。
具體實施例方式
及內容合理的材料比例——包括合理重量比例和合理顆粒直徑比例是現(xiàn)代混凝土生產的必要條件；合理材料比例加良好施工方法和良好施工工藝構成現(xiàn)代混凝土生產的充分必要條件。
一.現(xiàn)代混凝土配制方法現(xiàn)代混凝土按照步驟1—步驟8所列方法進行配制步驟1.確定配制混凝土的品種及強度(1)根據(jù)構造物所處環(huán)境、構件設計標準、施工條件、構件截面尺寸確定配制混凝土品種無骨料混凝土施工成本大于無粗集料混凝土；無粗集料混凝土施工成本大于自密實混凝土；自密實混凝土施工成本大于振搗混凝土；振搗混凝土施工成本大于強振搗混凝土；只要施工條件允許，我們應盡可能選擇施工成本較低的混凝土。
(2)根據(jù)混凝土構件設計等級，確定混凝土設計抗壓強度R28s＝1.15Rc………………………………1---1式中，R28s混凝土設計抗壓強度；RC混凝土設計等級；步驟2.根據(jù)現(xiàn)代混凝土填充定則，選擇與混凝土相適應的優(yōu)化的主要組成材料的顆粒直徑范圍粗集料X、細集料Y、水泥C、磨細礦粉S1、S2、S3、……、水W，并確定它們的表觀密度Px、Py、Pc、Ps1、Ps2、Ps3、……、PW；選擇低熱揮發(fā)性材料H，并確定它的表觀密度PH。
混凝土主要材料填充定則混凝土主要組成材料中，同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30％-53％，并且只有大一級材料顆粒直徑是小一級材料顆粒直徑的2.4倍以上時，小一級材料才能夠完全填充到大一級材料形成的空隙中。
強振搗混凝土集料填充定則在強振搗混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍30％-37％；并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑6.4倍以上18(7.46×2.41)倍以下時，小一級集料才能夠填充到大一級集料形成的空隙中并且空隙最小。
碾壓混凝土遵循強振搗混凝土集料填充定則。
振搗混凝土(塑性混凝土)集料填充定則在振搗混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍3 8％-45％；并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑4.3倍以上10.6(4.37×2.41)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
自密實混凝土集料填充定則在自密實混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍46％-53％；并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的2.4倍以上5.8(2.41×2.41)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
以上定則稱作現(xiàn)代混凝土填充定則。
泵送混凝土常常為塑性混凝土和自密實混凝土。
水膠比大于0.3小于0.42時，磨細礦粉顆粒直徑及用量遵循自密實混凝土集料填充定則；水膠比大于0.2小于0.3時，磨細礦粉顆粒直徑及用量遵循振搗混凝土集料填充定則；水膠比小于0.2時，磨細礦粉顆粒直徑及用量遵循強振搗混凝土集料填充定則。
步驟3.確定混凝土組成材料的用量(1).運用混凝土最大堆集密度原理，確定配制近單位體積(接近一立方米)混凝土主要材料的用量在合理重量比例和合理顆粒直徑比例情況下，混凝土顆粒直徑細一級材料完全填充到顆粒直徑粗一級組成材料間形成的空隙中，使混凝土具有最小空隙率，最大堆集密度。
粗集料X＝Px(A-ex)……………………1---2細集料Y＝exPy(1-ey)……………………1---3水泥灰集料C灰＝exeyPc(1-ec)……………1---4水泥膠凝物C膠＝138kg/m3…………………1---5水泥總用量C＝C灰+C膠……………………1---6磨細礦粉S1＝exeyecPs1(1-es1)C/C灰………………1---7S2＝exeyeces1Ps2(1-es2)C/C灰………1---8S3＝exeyeces1es2Ps3(1-es3)C/C灰……1---9……Sn＝exeyeCes1es2es3……esn-1PSn(1-eSn)C/C灰……1---10S＝S1+S2+S3+……+Sn………………………………1---11水W＝eXeYeCeSPw…………………………1---12或W＝(C+S)W/C………………………………1---13S1、S2、S3、……分別為較粗、較細、細磨細礦粉、…… Sn比表面積至少是Sn-1比表面積的2.4倍，n為任意正整數(shù)。
理想的混凝土粗骨料粒徑與細骨料的平均顆粒直徑有關。細骨料的平均顆粒直徑為0.35-0.85mm時，混凝土粗骨料的平均顆粒直徑以1-6mm為優(yōu)秀，粗骨料最大顆粒直徑以不超過15mm為優(yōu)良；細骨料的平均顆粒直徑為0.86-2mm時，混凝土粗骨料的平均顆粒直徑以2-15mm為優(yōu)秀。由于我們經(jīng)常使用的細骨料細度模數(shù)在2.3-3.7之間，即細骨料平均顆粒直徑在0.35-2mm之間，混凝土粗骨料的顆粒直徑以1-15mm為優(yōu)。粗骨料最大顆粒直徑大于15mm時，根據(jù)選擇的集料空隙率，可以按照大顆粒直徑粗骨料∶米級顆粒粗骨料＝1∶(0.4-1)的重量比例，加入粒徑5-10mm(粒徑最好為2-10mm)的米級顆粒粗骨料改善粗骨料粒徑結構，使粗骨料粒徑與細骨料之間的粒徑比例關系相適宜，空隙率最小，建立骨料間優(yōu)良的粒徑比例關系。
