配合比设计论文篇（1）

2橡胶沥青混合合比设计

2.1选择原材料

2.1.1集料

橡胶沥青混合料一般用于路面的表面层，混合配合比设计时集料选择石质坚硬、洁净、干燥、表面粗糙、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，如玄武岩类集料。

2.1.2填料

宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁。拌和机回收的矿粉不得采用。经过磨细的石灰粉或者水泥可代替矿粉。

2.2橡胶沥青配合比设计考虑因素

橡胶沥青混合料配合比设计要考虑重载车辆对路面的影响，所以级配选择时应优先考虑适应重载车辆的结构形式；选用合理的级配范围，现行施工技术规范的级配范围上下限比较宽，要根据当地的实际情况确定合适的级配范围，目前部分地区已确定地方性标准以便配合比设计时参考；油石比是必须考虑的重要因素，因为橡胶沥青中添加了大量的橡胶粉，按照以往的办法计算粉胶比并不合适，应扣除沥青中德橡胶粉进行计算，所以沥青用量将会增加；配合比验证是橡胶沥青混合料配合比设计的关键，必须通过车辙试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验进行验证，只有验证结果合格的沥青混合料配合比才能进行使用。

2.2.1路面结构形式和混合料级配选择

从目前相关研究看，橡胶沥青混合料的级配范围比沥青混凝土路面施工技术规范给定的级配范围小，而且级配均偏粗，所以进行配合比设计时要进行合理选择。同时必须考虑关键筛孔的通过率，作为配级设计的控制性指标的关键筛孔通过率对橡胶沥青体积指标以及骨架组成有着巨大的影响，4.75mm、2.36mm筛孔通过率直接关系沥青混合料的骨架，0.075mm的通过率关系沥青混合料的高温稳定性。其次，关键筛孔的通过率对混合材料的水稳定性有着重要影响，通过采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验可以得出这个结论。

2.2.2外掺剂的影响

外掺剂是指沥青混合料中添加少量经过磨细的石灰粉或水泥代替一部分矿粉，主要是增加沥青混合料中各种材料粘结力，进而提高沥青混合料的水稳定性。橡胶沥青配合比设计时可能会遇到冻融劈裂强度比不足的现象，这是就需要采用石灰或水泥代替矿粉，根据试验情况确定石灰或水泥掺量的比例（一般情况下掺量在2%左右）。

2.3橡胶沥青混合料配合比验证

橡胶沥青配合比验证主要是车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验，车辙试验是验证沥青混合料高温抗车辙的能力的试验，以动稳定度车来表示，目前橡胶沥青动稳定度没有统一的标准，部分地区采用施工技术规范的3000次/mm，部分地区规定要达到，其实橡胶沥青的动稳定度基本高于6000次/mm，主要和车辙试验的成型有很大关系，橡胶沥青混合料进行车辙车型时温度应提高10℃~15℃；浸水马歇尔试验是检验沥青混合料抗水损害能力的验证试验，冻融劈裂试验是检验沥青混合料低温性能试验，有时该试验的指标达不到，沥青混合料配合比需要调整，其调整的办法是用石灰或水泥代替矿粉，能有效提高沥青混合料的水稳定性和低温性能。

3橡胶沥青混合料的质量控制

3.1橡胶沥青混合料的拌合

在对橡胶沥青混合物进行搅和时，要严格控制好搅拌的速度和橡胶沥青混合料平衡。橡胶沥青混合料生产时，拌合周期比一般沥青混合料长，大约为60秒左右，主要控制点是沥青混合的温度控制，沥青、材料加热温度均高于一般沥青混合料，出料温度需要控制在185℃左右。

3.2橡胶沥青混合物材料的运输

为了使橡胶混合料的温度保持在合理范围内，混合材料在运输过程中要采取必要的保温措施用双层棉被进行覆盖，并且要用大吨位的载货车进行运输。在铺沥青橡胶混合材料是一定要持续铺设，在现场等待卸材料的车不能太少以免发生橡胶混合物铺设间断现象，并且在卸载橡胶混合物的材料时一定要直接卸料，不能掀开棉被。

3.3橡胶沥青混合料的摊铺和碾压

橡胶沥青混合料的摊铺和其他沥青混合料的摊铺基本无区别，主要是摊铺机能够连续匀速摊铺，但橡胶沥青混合料温度较高，温度损失也相对快一些，若温度过低沥青混合料很难压实，所以施工时现场的组织和管理水平要求相对较高，禁止出现停机待料的情况；碾压环节是橡胶沥青混合料施工的控制重点，必须在混合料温度下降前完成碾压，否则压实度难以得到保证，所以压实设备配置要足量，碾压过程必须遵循紧跟慢压，减少温度损失。

配合比设计论文篇（2）

关键词：大粒径沥青混合料集料级配设计研究

Keywords: large size asphalt mixture gradation design research

1 集料级配设计

1.1密级配大粒径沥青碎石（ATB-25，ATB-30）级配设计

从层位功能角度考虑，密级配大粒径沥青碎石要求具有抗疲劳性能以及抗永久变形的能力，基于此，我们在设计过程中应遵循以下原则：骨架用粗集料来构成，骨架之间的空隙用细集料和沥青来填充。粗集料形成骨架，沥青混合料就会产生较大的内摩擦角来抵抗剪切变形；同时， 沥青混合料的稳定性和整体性也会由于沥青和矿料之间产生的较大的粘聚力而有所提高。

对于某个具体的工程进行集料级配设计时，由于各个地区材料性质的差异，必须结合材料特性进行设计。论文根据集料试验，依照规范，拟合了级配设计曲线。确定了ATB-25和 ATB-30的集料级配以期对其进行最佳沥青用量的确定。试验用集料级配如表1。

表1ATB-25 和ATB-30试验用集料级配

1.2开级配大粒径沥青碎石（ATPB-25，ATPB-30）的级配设计

本文在进行大粒径沥青碎石集料级配设计时，是将粗集料和细集料分开进行设计。论文拟合了级配设计曲线确定了ATPB-25和 ATPB-30以期对其性能进行全面对比。试验用集料级配如表2。

表2ATPB-25 和ATPB-30试验用集料级配

2 大粒径沥青碎石配合比设计

2.1配合比设计方法概述

本文采用大马歇尔成型方法确定沥青的最佳用量。大粒径沥青混合料的最大公称粒径大于26.5mm，标准马歇尔试验已经不适合。在1969年，美国宾夕法尼亚交通厅就开始对标准马歇尔试件进行改进研究，希望可以找到适合大粒径沥青混合料设计，研究结果认为，大马歇尔试件采用直径为152.4mm，试件高度为95.2mm。