因為有容重結合水的要求，防護混凝土使用足夠數(shù)量的磨細礦粉。
微晶混凝土中，去掉水，即為高性能水泥。
配制無粗集料混凝土時，ex＝1，式1---3為Y＝Py(A-ey)…………………………1----3---1式1---2、1---3---1中，A為混凝土工作性調整系數(shù)，A≤1；一般取A＝0.75-0.85；碾壓混凝土取A＝0.8-1；噴射混凝土取A＝0.6-0.75。
配制高性能水泥時，ex＝1，eY＝1，式1---4為C＝PC(1-ec)…………………………1----4---1W/C小于0.36時，高性能水泥的強度優(yōu)勢才能充分發(fā)揮出來。
(2).確定低熱揮發(fā)性材料H的用量滲透混凝土中，滲透速度與低熱揮發(fā)性材料H(注意扣除所含水分)的使用量成正比例關系，與環(huán)境溫度有關。環(huán)境溫度攝氏20℃以上時，低熱揮發(fā)性材料H的使用量一般為5-20升/m3，最大為40升/m3，在混凝土中產生的貫通空隙為60-500升/m3；滲透物為水時，滲水速度10-3-10厘米/秒。
步驟4.計算混凝土拌和物體積和混凝土空隙率混凝土拌和物體積為混凝土組成材料表觀體積之和。
V砼＝VX+VY+VC+VS+VW+VH………………1----14混凝土的空隙為水成空隙、氣成空隙、低熱揮發(fā)材料形成的貫通空隙之和?；炷恋目障堵视嬎愎綖閑砼＝(VW+Vg+VQ)/V砼×100％…………………1----15混凝土氣成空隙VQ與施工人員的施工水平、混凝土材料性質有關。施工水平材料性質良好時，混凝土氣成空隙體積VQ為混凝土表觀體積的0-1％；施工水平材料性質一般或者較差時，混凝土氣成空隙體積VQ取混凝土表觀體積的(2-3)％或者(3-5)％。
加入引氣劑時，混凝土空隙率中應加上引氣增加的空氣空隙率。
水成空隙體積為VW＝W-0.36S………………………………1----16S為合格合理磨細礦粉總重量。
低熱揮發(fā)性材料H產生的貫通空隙體積VgVg=10Vhf.................................1----17]]>式中Vg貫通空隙體積；Vh熱揮發(fā)性材料體積；f與混凝土試件形狀有關的混凝土常數(shù)立方體試件，f＝1.9；高徑比為2圓柱體試件，f＝1.65；高徑比為2的棱柱體試件，f＝1.6。
有引氣膨脹要求時，混凝土空隙率中應加上引氣膨脹增加的空隙率。
步驟5.應用混凝土強度方程組，計算比較混凝土28天配制抗壓強度R28、設計抗壓強度R28s，計算比較輕集料混凝土干表觀密度PSQ、要求表觀密度PSQs普通集料混凝土和防護混凝土強度方程為
m＝logf100e砼………………………………1---19輕集料混凝土強度方程為 m＝logf100e漿………………………………1---21R漿≥Rmax時R28＝Rmax+β漿(R漿-Rmax)……………………………1---22如果Rmax≥R漿時R28＝R漿………………………………1---23式1---18—式1---23中R28標準養(yǎng)護條件下配制混凝土28天抗壓強度；b與水泥強度試驗試件形狀尺寸及材料比例有關的水泥常數(shù)對ISO679-1989試驗(GB/T17671-1999)，b＝4.1466；σI水泥28天ISO679-1989法實測抗壓強度；e砼配制混凝土的空隙率；m，根指數(shù)；f與混凝土試件形狀有關的混凝土常數(shù)對150×150×150mm立方體試件，f＝1.9；對直徑150mm高徑比為2圓柱體試件，f＝1.65；對棱長150mm高棱比為2的棱柱體試件，f＝1.6；Rmax粗輕集料能夠產生的最大抗壓強度，與混凝土工作性調整系數(shù)A及輕集料的筒壓強度F成正比；R漿單位體積水泥砂漿抗壓強度；e漿砂輕集料混凝土中水泥砂漿的空隙率；β漿水泥砂漿在配制砂輕集料混凝土中所占表觀體積比例。
計算比較砂輕混凝土干表觀密度PSQ、要求設計表觀密度PSQs(普通集料混凝土和防護混凝土不需要計算比較)PSQ＝(X+Y+C+S+W)/V砼……………………………1----24若R28≥R28s并且R28接近R28s，PSQ接近PSQs并且誤差小于3％，進行下一步驟6選擇并確定外加劑。
若R28＜R28s則調整W/C或水泥等級，返回步驟2、步驟3重新配制；若R28＞＞R28s，根據(jù)膠灰比分配定則，水膠比不變，水泥實際使用量C實調整為C實＝C-300(R28-R28s)/R28…………………………1---25磨細礦粉的用量也相應調整，以使配制混凝土強度與設計強度相接近，降低工程成本。
若PSQ大于或者小于PSQs3％以上，則調整輕集料、砂、水泥、磨細礦粉的用量，使PSQ接近PSQs并且誤差小于3％。
式1---1—式1---25中X、Y、C、S、W、J、H分別表示近單位體積混凝土中粗集料、細集料、水泥、磨細礦粉、水、減水型外加劑、低熱揮發(fā)材料及其重量，e、P表示空隙率和表觀密度，R表示混凝土抗壓強度，V表示表觀體積，膠表示膠凝物，灰表示灰集料，砼表示混凝土。
對防護混凝土，磨細礦粉的比表面積可以僅為水泥比表面積的1.5倍。因為有容重及結合水的要求，防護混凝土使用較多磨細礦粉及粗骨料；特別優(yōu)化的水灰比為0.36-0.42，粗骨料粒徑40mm以上、05-10mm兩級配置，得到最大容重及結合水；若R28＞＞R28s，采用較多增加礦粉用量方法調整防護混凝土的配制強度。
步驟6.選擇合適的混凝土外加劑并確定其用量。