对于大马歇尔试验结果，如稳定度和流值的技术指标也应有改变。按照单位面积上应力相同的原则，稳定度为标准马歇尔稳定度指标的2.25倍，流值为1.5倍。

表3 大马歇尔和标准马歇尔击实参数表

我们借鉴标准马歇尔法确定最佳沥青用量的方法，大马歇尔沥青混合料设计主要为目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个步骤。而采用大型马歇尔试验方法主要依靠密度、空隙率、稳定度、流值四个指标来确定沥青的最佳用量。

2.2密级配沥青碎石最佳沥青用量确定

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)击实法的要求，每个级配均选取五种油石比。ATB-25的油石比分别为2.8%，3.1%，3.4%，3.7%，4.1%。ATB-30的油石比为2.4%，2.8%，3.2%，3.6%，4.0%。对选定的ATB-25,ATB-30两种级配分别进行大马歇尔试验。

密级配大粒径沥青混合料ATB-25 和ATB-30大马歇尔试验结果如表4所示：

表4ATB-25和ATB-30大马歇尔试验结果

可知符合各项技术指标的最佳沥青用量ATB-25为3.4％，ATB-30为3.2％。

2.3开级配沥青碎石最佳沥青用量确定

本研究在沥青膜厚度设计方法基础上，对ATPB-25，ATPB-30最佳沥青用量设计，首先根据沥青膜厚度和集料比表面积初定沥青用量；然后进行析漏试验和马歇尔稳定度试验；根据析漏试验确定的沥青用量范围，参照马歇尔稳定度试验的结果，确定沥青混合料的最佳沥青用量。

1.预估沥青用量

沥青膜的合理厚度是影响沥青混合料性质的一大因素。合理的沥青膜厚度应该保证矿料颗粒粘结时，所形成的沥青薄膜主要为结构性沥青，不会有太多自由沥青，以免使得沥青膜成为矿料之间相对滑移的剂，这样，沥青混合料的性能也能得到保证。

沥青用量预估公式为：

其中：-—集料总表面积；

—沥青膜厚度；

—预估沥青用量。

由公式可得，ATPB-25目标配合比设计级配预估沥青用量为1.95%。ATPB-30目标配合比设计级配预估沥青用量为2.18%。

（2）析漏试验确定沥青用量

本论文中参照《公路工程沥青与沥青混和料试验规程》(JTJ 052-2000)中的规定进行，ATPB-25试验选用沥青1.4%，1.7%，2.0%，2.3%，2.6%，3.0% ，ATPB-30试验选用沥青1.8%，2.1%，2.4%，2.7%，3.0%，3.3%五种沥青用量分别进行析漏试验。

沥青析漏损失率随着油石比的增大逐渐增大，当达到一个临界点时，损失率增大较快，选取临界点位置作为其所要选取的沥青用量。ATPB-25 ，ATPB-30析漏拐点位置沥青用量为1.9%和2.3%。

表5ATPB析漏试验计算表

（3） 大马歇尔法沥青用量验证

采用大马歇尔试验ATPB-25和ATPB-30进行最佳沥青用量的验证，其结果如表6所示。

表6 大马歇尔试验结果

可知符合各项技术指标的最佳沥青用量ATPB-25为2.5％,ATPB-30为2.6％。

3 小结

本章主要参考国内外研究的有关资料，对大粒径沥青混合料的配合比设计进行研究，主要结论：

1．密级配大粒径沥青碎石（ATB-25，ATB-30）根据实践经验进行集料级配设计，并结合当地气候和交通条件进行调整，得到ATB-25，ATB-30的集料级配

2析漏试验结果表明，沥青析漏损失率随着油石比的增大逐渐增大，当达到一个临界点时，损失率增大较快，选取临界点位置作为其所要选取的沥青用量。ATPB-25 ，ATPB-30析漏拐点位置沥青用量为1.9%和2.3%。结合OGFC 的析漏损失要求小于0.3%，本论文推荐ATPB-25和ATPB-30的析漏损失值为小于0.3%为宜。

3稳定度和油石比的关系呈抛物线曲线，在油石比增大到一定值时，稳定度达到峰值，之后油石比增大，稳定度反而呈减小的趋势。，从大马歇尔稳定度的数值上看，级配在各自的油石比下的值都大于9KN，ATPB对大马歇尔稳定度的技术没有要求。

通过以上分析，最终确定的最佳沥青用量ATPB-25为2.5％,ATPB-30为2.6％。

参考文献

[1] Kandhals.Large StoneAsphalt Mixes[R]:Design and Construction.NCAT Re.

[2] 王富玉.大粒径沥青混合料路用性能研究[D].西安：长安大学,2001.2.

[3] Prithvi S.Kandal.Large Stone Asphalt Mixes:DESIGN AND CONSTRUCTION[R].NCAT Report 1989,4(2):22-24.

配合比设计论文篇（3）

建筑工程框架结构体系，因其能够提供较大的使用空间而深受建筑师的喜爱，所以框架结构体系是建筑结构设专业结计人员经常碰到的结构型式，笔者运用在“剪力墙结构的暗柱配筋两种方法”一文中提出的“结构杆系最佳组合”设计理论，再通过多年实际工程设计，对建筑框架结构设计概述了几个方面，形成文字发表，以文会友，企望推动学术发展。

1. 建筑工程框架结构特点是“强柱弱梁”，设计时一定要贯彻实现“强柱弱梁”的目的

建筑结构设计人员在设计框架结构开始的时候，就要想着把建筑框架结构的“强柱弱梁” 的设计理念优越性贯穿到底。在布置框架结构的框架柱和框架梁两大杆系时，要充分运用“杆系最佳组合设计理论”的使用。因为框架柱主要是受压构件，所以在布置框架柱时每次计算后要注意框架柱的轴压比和配筋面积。如果轴压比太大，就最好采取加大截面或提高混凝土强度等级的方法使框架柱的轴压比减小一些；如果框架柱的配筋面积比较大但轴压比不大，这时还要去加大框架柱的截面，减小框架柱主要是因为受弯而导致的配筋面积增大的不利影响，笔者认为建筑结构设计人员最好把框架柱杆系的截面调到框架柱配筋计算的结果接近构造配筋，这样我们就尽可能做到了“强柱”的目的。在调整框架梁杆系的截面时同样结合框架梁的计算结果去调整，一般情况下框架梁的配筋率可调到1.6～1.8%之间比较经济合理，如果计算的框架梁面积配筋率低于1.6%，建筑结构设计人员就可以适当再减小框架梁杆系截面，保证框架梁的配筋率在1.6～1.8%；如果框架梁的配筋率超过了1.8%，那么建筑结构设计人员就可以适当放大框架梁的截面可使配筋率维持在1.6～1.8%范围内。只要框架梁的配筋率维持在1.6～1.8%范围内。这样框架结构中的框架梁截面就不会因为配筋率过低而导致框架梁截面过大，框架梁就会在设计上要“弱”一些。

2. 框架梁在梁杆系选择上，也要根据具体情况选择不同的梁杆系

如果框架的跨度是6.0m*8.0m的框架结构，那么在布置次梁时，笔者认为最好选择单方向布置，且要把次梁布置在跨度比较短的框架梁上是比较经济合理的。如果框架结构的跨度是8.0m*8.0m，那么在布置次梁时笔者认为最好双向布置十字次梁或者根据荷载情况可选择布置井字梁。当然在布置次梁时除了考虑结构的合理性与经济性外，还要结合建筑的使用功能去布置，比如最好在建筑隔墙的位置布置次梁，这样就会避免建筑房间内出现次梁，影响建筑使用功能。

3. 在框架柱配筋时请注意

在设计框架柱面积时首先要检查此框架柱是否是短柱，如果是短柱就要按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第6.4.2条规定去设计。其次要结合建筑的平面和立面看框架柱之间是否设置了通窗，如果有设置就要注意此框架柱的箍筋加密区高度了，要保证箍筋加密区高度到窗台高度。

4. 框架梁配筋时请注意

框架梁配筋出现各种不同配筋情况比较多，为了更合理经济的对框架梁配筋进行设计，建筑结构设计人员需掌握以下几点：

（1）节约钢材的原则，例如笔者设计过的一个二级框架结构的一框架梁的计算输出配筋如图1：

这个时候结构设计人员配拉通面筋时可以用220、218、216，相应的支座分别为420、518、616；无论是那一种配筋都可以满足计算要求，但仔细研究发现，只有采用拉通筋是216时才最节约钢材，节省造价。

（2）避免在框架柱支座处出现太多钢筋直径种类。如一框架梁计算结果输出如下图2。

当框架梁拉通面筋选用222时，中间支座的左端面筋选用822，4/4即可满足计算要求，中间支座的右端面筋可选用422，也可选用222+218.这两种配筋方法比较看来422是比222+218节省了一点，但鉴于左边支座已经采用最合理的配筋方案了，所以在配右边支座钢筋时为了避免在支座处出现多种类直径的钢筋而不能使支座钢筋拉通而最好选用422。况且框架柱节点核心区如果有许多刚筋锚入，会导致框架柱节点核心区的混凝土也不容易浇筑密实，给施工质量留下隐患。

（3）在满足计算配筋的情况下尽可能选用细而密的钢筋。图2中的第一跨的底筋配筋可选用220，也可选用316，虽然这种配筋方法所需的钢材量基本相同，但是笔者认为此时底筋最好选用316，因为选316时就可以减少钢筋的间距，更有效的防止裂缝的出现。

配合比设计论文篇（4）

 

作为企业我们的主要目的是追求利润，创造利润主要靠降低生产成本来实现。在施工中影响生产成本的因素有多个方面：施工组织设计、原材料的采购、砼配合比设计、机械设备安排等。而建筑施工企业不可避免的要进行大量的砼生产活动，所以砼生产成本控制对整个企业生产成本的控制至关重要。砼生产的配料依据是砼配合比设计，因此砼配合比设计成为影响砼生产成本的重要因素。

配合比设计是如何影响生产成本的呢？我们将针对这一问题进行以下探讨：

一、原材料的选择。

确定配合比首先要根据工程结构的设计确定合适原材料，最关键的是其中的水泥的选择。一般选用的水泥的标号要比设计要求的砼的标号高，但是也不要太高。如果砼标号高而选用水泥的标号低就不易达到设计强度的要求，水泥用量就会大；如果砼的标号过低而选用的水泥标号高其强度要求是达到了，但是水泥如果用量多就会造价高，水泥用量低，就会影响砼和易性能，影响砼的质量。所以要选用适合砼各方面性能的水泥。

二、水灰比。

水灰比是用水量和水泥用量的比值，用水量是根据坍落度确定的，用水量一定的情况下，水灰比大水泥用量就小，水灰比小水泥用量就大，在确定水灰比时要在满足强度和和易性要求情况下，水泥用量尽量小时的水灰比。水用量与坍落度是成正比的，坍落度大用水量就大，所以如果是高流动性的泵送砼，其坍落度要求一般不低于120mm，其用水量就会很大，其水泥用量也会很大，工程成本自然也会增大，所以要寻求一种方法来改变这种现象，把水泥用量降低，掺加外加剂和粉煤灰就是很好的一种选择。

三、外加剂和粉煤灰的掺加。

减水剂是在不影响砼和易性的条件下，有减水增强作用的一种外加剂，掺入后可以在保持坍落度不变的情况下，减少用水量，从而降低水灰比提高强度。所以加外加剂后在保持原坍落度的情况下既能满足强度要求，又能降低水泥用量。减水剂在应用上也要进行选择，要选择一种减水效果好的减水剂，在用量上也要通过试验进行确定，下面是工地对FDN-1减水剂在应用中的减水效果绘制的曲线图

由图可以看出，并不是掺量越大减水效果就越好，最好的掺量是在1.4%-1.8%这间，使用时我们考虑既能减水满足要求，又能用量最省，一般取下限用量。免费论文，生产成本影响。所以选用减水剂时要通过试验绘制掺加量与减水率曲线图，找出最佳的掺加量。

掺加减水剂是减少水泥用量的一种很好的方法，另一种减少水泥用量的方法掺加粉煤灰来代替水泥量。免费论文，生产成本影响。免费论文，生产成本影响。掺加粉煤灰的方法有三种：一、超量取代法，就是掺加的粉煤灰总量一部分代替等质量的水泥，一部分代替等体积的砂；二、等量取代法，就是用粉煤灰代替部分水泥，相应调整其他材料；三、外加法，就是在水泥用量不变的情况下加入适量的粉煤灰，并相应调整砂的用量。免费论文，生产成本影响。免费论文，生产成本影响。如果是要降低生产成本一般采用前两种情况。免费论文，生产成本影响。