混凝土外加劑一般為高效減水劑。高效減水劑的用量與水泥種類、拌和物溫度、減水劑的種類有關，以混凝土拌和物達到設計坍落度或達到設計坍落擴展度用量為準繩，一次或者分為多次加入混凝土內，用量一般為水泥和磨細礦粉總用量0.3％-3％，最大可用到水泥和磨細礦粉總量5％(申請人曾用到8％高效減水劑，緩凝現(xiàn)象嚴重)，最小可以不摻。有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，可加入適量減水型復合外加劑。
步驟7.根據(jù)步驟3和步驟6，確定混凝土拌和物近單位體積理論配合比；或根據(jù)拌和物體積確定混凝土拌和物單位體積理論配合比；做試件驗證計算結果；步驟8.按照步驟7確定的合格的理論配合比換算成施工配合比施工，做混凝土試件驗證施工強度。
按照步驟1至步驟8對現(xiàn)代普通集料混凝土和防護混凝土進行的配制，計算結果和試驗結果誤差一般不超過5％，對輕集料混凝土進行的配制，計算結果和試驗結果誤差一般不超過10％。
在混凝土中加入合適表觀體積的纖維，可以得到抗彎拉、抗沖擊、抗剪、抗疲勞等性能得到極大提高的纖維混凝土。
二.現(xiàn)代混凝土拌和物配合比按照現(xiàn)代混凝土配制方法配制的現(xiàn)代混凝土由粗集料、細集料、水泥、磨細礦粉、水、低熱揮發(fā)性材料及減水外加劑中三種以上材料組成；混凝土主要組成材料間的顆粒直徑比例為大一級材料粒徑與小一級材料粒徑之比≥2.4；組成材料間的重量比例kg/m3為粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0-0.8倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0-0.8倍；水泥C用量為水泥表觀密度PC的0.02-0.8倍；較粗磨細礦粉S1用量為較粗磨細礦粉表觀密度PS1的0-0.6倍；較細磨細礦粉S2用量為較細磨細礦粉表觀密度PS2的0-0.4倍；細磨細礦粉S3用量為細磨細礦粉表觀密度PS3的0-0.4倍；特細礦粉S4用量為特細磨細礦粉表觀密度PS4的0-0.3倍；超細礦粉S5用量為更細礦粉表觀密度PS5的0-0.2倍；……；低熱揮發(fā)材料添加體積0-40升/m3；水；減水劑為水泥磨細礦粉總重量的0-5％；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入合適劑量的復合外加劑。
對強振搗混凝土，特別優(yōu)化的拌和物材料比例為(重量單位kg/m3)大一級集料是小一級集料顆粒直徑的6.4倍以上18倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.35-0.6倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.18-0.28倍；水泥C用量為200-400；較粗磨細礦粉S1用量為0-200；較細磨細礦粉S2用量為0-100；細磨細礦粉S3用量為0-60；特細礦粉S4用量為0-30；超細礦粉S5用量為0-16；……；水膠比不大于0.42的水；低熱揮發(fā)材料H添加體積0-40升/m3；減水劑為水泥礦粉總量的0-5％；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入適量的復合外加劑。
對防護混凝土，磨細礦粉的比表面積可以僅為水泥比表面積的1.5倍。因為有容重及結合水的要求，防護混凝土使用較多磨細礦粉及粗骨料；特別優(yōu)化的水灰比為0.3-0.42，粗骨料粒徑30-40mm、05-10mm兩級配置，得到最大容重及結合水；若R28＞＞R28s，采用較多增加礦粉用量方法調整防護混凝土的配制強度。
對振搗混凝土，特別優(yōu)化的拌和物組成材料比例為(重量單位kg/m3)大一級集料是小一級集料顆粒直徑的4.3倍以上10.6倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-15.6倍；粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.3-0.55倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.2-0.3倍；水泥C用量為348-460；較粗磨細礦粉S1用量為0-260；較細磨細礦粉S2用量為0-130；細磨細礦粉S3用量為0-70；特細礦粉S4用量為0-40；超細礦粉S5用量為0-20；……；水膠比不大于0.42的水；低熱揮發(fā)材料H添加體積0-40升/m3；減水劑為水泥礦粉總量的0-5％；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入適量的復合外加劑。
對自密實混凝土，特別優(yōu)化的拌和物材料比例為(重量單位kg/m3)大一級集料是小一級集料顆粒直徑的2.4倍以上5.8倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.25-0.5倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.22-0.32倍；水泥C用量為398-510；較粗磨細礦粉S1用量為0-300；較細磨細礦粉S2用量為0-160；細磨細礦粉S3用量為0-80；特細礦粉S4用量為0-40；超細礦粉S5用量為0-20；……；水膠比不大于0.42的水；低熱揮發(fā)材料H添加體積0-40升/m3；減水劑為水泥礦粉總量的0-5％；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入適量的復合外加劑。