配合比设计论文篇（5）

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

1.概述

珠江三角洲经济区外环公路江门至肇庆高速公路（江肇高速公路），全线采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度100km/h，路基宽度33.5m，桥涵设计汽车荷载采用公路-Ⅰ级。江肇高速公路控制性工程--毛毡岭隧道，位于肇庆高要蚬岗镇，单洞长9583m (左洞起止桩号LK72+688~LK77+450，右洞起止桩号LK72+699~LK77+520)。

2.隧道路面结构设计

毛毡岭隧道进出洞口400m设计为复合式路面：4cm抗滑式改性沥青砼AC-13+6cm 中粒式改性沥青砼AC-20下面层+ 24cm水泥混凝土面板+15cm C20混凝土基层+15cm C20混凝土整平层；其余路面结构为水泥混凝土路面：30cm水泥混凝土路面+15cm C20混凝土基层+15cm C20混凝土整平层。30cm水泥混凝土路面设计年限为30年，设计强度以龄期28d的弯拉强度标准值（fr=5.0MPa）为标准。采用滑模摊铺施工方法。

正文

1.水泥混凝土配合比设计

1）设计依据：

a.《珠江三角洲经济区外环公路江门至肇庆高速公路路面施工图设计》相关说明

b.《公路工程水泥混凝土路面施工技术规范》JTG F30-2003

c.《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005

d.《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005

e.《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2000

2) 设计要求：

a.设计抗弯拉强度5.0MPa

b.坍落度30-50mm

3) 原材料说明：

a.水泥：采用中材牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，相关指标见下表：

检测 项目 细度(%) 标准稠度用水量（%） 凝结时间 安定性 抗压强度 抗折强度

初凝 终凝 3天 28天 3天 28天

标准值 ≯10 沉于距板6±1mm时 不早于

45分钟 不迟于600分钟 沸煮法检验合格 ≮10.0 ≮32.5 ≮2.5 ≮5.5

实测值 2.8 28.4 372分钟 517分钟 合格 21.3 5.0

b.碎石： 由龙兴石场生产提供，其规格为4.75～9.5mm（小石），9.5～19mm（中石），16～26.5mm（大石）；

各主要指标压碎值(=13.0%)、针片状(=5.0%)、含泥量(=0.4%)等经检测各项指标均符合设计要求。

c.砂： 采用西江砂场生产的中、粗砂，该砂质地坚硬、洁净，细度模数变化在3.0～2.3之间，属中砂。

各主要指标细度模数（=2.75）、含泥量（=0.4%）等经检测符合规范及设计要求。

d.水：当地山泉水。

4) 5.0MPa水泥混凝土设计配合比优化

a.水泥混凝土配合比：

水泥：水：砂：碎石= C0:W0:S0:G0 = 380:160:649:1260 (Kg/m3)，设计水灰比W/C=0.42

b.配合比优化：

在砂率、水灰比不变及合成级配符合4.75-26.5mm连续级配要求的前提下，对各档碎石掺合量进行调整。具体见下表：

各档碎石掺合量及比例

设计配合比 大石 中石 小石

一般配合比A 819（65%） 0 441（35%）

密级配优化配合比B 378（30%） 630（50%） 252（20%）

c.配合比合成曲线：

A配合比合成级配曲线图

B配合比合成级配曲线图

根据两种合成级配图可见，无论是一般配合比还是优化配合比，其合成级配曲线均符合4.75~26.5mm连续合成级配要求。

2.试验路铺筑

为了比较A、B配合比优异性，在毛毡岭隧道左洞，采用滑模摊铺各施工200m（A: LK77+050~LK77+250; B: LK77+250~LK77+450），后期养生方法一致。试验结果见下表：

1）室内标准试验

表1 室内标准试验结果

可见在水灰比及砂率一样的前提下， A配比较B配比弯拉强度值更高。

2）现场试验检测

为了比较A、B配合比现场摊铺结果，对试验段进行抽芯、平整度、芯样劈裂试验。结果见下表：

表2 芯样检测结果

可见，B配合比较A配合比在弯拉强度上有明显提高，视芯样饱满度、均匀性、密实性表现更为合理。

表3平整度检测结果

可见，在采用相同滑模摊铺施工工艺的前提下，B配合比较A配合比在平整度上更易控制，取得效果更为良好。

结论

根据以上试验结果，可知采用密集配优化设计配合比较一般配合比，无论在施工和易性、弯拉强度，还是路面平整度上，密级配优化配比均显示出明显优势，并已在毛毡岭隧道得到实际应用。

依据路面水泥混凝土配合比设计原则，兼顾经济性的同时既保证路面砼要有足够的抗弯拉强度、合适的工作性能、优越的耐久性，因此在水泥混凝土路面配合比设计中，可优先考虑采用密级配水泥混凝土优化配合比。

参考文献

【1】刘源姝；苏静；水泥混凝土路面设计中的要点分析[J]；四川建材；2011年04期

配合比设计论文篇（6）

关键词沥青混合料配合比，设计方法，superpave体积设计方法，比较应用

Abstract: this paper mainly discusses the traditional gradation design method and volume design method, compares the characteristics between the gradation and the way of the asphalt mixture with properties, choose the more good gradation design method.

Studies suggest that volume design method in the Superpave asphalt mixture in the water stability, the high temperature stability, friction coefficient, the structure, depth, etc shows good performance.

Keywords： asphalt mixing ratio, design method, superpave volume design method, compares the application

中图分类号： TU528文献标识码：A 文章编号：

Abstract

This paper discussed the grading of traditional design methods and design size, Comparison between the size distribution and characteristics of the asphalt mixture road performance, excellent choice of the size distribution design methods.

Study design that the volume of Superpave asphalt mixture in water stability, high temperature stability, Friction coefficient, tectonic depth has shown good performance.

Keywords ：Asphalt mixdesign ，Superpave volume ，Application design methods

前 言

现行规范中所推荐的集料级配配比属于密集配，其理论基础为泰波公式，设计原则为最大理论密度。但是这种级配经过长期实践经验证实：其粗集料未形成骨架，细集料过多，高温稳定性差，易形成车辙。随着高速公路不断发展，交通量不断增长，交通日益渠化，车辙问题已受到普遍关注，由车辙所导致的舒适与安全问题也逐渐受到重视。

目前国内热拌沥青混合料配合比设计大多采用马歇尔试验方法,而美国沥青协会出版的沥青混合料设计中规定马歇尔法仅适用于连续级配密实沥青混合料。本文通过传统设计方法与体积设计法的试验，得出了一些结论。

1．设计内容和具体方案

Superpave 设计方法是力图将试验方法与指标同沥青路面的野外性能建立起直接的联系,通过控制高温车辙、低温、疲劳开裂,以全面提高路面性能。

Superpave虽然不再直接使用Fuller公式来计算级配曲线，但仍按此公式画一条最大密度线后，以此为基础，在此线的上下设置7个控制点和一个限制区作为设计矿料级配或矿料颗粒组成曲线的依据。Superpave矿料级配组成的发表，实际上等于在美国放弃了使用近百年的传统连续级配，应该说，Superpave矿料级配设计方法没有明确的原则，属于经验性的。

Superpave并不主张用类似图上对角线的连续级配，它要求级配曲线既通过图上的7个控制点之间，又不要进入限制区。这样的级配曲线不再是连续级配，在美国通常要求级曲线处限制区的下面，并称其为粗集料级配。实际上，在美国早就不用限制区。本设计中并未考虑限制区对沥青混合料的影响，借鉴了张登良教授关于沥青混合料体积设计法的研究成果进行设计。

2．试验结果与分析

Superpave级配与AC型级配设计方法有本质的区别。superpave结构类型是骨架密实型，有良好的路用性能。AC型级配结构是悬浮密实结构。两种设计方法设计的沥青混合料VFA 、沥青用量、路用性能能否达到要求？针对这一问题对AC-16和Sup-16路用性能和体积性能对比试验。

Superpave沥青混合料与AC-16型沥青混合料，特别是AC-16F型沥青混合料相比,显著特点就是粒径明显粗化，混合料中粗集料含量较多，这种变化将从整体上影响沥青混合料的路用性能。

2.1高温稳定性的比对

sup-16与AC-16C型沥青混合料相比，稳定度并没有显著提高，主要原因分析如下：AC 型沥青混凝土, 属于典型的密实悬浮结构, 细集料胶浆多且致密, 在力学性能上表现为马歇尔稳定度较高。Superpave 沥青混合料级配中虽增加了粗集料含量, 相应的细集料胶浆比例有所下降, 降低了沥青混合料的粘结力C,因此其马歇尔稳定度没有显著的提高。

Superpave 沥青混合料虽也属连续级配，但其粗集料含量较多，故其受力效果主要依靠粗集料形成的嵌挤结构, 粘结力的作用反而不明显, 劈裂实验并不能真实反映SMA 的受力特点。这种情况下,用属劈裂性质的马歇尔试验作为评价Superpave 沥青混合料的力学强度指标是否合理, 是值得探讨的问题。

对沥青混合料而言, 高温抗车辙能力受集料级配和沥青性能影响。夏天高温

沥青胶浆变软, 损失承载力时, 对行车荷载造成的永久变形的抵抗力就主要依靠集料级配来提供。Superpave 沥青混合料中粗集料含量的增加, 有利于粗集料之间互相嵌挤锁结, 形成一定程度的空间骨架结构, 细集料胶浆只起到填充粗集料空隙作用, 即使细集料胶浆受热变软, 对高温抗车辙能力造成的影响也很小, 可以有效提高沥青混合料在行车荷载作用下抵抗塑性变形的能力, 即提高沥青混合料的高温稳定性。

2.2 水稳定性的比对

沥青混合料的水稳定性应按照规定的试验方法进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，比较其残留稳定度和残留强度。因试验条件所限，本次设计只进行了浸水马歇尔的试验。

由表2可以看出, AC-16F型沥青混合料的水稳定性最好, 其次为密级配沥青混凝土AC-16C。从实验结果看, 虽然AC-16 C和Superpave 中粗集料含量较高, 但其水稳定性并不差。沥青混合料对水损害的抵抗能力很大程度上取决于沥青与集料的粘附性以及细集料胶浆是否充分填充了粗集料留下的空隙, 即与剩余空隙率的大小有关。沥青粘附性及填充效果越好, 水稳定性越好。在沥青与集料一致的情况下, 水稳定性就与剩余空隙率有很大关系。密级配AC-16F沥青混凝土剩余空隙率为3.1% , AC-16C 剩余空隙率为4.26% , Superpave 剩余空隙率为4.08% , 也就是说AC-16C和Superpave 在粗集料含量高的情况下同样形成了密实填充效果, 剩余空隙率小, 其相应的水稳定性就好一些。

2.3 小结

(1)Superpave 和AC-16C型沥青混合料与AC-16F型沥青混合料相比,粗集料含量显著提高。

(2)密级配沥青混合料在马歇尔稳定度、低温抗裂性等方面表现出较好的性能。

(3)AC-16C型沥青混合料和Superpave 沥青混合料在水稳定性, 高温稳定性、摩擦系数、构造深度等方面表现出较好的性能。

(4)在疲劳耐久性方面, AC-16F型沥青混合料与AC-16C型沥青混合料较好, Superpave 沥青混合料相对差一些。

(5)从总体上分析, AC-16C型沥青混合料和Superpave 沥青混合料具有较好的路用性能, 适宜做高等级公路沥青面层。

3.结 论

通过传统级配设计方法设计的沥青混合料AC-16F型、AC-16C型与体积设计法设计的Sup-16型沥青混合料制作的试件测得的各项物理力学指标分析比较得出：

Sup-16 沥青混合料在水稳定性, 高温稳定性、摩擦系数、构造深度等方面表现出较好的性能，但疲劳耐久性相对差一些。传统级配设计的沥青混合料在马歇尔稳定度、低温抗裂性等方面表现出较好的性能。相比传统级配设计法而言，体积设计法在控制沥青混合料的空隙率方面表现出了明显的优越性。

研究认为，虽然体积设计方法目前还不甚成熟，在我国现有的设备情况下,我们仍然可以学习Superpave 的精神,并结合国情加以改进。

参 考 文 献

[1] 沈金安.改性沥青与SMA路面.人民交通出版社，1999.

[2] 公路工程集料试验规程.（JTJ058-2000），中国人民共和国交通部颁布.

[3] 公路工程沥青及沥青混合料试验规程.（JTJ052-2000），中国人民共和国交通部颁布.

[4] 郑南翔.聚珍求索.人民交通出版社.2004.

[5] 苏达根.土木工程材料.高等教育出版社.2003.