對自密實混凝土，要特別注意混凝土的裝模速度和厚度，澆筑上層混凝土和澆筑下層混凝土之間至少要有10分鐘以上的間隔時間，澆筑厚度以小于30cm為宜。
對砂輕混凝土配合比，特別優(yōu)化的拌和物材料比例為(重量單位kg/m3)粗一級集料是細一級集料直徑的2.4倍以上；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.25-0.5倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.22-0.32倍；水泥C用量280-510；較粗磨細礦粉S1用量為0-260；較細磨細礦粉S2用量為0-130；細磨細礦粉S3用量為0-60；特細礦粉S4用量為0-30；超細磨細礦粉用量為0-15；……；水膠比(水灰比)不大于0.42的水；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.5-5％；低熱揮發(fā)性材料使用體積為0-40升/m3；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入適量的減水復合外加劑；對無粗集料混凝土，特別優(yōu)化的拌和物材料比例為(重量單位kg/m3)大一級集料是小一級集料顆粒直徑的2.4倍以上11倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.2-0.7倍；水泥C用量為500-1000；較粗磨細礦粉S1用量為0-600；較細磨細礦粉S2用量為0-300；細磨細礦粉S3用量為0-160；特細礦粉S4用量為0-80；超細礦粉S5用量為0-50；……；水膠比不大于0.42的水；低熱揮發(fā)材料H添加體積0-40升/m3；減水劑為水泥礦粉總量的0-5％；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入適量復合外加劑。
硅酸鹽類水泥加磨細礦粉加外加劑即為高性能水泥——水膠比小于0.36時，可以充分發(fā)揮出其強度優(yōu)勢的高強度水泥。
對高性能水泥，特別優(yōu)化的材料比例為(重量單位kg/m3)粗一級材料顆粒直徑是細一級材料顆粒直徑的2.4-18倍；水泥熟料、石膏、助磨劑、礦物用量為1份；較粗磨細礦粉S1用量為0.37-0.52份；較細磨細礦粉S2用量為0-0.28份；細磨細礦粉S3用量為0-0.15份；特細礦粉S4用量為0-0.08份；超細礦粉S5用量為0-0.05份；……。減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.5％-3％，和水泥熟料、石膏、助磨劑、礦物等一塊粉磨。不同粒徑細度礦粉分別粉磨，最后將制成的磨細硅酸鹽水泥熟料石膏和磨細礦粉均勻混合，制成高性能水泥。
運用口袋理論配制的硅酸鹽耐火混凝土標號高、密度大，耐火混凝土性能得到極大提高。
現(xiàn)代混凝土強度高，耐久強，一般不使用早強劑、加氣劑、防水劑、阻銹劑。
實施效果使用32.5級水泥，合格砂石料，按照現(xiàn)代混凝土配制方法配制的合理比例的高強度混凝土，最低抗壓強度也超過50Mpa；抗壓強度30Mpa以下的混凝土，32.5級水泥的最低用量可以減少到200kg/m3以下。使用42.5級水泥，合格砂石料，按照現(xiàn)代混凝土配制方法配制的合理比例的碾壓混凝土，抗壓強度可以達到150Mpa以上。62.5級水泥配制的混凝土抗壓強度可以達到200Mpa以上。
高強度混凝土的推廣，必將大大拓展混凝土使用空間，節(jié)約大量原材料和基本建設資金；滲水型環(huán)?；炷潦褂?，將極大地保護我們的生存環(huán)境?，F(xiàn)代混凝土的全面推廣，全球每年可減少碎石開采20億m3，可減少砂子開采10億m3，節(jié)約水泥10億噸，減少CO2排放約6億噸，全世界每年節(jié)約基本建設投資一萬億元人民幣以上，僅中國每年至少可節(jié)約基本建設投資三千億元人民幣。
現(xiàn)代混凝土配制方法及現(xiàn)代混凝土配合比具有下列主要特點1、混凝土強度先知，強度可控，強度可調。
2、具有合理的材料比例。相鄰兩級集料粒徑比大于2.4，較細一級集料重量應正好填充滿較粗一級集料形成的空隙——合適顆粒直徑、合適材料重量；粗集料最大顆粒直徑一般不宜大于20mm，最好不大于16mm，并且不大于鋼筋最小間距的二分之一；粗集料不要求連續(xù)級配；混凝土的高強度并不意味著混凝土中有較多的水泥用量。
3、具有很高抗壓強度。合理材料比例的32.5級水泥、普通集料配制的高性能混凝土28d抗壓強度最低也應該在50MPa以上；62.5級水泥普通集料配制的混凝土28d抗壓強度可以達到200MPa以上；62.5級水泥配制的砂輕混凝土28d抗壓強度可以達到100MPa以上。
4、具有超長耐久性。水灰比小于0.36時，混凝土不會發(fā)生水滲透；自然溫度不能使水灰比小于0.36的混凝土發(fā)生凍融破壞；現(xiàn)代混凝土空隙率低，孔徑小，滲透性低，強度高，必然是抗化學侵蝕、抗沖擊和耐磨的；水膠比小于0.42的現(xiàn)代混凝土合理使用壽命應該在200年以上。
5、具有極高穩(wěn)定性。現(xiàn)代混凝土無原始缺陷及原始裂紋，徐變收縮均較普通混凝土小，混凝土表面光滑，無氣泡水泡出現(xiàn)，亦不會出現(xiàn)過震的砂紋。
6、具有很好工作性。如具有好的流動性、黏聚性、易密性、充填性，現(xiàn)代混凝土施工更容易，更便于施工。
7、具有很高適用性。混凝土應用范圍進一步擴大，公鐵路橋梁跨度可以更長，機場跑道可以更堅固，工民用房屋可以更高，大量取代鋼結構等金屬構件，有良好低溫適應性……，高性能混凝土不會發(fā)生堿集料反應，適用范圍更大。
8、具有很高經(jīng)濟性。強度的提高、使用壽命的延長，結構斷面減小，現(xiàn)代混凝土拌和物本身并不高的成本……，同等規(guī)模的構筑物，現(xiàn)代混凝土投入成本更低、更少，為D.A.Abrams混凝土的2/3以下。
9、具有很高環(huán)保性。建設同等數(shù)量、同等規(guī)模的構筑物，高性能混凝土的水泥沙石料的用量可以減少1/3左右，達到節(jié)能降耗減排增效目的；滲透混凝土本身就是一種強調環(huán)保的混凝土。
現(xiàn)代混凝土主要特點也是本發(fā)明和D.A.Abrams混凝土的主要區(qū)別。
具體實施例方式
舉例(僅討論了立方體試件情況)本說明書舉例對混凝土氣成空隙均考慮為混凝土表觀體積的1％。
例1.用P.o42.5級水泥(58Mpa)、合格砂、石、粉煤灰S1、S2、高效減水劑，試配C110塑性高強度混凝土。
一.確定混凝土設計強度Rs28＝1.15×100＝115MPa塑性高強度混凝土二.確定混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度碎石顆粒直徑05-10mm；細度模數(shù)大于2.9中砂；水泥比表面積4.3-10.6倍粉煤灰S1，S1比表面積4.3-10.3倍以上粉煤灰S2。Px＝2750，Py＝2700，Pc＝2680，PS1＝PS2＝1900三.確定配制近單位體積(接近一立方米)混凝土主要組成材料的用量e集＝40％，A＝0.8，W/C＝0.26X＝2750×(0.8-0.4)＝1100kgY＝2700×(1-0.4)×0.4＝648kgC灰＝2680×(1-0.4)×0.42＝257kgC＝C膠+C灰＝138+257＝395kgS1＝1900×395/257(1-0.4)×0.43＝112kgS2＝1900×395/257(1-0.4)×0.44＝45kgW＝(395+112+45)×0.26＝143..5kg四.混凝土拌和物體積V砼＝0.4+0.4×6+395/2680+157/1900+0.1435＝1.014M3混凝土空隙率e砼＝[(143.5-0.36×157)÷1014]×100％+1％＝9.58％五.混凝土配制強度m＝log1.99.58＝3.521R28=4.1466×58×(1-0.09583.521)=116.97Mpa>Rs28=115Mpa]]>六.確定減水劑用量高效減水劑用量為水泥礦粉用量1.8％時，混凝土已表現(xiàn)出良好工作性，坍落度已經(jīng)超過10CM。
七.確定混凝土拌和物理論配合比X∶Y∶C∶S1∶S2∶W∶J＝1100∶648∶395∶112∶45∶143.5∶10上試件28天抗壓強度為112-121MPa，7d抗壓強度89Mpa。
例2.用P.o32.5級水泥(42.1Mpa)、高效減水劑、合格砂石料，配制C50自密實混凝土。
一.確定混凝土設計強度Rs28＝58Mpa自密實混凝土二.混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度碎石顆粒直徑05-10mm；細度模數(shù)大于2.7中砂；Px＝2750，Py＝2700，Pc＝2650；三.確定配制近單位體積混凝土主要組成材料的用量e集＝50％，A＝0.8，W/C＝0.28；X＝2750×(0.8-0.5)＝825kgY＝2700×(1-0.5)×0.5＝675kgC灰＝2650×(1-0.5)×0.52＝331kgC＝C膠+C灰＝138+331＝469kgW＝469×0.28＝131.3kg四.混凝土拌和物體積V砼＝0.3+0.5×0.5+469/2650+0.1313＝0.858m3；混凝土空隙率e砼＝131.3/858＝15.3％；五.混凝土配制強度m＝log1.915.3＝4.24996，R28=4.1466×42.1×(1-0.1534.24996)=62.3Mpa>Rs28=58Mpa]]>六.確定減水劑用量當高效減水劑加到水泥用量2％時，上述配合比坍落度已經(jīng)超過25CM，坍落擴展度已經(jīng)達到60CM。
七.確定混凝土理論配合比X∶Y∶C∶W∶J＝825∶675∶469∶131.3∶9.4對以上確定混凝土拌和物配合比，又分兩種情況裝入試模。
1.直接將拌制的6kg水泥量混凝土拌和物一次性加到一組15×15×15試模內，10分鐘后多余混凝土從試模上流出，拆模后有可見氣孔。7天強度41MPa，28天強度53MPa。
2.將拌制6kg水泥量混凝土拌和物分三次裝入15×15×15一組試模內，每次間隔5-10分鐘。裝滿試模后停5-10分鐘沿試模周邊各輕擊十下，拆模后無可見氣孔，7d強度為48MPa，28天強度為61-66MPa。
從例2可以看出，對自密實混凝土，裝模速度將影響混凝土中空氣逸出，降低混凝土強度。因此控制自密實混凝土裝模速度是自密實混凝土施工應特別重視的一個問題。
例3.用P.o42.5級水泥(50.1Mpa)、高效減水劑、合格砂石料、磨細礦粉(粉煤灰)、汽油配制C60塑性滲透混凝土，環(huán)境溫度攝氏20℃以上，滲水率0.001厘米/秒左右。
一.確定混凝土設計強度Rs28＝69Mpa滲透混凝土二.混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度碎石顆粒直徑05-10mm；細度模數(shù)大于2.7中砂；水泥比表面積4.3-10.3倍磨細礦粉S1，S1比表面積4.3倍以上磨細礦粉S2。Px＝2750，Py＝2700，Pc＝2680，PS1＝PS2＝1900，PH＝660三.確定近單位體積混凝土主要組成材料的用量e集＝40％，A＝0.8，W/C＝0.28，X＝2750×(0.8-0.4)＝1100kgY＝2700×(1-0.4)×0.4＝648kgC灰＝2680×(1-0.4)×0.42＝257kgC＝C膠+C灰＝138+257＝395kg