配合比设计论文篇（7）

中图分类号：TV431文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）50-0269-01

前言

随着我国经济改革发展的日益迅速，国家加大了对水利工程的资金注入，水利工程建设也越来越多。在水利工程施工过程中，不可避免的需要大量使用混凝土材料，但是在混凝土材料配合比控制问题上还存在较多问题，这需要在对混凝土拌制配比过程中严格执行技术规范及操作流程，通过对材料的控制、施工中控制及外加剂使用进行分析，以提高混凝土配合比的科学使用，提高混凝土的施工质量，增强水利工程的整体质量。

1混凝土配合比控制原则

通过合理的配比方案，严格执行配比标准，拌制出质量优良的混凝土材料，以保证水利工程混凝土具备高强度及稳定性。需要注意以下几个控制原则：①选用较好的符合规定的混凝土原材料，以保证该材料具有较好的和易性，并在拌制过程中保证均匀搅拌。②必须保证拌制的混凝土具有较高的密实性及低渗透的特点。并不能出现碱集料反映还要具备抗侵蚀等。③在混凝土浇筑后不能出现构件裂缝及不均匀变形。④必须达到施工位置要求的强度等级要求。

2理论设计配合比的确定

根据施工地区的抗震等级及水利建筑物的使用要求等问题设计出混凝土强度等级，根据施工场地及施工位置的不同对使用的混凝土强度等级进行划分，对不太重要的部位，可选择低标号混凝土施工，以节省资金。在施工前，需要根据设计的要求根据不同标号及级配的混凝土配合比进行试验，并通过第三方检测机构检测出其强度等级是否符合工程需求。为防止出现不合格的实验制品，需要在配比范围内选择不同的配比方案，最终选定出强度等级最为优良的一组作为实际施工混凝土配合比的参考，并编制出实验报告。根据现场实际的工程需要，在拌制过程中需要添加外加剂时，需要多个对照组进行比对，以确保混凝土在配比过程中外加剂使用的科学性，并将对照组之间的报告交由监理工程师进行审批，通过后方使用在实际的施工中。

3现场施工配合比的确定

参照理论设计的配合比对现场施工配合比进行确定，根据施工规范要求对砂石、水泥、骨料等材料进行检查。结合检查结果对现场拌制的混凝土配合比进行调控。在此工程中施工工人必须详解了解调控的规则并对其进行计算，对材料配合比例及含水率进行科学控制，还必须要达到设计的规则要求，保障混凝土现场施工配合比的科学确定，保障理论设计值的配合比可以与现场施工配合比控制基本相符。

4调节计算施工配合比的措施

①在对混凝土配合比实验过程中，所选用的砂石骨料比武经过严格的筛选，保证所使用的砂石骨料直径，需要在砂石骨料在干燥的情况下经行各等级配料，需要对砂石骨料的含水率进行科学检测，在对该配比计算过后进行反算后保证与理论配合比值能够相符。②结合水利工程现场测得的各类砂石骨料的含水量、直径等计算出实际使用砂石料的施工配合比。相关的计算参数：骨料理论配合比质量=试验配合比质量×（100%－饱和面干吸水率），含水量=理论质量/（100%－含水率）×含水率，施工配合比量=调节质量1+调节质量2+理论质量。

5混凝土施工配合比的现场控制措施

通过对现场施工的砂石材料进行检验，并比对试验中符合使用要求的砂石料原材料是否一致，结合检测的实验数据对配合比进行计算调节，将该种配比数字向监理方申报，监理方在确定无误后，方可采用该种的配合比值进行施工配比。在混凝土的配合比确定后，要对砂石料的称重设备进行施工前的检查，在保障称重设备无误后，对砂石料原材料进行严格称重，尽量减少误差，并在使用过程中按照规定对砂石料称重设备进行定期检查。在搅拌过程中，必须对混凝土材料均匀搅拌，并要求混凝土颜色保持一致。在部分施工环境下如果需要使用外加剂时，对于溶液及固态的外加剂使用前，必须进行称重，根据前期的实验数据配比值，科学合理的使用外加剂使用量。保障外加剂的准确计量、科学使用，尽量保证使用的外加剂与施工理论配合比值能够保持一致。提高混凝土拌制水平，加强施工过程中的控制，保障水利工程的施工安全。

配合比设计论文篇（8）

中图分类号：TU528.062文献标识码： A 文章编号：

开级配排水式磨耗层( OGFC) 起源于欧洲，1960年德国首次建设此种路面，称作大空隙或排水型路面。OGFC 沥青混合料属于开级配，空隙率为18-25%，路用性能良好。在欧洲、美国、日本等地已经提出了一些较为成熟的 OGFC 混合料配合比设计方法。我国目前常用的级配理论（最大密度曲线理论和粒子干涉理论）的目的都是为了得到密度最大、空隙率最小的混合料不适用于 OGFC 混合料的级配组成设计，因此我国还没有较为成熟的 OGFC 混合料配合比设计方法。

1 国外 OGFC 混合料配合比设计方法

1.1欧洲的设计方法

欧洲的开级配沥青混合料空隙率为20% 或大于20%。其排水性路面面层较厚, 粗集料最大粒径为10-20mm , 其中以12.5mm最多。沥青材料使用改性沥青。集料的要求非常严格, 洛杉矶磨耗值规定为12-21%，针片状含量小于25%。以西班牙低噪声沥青路面为例，其设计依据为：①为抵制因交通引起的颗粒松散，要有足够的沥青膜厚以包裹集料；②避免沥青流淌的同时要保证混合料有满足各项性能要求的最大沥青用量。

抵抗颗粒松散是以卡塔勃洛磨耗实验进行分析，在混合料配合比设计上针对多孔沥青混合料的特殊粒状结构, 主要依靠击实试验决定空隙率。两种实验方法的组合使用是当今欧洲普遍采用的排水性沥青混合料配合比设计方法。欧洲的设计方法的目的主要是为了减小噪音, 减轻雨天的溅水和抗滑。

1.2美国联邦公路局的设计方法

经过一系列的改良，美国国家沥青科技中心（NCAT）一项研究指出，美国80%的州有了配合比设计及施工标准规范，50%的州表示使用 OGFC 效果良好，同时使用了改性沥青，用的粗集料比例也都较早期的 OGFC 大的多。