S1＝1900×395/257(1-0.4)×0.43＝112kgS2＝1900×395/257(1-0.4)×0.44＝45kgW＝(395+112+45)×0.26＝143.5kgH＝5升重3.3kg四.混凝土體積V砼＝0.4+0.24+395/2680+157/1900+0.1435+0.005＝1.019M3；混凝土空隙率e砼＝[(143.5-0.36×157+10×5)÷1019]×100％+1％＝14.44％五.混凝土配制強度m＝log1.914.44＝4.1598，R28=4.1466×50.1×(1-0.14444.1598)=77.3Mpa>Rs*28=69Mpa]]>六.確定混凝土減水劑用量高效減水劑用量為水泥礦粉用量2％，混凝土已經(jīng)有良好工作性。
七.確定混凝土理論配合比X∶Y∶C∶S1∶S2∶W∶J∶H＝1110∶648∶395∶112∶45∶143.5∶11∶5上混凝土試件28天抗壓強度為74-79MPa，滲水率為10-3厘米/秒。
例4.用P.o42.5級水泥(58Mpa)合格砂、石、磨細礦粉S1、S2，高效減水劑，試配C120振動碾壓混凝土。
一.確定混凝土設計強度Rs28＝1.15×120＝138Mpa振動碾壓混凝土二.確定混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度顆粒直徑05-10mm碎石40％，顆粒直徑20-40mm碎石60％(全部為05-10碎石亦可以)；中粗砂細度模數(shù)大于2.8；水泥比表面積4.3-10.3倍磨細礦粉S1，S1比表面積4.3-10.3倍磨細礦粉S2。
Px＝2750，Py＝2700，Pc＝2680，Ps1＝Ps2＝1900；
三.確定近單位體積混凝土主要組成材料的用量e集＝30％，A＝0.88，W/C＝0.24；X＝1513，其中20-40mm碎石908kg，05-10mm碎石605kg，Y＝567，C灰＝169，C＝307，S1＝56，S2＝22，W＝92.4四.混凝土拌和物體積V砼＝1.038M3；混凝土空隙率e砼＝7.1965％五.混凝土配制強度m＝log1.97.1965＝3.0748，R28=4.1466×58×(1-0.0719653.0748)=138.3Mpa>Rs28=138Mpa]]>六.確定減水劑用量高效減水劑用量為1％，混凝土已經(jīng)有良好工作性。
七.確定混凝土理論配合比X∶Y∶C∶Sl∶S2∶W∶J＝1513∶567∶307∶56∶22∶92.4∶4上述強震搗立方體試件28天抗壓強度應該在135-143Mpa之間。
例5.用P.o32.5級水泥(42.1Mpa)，合格砂、石料，高效減水劑，配制C25混凝土。
Rs28＝30Mpa；碎石顆粒直徑05-10mm；細度模數(shù)大于2.7中砂；Px＝2700，Py＝2680，Pc＝2650；e集＝35％，A＝0.80，W/C＝0.5，X＝1215kg，Y＝610kg，C灰＝2llkg，C＝349kg，W＝143.5kgV砼＝0.984M3；e砼＝18.8％；m＝4.5709，R28=4.1466×42.1×(1-0.18184.5709)=54.3Mpa>>R28s=30Mpa]]>C實＝349-300×(54.3-30)/54.3＝215kg高效減水劑用量為水泥用量2％，混凝土已經(jīng)有良好工作性。
X∶Y∶C∶W∶J＝12l5∶610∶215∶107∶4.3以上配合比28天試件抗壓強度為30-35MPa。
權利要求
1.一種全新的現(xiàn)代混凝土配制方法，其特征在于運用運用發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的混凝土規(guī)律，并按照下列步驟對混凝土進行配制(1)確定試配混凝土的品種及混凝土設計抗壓強度R28s、設計抗彎拉強度RLs；(2)運用現(xiàn)代混凝土填充定則，選擇與混凝土相適應的主要組成材料顆粒直徑范圍粗集料、細集料、水泥、磨細礦粉、水，并確定它們的表觀密度；選擇低熱揮發(fā)性材料，并確定它的表觀密度；(3)確定混凝土組成材料的用量運用混凝土最大堆集密度原理，確定近單位體積混凝土粗集料、細集料、水泥、磨細礦粉、水的重量用量；按照滲透速度確定低熱揮發(fā)性材料的使用量；(4)計算混凝土拌和物的體積和混凝土空隙率；(5)應用混凝土強度方程組，計算比較混凝土28天配制抗壓強度R28、設計抗壓強度R28s，計算比較砂輕混凝土干表觀密度PSQ、要求表觀密度PSQs若R28≥R28s并且R28接近R28s，PSQ接近PSQs并且誤差小于3％，進行下一步驟(6)，選擇外加劑；若R28＜R28s，則調整W/C或水泥等級，返回步驟(3)或者步驟(2)重新配制；若R28＞＞R28s，水膠比不變，調整水泥實際使用量，使試件強度與設計強度相接近；若PSQ大于或者小于PSQs3％以上，則調整輕集料、砂、水泥、磨細礦粉的用量，使PSQ接近PSQs并且誤差小于3％；(6)選擇合適的外加劑并確定其用量；現(xiàn)代混凝土外加劑一般為高效減水劑，高效減水劑的摻用量以混凝土拌和物達到設計坍落度或者達到設計坍落擴展度的用量為準繩，一般為水泥礦粉總用量0-5％，一次或者多次摻用；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入合適劑量的減水復合外加劑；(7)按照步驟(3)的計算、步驟(6)的實驗，確定近單位體積混凝土拌和物理論配合比，或者確定單位體積混凝土拌和物理論配合比，做混凝土試件驗證計算結果；(8)將步驟(7)確定的合格的理論配合比換算成施工配合比進行施工，做混凝土試件檢驗施工結果；