具体来说，空隙率约为12-15% , 厚度约为20-25mm, 用于 OGFC 矿质材料分为粗集料、细集料及主集料, 应使用高质量、耐磨光且能提供良好摩擦性能的集料.粗集料不能使用较纯石灰岩和易磨光的集料。粗集料中至少应有75 %(质量比)的集料有两个破碎面,90%的集料有1个以上破碎面, 洛杉矶磨耗损失不应超过40%。关于沥青的指标要求, 建议使用AC-20 等级沥青。可使用添加剂, 以改善抗剥落性,延缓氧化或改善温度敏感性。混合料配合比设计是由主集料的含油率推算沥青用量(K 法),由粗集料空隙容量推算出细集料最佳用量。NCAT 在2000年发表了新世纪开级配配合比设计，其中采用三种级配进行调配与选择，然后通过沥青混合料的性能与实验来确定级配。这种方法的缺点在于不能事先确定级配效果，也没有给出级配调整方法与建议等等。

总的来说美国在OGFC 的配合比设计中没有采用力学试验,这是因为已有了一定的经验积累,沥青用量也是由经验公式计算的。总之,都没有进行马歇尔试验和车辙试验。

1.3日本的设计方法

《排水性路面技术指南》 规定，低噪声沥青混合料配合比设计中，在由试算法决定集料配合比的混合料流淌实验中取得最佳沥青含量，接着由密度实验、马歇尔稳定度实验，透水实验以及卡塔勃洛磨耗实验决定沥青用量，马歇试件每面击实次数为50。其混合料配合比设计的一般步骤为: ① 确定目标空隙率； ②材料选择与初试级配的确定; ③初试沥青用量计算；; ④满足目标空隙率级配的确定； ⑤ 确认混合料空隙率, 确定最佳沥青用量；⑥混合料检验。

日本虽然在排水性路面方面做的较为成功，对此也形成了一整套成熟的设计程序，但是由于从开始就将其作为路面结构层来进行研究，将作为路面结构层承担一定的荷载作用，与我国工程所期望修筑的抗滑磨耗层沥青路面在结构和功能上还有一些区别。

2我国所采用的 OGFC 混合料配合比设计方法

我国虽然对 OGFC 矿料级配进行了一定的研究，但还没有较为成熟的级配范围。现行的一些设计方法既借鉴日本较为成熟的设计程序也参考美国正在处于不断发展中的各种方法。

2.1 我国现行混合料设计方法一般流程

①外部因素的设定；②目标空隙率的设定；③选定适当的粗集料级配；④确定最佳沥青。其中 OGFC 的空隙率比较大，完全采用马歇尔试验方法确定最佳沥青用量比较困难。为了便于比较，并参考国内外在此方面的研究报道，结合我国具体实际条件，宜采用以下三种方法进行研究：理论计算最佳沥青用量、马歇尔法进行校验；析漏与飞散试验相结合确定最佳沥青用量；混合料性能测试。

2.2 采用 CAVF 法的级配设计方法

我国在20 世纪80 年代，张肖宁，等先于美国 Superpave 提出了按体积设计沥青混合料级配的方法。OGFC 空隙率一般在18% 以上，能够快速排出自由水，采用 CAVF 法进行 OGFC 沥青混合料设计，将级配设计成骨架空隙结构，能够进一步提高 OGFC 材料的空隙率及构造耐久性，同时兼顾车辙、水害性能。CAVF 法使得级配设计过程更易于量化评价，具有相对更好的工程操作性和应用性，这一点上有别于Superpave 设计方法( 对经验的依赖依然较大) ，使得沥青混合料的级配设计更为规范。但该法也有需要完善的地方，例如该法将粗细集料统一按4.75mm划分的方法有待商榷。

4 结语

本文旨通过比对分析国内外 OGFC 混合料配合比设计方法总结研究 OGFC 混合料配合比设计的关键技术。由于各国 OGFC 混合料配合比设计所侧重的主要目的不同，因此其设计方法和所使用的材料、结构、工艺也不尽相同。但是究其根本，OGFC 混合料配合比设计所要解决的是混合料功能性和耐久性这两个关键点。要解决这两个技术上相矛盾的关键点，就需要从力学强度、抗松散能力和高空隙率这三个方面找到调和这一矛盾的平衡点。

参考文献:

［1］JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范［S］

［2］张肖宁，王绍怀，吴旷怀，等． 沥青混合料组成设计的CAVF 法［J]． 公路， 2001; 12( 3) : 121—124

［3］沈金安 开级配多空隙排水型沥青路面 ［J].国外公路，1994；14（6）：15-20

配合比设计论文篇（9）

 

10、6 kV配电所及10、6/0.4kV变电所设计，是工程建设中非常普通又非常重要的一项工作，其规范性和技术性都很强，许多方面涉及到国家强制性条文的贯彻落实。要做好变配电所设计既要执行国家现行的有关规范和规程，又要满足当地供电部门的具体要求，否则会出现种种问题，影响设计质量和工程进度。为了做好变配电所的设计，现将本人在我院变配电所设计图纸时发现各种问题中的一部分整理出来，进行简要的分析，与大家相互交流，以便共同提高。

1.对土建的要求在GB50053－94《10kV及以下变电所设计规范》中明确规定了变电所所址选择和对建筑等有关专业的要求，在执行中我们还存在不少具体问题，现仅列举以下几例略加分析，今后设计时应予以重视。

1）牱阑鹛糸埽撼导涓缴璞涞缢选用油浸电力变压器时，有的未在变压器室大门的上方设置防火挑檐。在工程建设标准强制性条文GB50053－94的第6.1.8条，规定“在多层和高层主体建筑物的底层布置有可燃性油的电气设备时，其底层外墙开口部位的上方应设置宽度不小于1.0m的防火挑檐”。

2）牥踩出口：有的设计在长度大于7m的配电室仅设一个出口或设两个出口但靠近同一端。这不符合GB50053－94第6.2.6条的规定，规范要求“长度大于7m的配电室应设两个出口，并宜布置在配电室的两端”。

3）犃焊撸河械纳杓圃诳悸鞘夷诰桓呤蔽醇萍傲旱母叨取S捎诒渑涞缢的跨度较大，有时梁的高度可达800mm左右，故在提土建条件层高时应考虑梁的高度。

4）犞蛋嗍遥河械纳杓平值班室设在交通不便的里角。这不符合GB50053－94的第4.1.6条规定，该条规定“有人值班的配电所，应设单独的值班室。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通，值班室应有直接通向户外或通向走道的门。”

5）牭缋鹿担河械谋涞缢内双排布置的低压配电屏仅在屏底和后侧设置地沟，两排屏的沟之间互不连通。为了方便电缆的进出和今后线路的调整，宜将所内所有主电缆沟和控制电缆沟均连通。