2.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)代混凝土配制方法配制的混凝土配合比，其材料組成特征在于配制的混凝土拌和物由粗集料、細集料、水泥、磨細礦粉、水、低熱揮發(fā)性材料、減水型外加劑中三種以上材料組成；其材料顆粒特征在于混凝土主要組成材料粗集料、細集料、水泥、磨細礦粉、水中，顆粒直徑大一級材料是顆粒直徑小一級材料顆粒直徑的2.4倍以上；其組成材料重量特征kg/m3在于粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0-0.8倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0-0.8倍；水泥C為水泥表觀密度PC的0.02-0.8倍；較粗磨細礦粉S1用量為較粗磨細礦粉表觀密度PS1的0-0.6倍；較細磨細礦粉S2用量為較細磨細礦粉表觀密度PS2的0-0.5倍；細磨細礦粉S3用量為細磨細礦粉表觀密度PS3的0-0.4倍；特細礦粉S4用量為特細磨細礦粉表觀密度PS4的0-0.3倍；超細礦粉S5用量為更細礦粉表觀密度PS5的0-0.2倍；……；水；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0-5％；低熱揮發(fā)性材料使用體積0-40升/m3；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入合適劑量的減水復合外加劑；
3.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)代混凝土配制方法，對強振搗混凝土和碾壓混凝土配合比，其主要組成材料特別優(yōu)化的顆粒間直徑比例特征在于粗一級集料是細一級集料直徑的6.4倍以上18倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；其組成材料重量比例kg/m3特征為粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.35-0.6倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.18-0.28倍；水泥C用量為280-400；較粗磨細礦粉S1用量為0-200；較細磨細礦粉S2用量為0-100；細磨細礦粉S3用量為0-50；特細礦粉S4用量為0-30；超細磨細礦粉為0-16；……；水膠比不大于0.42的水；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.5-5％；低熱揮發(fā)性材料使用體積0-40升/m3；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入合適劑量的減水復合外加劑；
4.根據(jù)權利要求1所述的當代混凝土配制方法，對振搗混凝土配合比，其特別優(yōu)化的主要材料間顆粒比例特征在于粗一級集料是細一級集料直徑的4.3倍以上10.4倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；其重量比例kg/m3特征為粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.3-0.55倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.2-0.3倍；水泥C用量348-460；較粗磨細礦粉S1用量為0-280；較細磨細礦粉S2用量為0-130；細磨細礦粉S3用量為0-60；特細礦粉S4用量為0-30；超細磨細礦粉用量為0-15；……；水膠比(水灰比)不大于0.42的水；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.5-5％；低熱揮發(fā)性材料添加體積0-40升/m3；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入合適劑量的減水復合外加劑；
5.根據(jù)權利要求1所述的當代混凝土配制方法，對自密實混凝土配合比，其特別優(yōu)化的主要材料間顆粒比例特征在于粗一級集料是細一級集料直徑的2.4倍以上5.8倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；其重量比例kg/m3特征為粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.25-0.5倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.22-0.32倍；水泥C用量398-510；較粗磨細礦粉S1用量為0-300；較細磨細礦粉S2用量為0-160；細磨細礦粉S3用量為0-80；特細礦粉S4用量為0-40；超細磨細礦粉用量為0-20；……；水膠比(水灰比)不大于0.42的水；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.5-5％；低熱揮發(fā)性材料使用體積為0-40升/m3；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入適量的減水復合外加劑；
6.根據(jù)權利要求1所述的當代混凝土配制方法，對砂輕混凝土配合比，其顆粒比例特征在于特別優(yōu)化的組成材料間顆粒直徑比例為粗一級集料是細一級集料直徑的2.4倍以上；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；其重量比例kg/m3特征為粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.25-0.5倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.22-0.32倍；水泥C用量280-510；較粗磨細礦粉S1用量為0-260；較細磨細礦粉S2用量為0-130；細磨細礦粉S3用量為0-60；特細礦粉S4用量為0-30；超細磨細礦粉用量為0-15；……；水膠比(水灰比)不大于0.42的水；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.5-5％；低熱揮發(fā)性材料使用體積為0-40升/m3；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入適量的減水復合外加劑；
7.根據(jù)權利要求1所述的當代混凝土配制方法，對防護混凝土配合比，其特別優(yōu)化的主要材料間顆粒比例特征在于粗一級集料是細一級集料直徑的4.3倍以上10.4倍以下；水膠比大于0.35小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的1.5-5.8倍；其重量比例kg/m3特征為粗集料X用量為粗集料表觀密度PX的0.35-0.6倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.18-0.28倍；水泥C用量為100-400；較粗磨細礦粉S1用量為100-600；較細磨細礦粉S2用量為0-360；細磨細礦粉S3用量為0-200；特細礦粉S4用量為0-120；超細磨細礦粉用量為0-80；……；水膠比(水灰比)不大于0.42的水；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.0-5％；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入合適劑量的減水型復合外加劑；
8.根據(jù)權利要求1所述的當代混凝土配制方法，對無粗集料混凝土配合比，特別優(yōu)化的拌和物材料比例為(重量單位kg/m3)大一級集料是小一級集料顆粒直徑的2.4倍以上11倍以下；水膠比大于0.3小于0.42時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-5.8倍；水膠比0.2-0.3時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的4.3-10.6倍；水膠比小于0.2時，粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的6.4-18倍；細集料Y用量為細集料表觀密度PY的0.2-0.7倍；水泥C用量為500-1000；較粗磨細礦粉S1用量為0-600；較細磨細礦粉S2用量為0-300；細磨細礦粉S3用量為0-160；特細礦粉S4用量為0-80；超細礦粉S5用量為0-50；……；水膠比不大于0.42的水；低熱揮發(fā)材料H添加體積0-40升/m3；減水劑為水泥礦粉總量的0-5％；有速凝、緩凝、引氣、膨脹要求時，加入合適劑量的減水型復合外加劑；
9.根據(jù)權利要求1所述的當代混凝土配制方法，對高性能水泥配合比，其顆粒比例特征在于特別優(yōu)化的組成材料間顆粒直徑比例為粗一級磨細礦粉顆粒直徑是細一級磨細礦粉顆粒直徑的2.4-18倍；其重量比例kg/m3特征為水泥熟料、石膏、助磨劑、礦物用量為1份；較粗磨細礦粉S1用量為0.37-0.52份；較細磨細礦粉S2用量為0-0.28份；細磨細礦粉S3用量為0-0.15份；特細礦粉S4用量為0-0.08份；超細磨細礦粉用量為0-0.05份；……；減水劑為水泥磨細礦粉總用量的0.5％-3％，和水泥熟料、石膏、助磨劑等一塊粉磨；不同粒徑細度礦粉分別粉磨，最后將制成的磨細硅酸鹽水泥熟料和磨細礦粉均勻混合，制成高性能水泥。
全文摘要
本發(fā)明建立了一種全新的混凝土配制方法，這種方法適合高強、滲透等多種水泥混凝土及各強度等級的水泥混凝土配制，克服了假定容重法和絕對體積法的缺點，突破D.A.Abrams的水灰比理論，在不改變現(xiàn)有混凝土施工工藝的情況下，通過對混凝土拌和物組成材料重量比例和粒徑比例的優(yōu)化，運用發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的混凝土規(guī)律——現(xiàn)代混凝土學口袋理論，配制出理論上可以達到水泥ISO抗壓強度4.1466－5.4624倍的、最大理論使用壽命可以和堅硬巖石一樣為無限長的現(xiàn)代混凝土。本發(fā)明簡單實用，準確可靠，強度先知，強度可控，降低成本，低耗環(huán)保，使高強度混凝土和滲透環(huán)保混凝土——現(xiàn)代混凝土的推廣成為可能，擴大混凝土的使用范圍。
文檔編號B28C7/00GK101081527SQ20071011179
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月10日 優(yōu)先權日2007年6月10日
發(fā)明者王昱海 申請人:王昱海