2. 推荐选用D，yn11结线变压器最近十年，在TN系统中采用D，yn11结线组别的变压器已很普遍，但还有不少工程仍选用Y，ynO结线组别的变压器，其原因主要是不清楚前者的优点。论文格式，存在问题。在GB50052－95《供配电系统设计规范》中第6.0.7条规定：“在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D，yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器”。这里“宜选用”的理由，主要基于D，yn11结线比Y，ynO结线的变压器具有以下优点：

1）有利于抑制高次谐波电流。三次及以上高次谐波激磁电流在原边接成形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量。

2）有利于单位相接地短路故障的切除。因D，yn11结线比Y，ynO结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上，故有利于单相接地短路故障的切除。

3）能充分利用变压器的设备能力。论文格式，存在问题。论文格式，存在问题。Y，ynO结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25％熂鸊B50052－95第6.0.8条牐严重地限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分利用；而D，yn11结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75％以上，甚至可达到相电流的100％，使变压器的容量得到充分的利用，这对单相负荷容量大的系统是十分必要的。论文格式，存在问题。因此在TN及TT系统接地型式的低压电网中，推荐采用D，yn11结线组别的配电变压器。论文格式，存在问题。

3.断路器选择与短路电流计算在低压配电系统中用作保护电器的有断路器和熔断器两种。目前我们使用最多的是断路器，用它来作配电线路的短路保护和过载保护。但是，在选用低压断路器时存在不少问题，其中突出的问题是没有进行短路电流计算。配电线路短路保护电器的分断能力应大于安装处的预期短路电流。选择断路器应先计算其出口端的短路电流，但有的设计者却没有进行短路电流计算，所选短路器的极限短路分断能力不够，不能切断短路故障电流。要确定断路器安装处的短路电流，可按设计手册进行计算，但比较烦杂；也可以采用“短路电流查曲线法”来确定计算电流，比较简便。现将由上海电器科学研究所设计、浙江瑞安万松电子电器有限公司断路器产品资料中提供的一种“短路电流查曲线法”附在后面。通过查此曲线，可以较方便地求得任意安装位置的短路电流近似值。所举例子的短路点仅为假设，实际工程设计中最常用的短路点是选在保护电器的出口端。论文格式，存在问题。

4.断路器与断路器的级联配合低压配电线路采用断路器作短路保护时，断路器的分断能力必须大于安装处可能出现的短路电流。但是有时不能满足此要求。例如：C45N、C65N/H微型断路器的分断能力仅分别为6kA、10kA，但其安装处出口端的短路电流有时可达15kA甚至更高。论文格式，存在问题。这时可用两路办法来解决此问题，第一是改用短路分断能力高的塑壳断路器；第二是仍选用微型断路器，利用其与上级断路的级联配合来实现短路保护。但是，进行级联配合的上下级断路器的选择须满足下列条件：

1）先决条件是上级断路器的固有分断时间比下级断路器的全分断时间短。论文格式，存在问题。也就是说下级断器出口端短路时，下级未来得及切断短路电流，上一级先行切断了短路电流。论文格式，存在问题。

2）下级断路器虽不能切断短路电流，但下级断路器及其被保护的线路应能承受短路电流的通过。

3）越级切断电路不应引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断。论文格式，存在问题。论文格式，存在问题。

4）上下级断路器宜采用同一系列的产品，其额定电流等级最好相差1～2级，或根据生产厂提供的级联配合表来选择。现将施耐德电气公司提供的级联配合表附后。 由此表可见，C65N/H型断路器可与NS100、NS160、NS250型断路器进行级联配合，不能与更大的NS400、N630及以上的断路器进行配合，更不能直接接在变压器低压侧框架式主开关后的母线低压屏上。

配合比设计论文篇（10）

中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

现代建筑材料中，混凝土应用最广泛，在土木工程项目中起了至关重要的意义和作用。当前，全世界的水泥产量年产量和所浇筑的混凝土，数额巨大。混凝土是一种人工石材，由水泥、石、砂、添加剂及附加剂与适量的水混合之后逐渐硬化形成，多种因素直接影响混凝土的质量、成本和性能，进而影响土木结构物的质量、造价和寿命。这些因素包括原材料的种类、性质和用量等等。所以，在混凝土配合比设计中，确定混凝土组成的材料及其用量，让混凝土的性能达到所需求的强度和耐久性，是设计的关键环节。

二、传统配合比设计方法面临的问题

传统的基于经验的混凝土配合比设计方法，就是确定原材料的品种和用量，其主要步骤如下所述：

一是设计阶段。计算出混凝土配制强度，求出水灰比；按照混凝土所选骨料和要求的坍落度，查表确定出用水量；计算出水泥用量；然后按体积法或重量法，对粗细骨料和其它材料的用量进行确定。

二是试配、测试和调整阶段。根据所确定的材料用量，进行混凝土试件的制备；标准养护到28天的龄期，对试件的有关性能进行测试；试件性能如果符合要求，就采用该组配合比，不满足相关要求，需要进一步进行调整。早期的混凝土结构，对混凝土材料性能的要求较为简单，配制所需的原材料种类也较为少，所以传统的混凝土配合比设计方法，能很好地满足混凝土工程的要求。

一个多世纪以来，生产和社会在不断发展，建筑工程质量要求在日益提高，混凝土科学和技术在此需求的推动下，成果颇丰，取得诸多突破性的变革。

一是，长跨、高层和大型的结构物形成，并逐渐成为潮流。

二是，混凝土品种大大增多，高性能、低温、纤维、防水、喷射、加气、泵送和轻骨料等特性的特种混凝土纷纷出现。

三是，混凝土的成份日益丰富，配制时使用了各种矿物粉料、纤维和外加剂。

四是，混凝土的性能指标逐渐提高，原本是单一的28天强度，现在已经扩展到若干龄期的强度、弹性模量、工作性和耐久性等各项指标，特种混凝土在抗腐蚀、防辐射、耐高温高压上也有其对应的标准要求。

五是，混凝土的施工速度大大加快。

六是，对结构物寿命的要求大大延长。

七是，施工工艺和条件逐步多样化。

传统设计方法，基于经验设计，难以满足现代混凝土工程的需要，具体表现在以下几个方面:

一是，设计周期比较长。

二是，设计的变量比较少，主要的变量是水、水泥和粗细骨料的各自用量。矿物粉料以及外加剂的掺入，导致传统的配合比设计方法很难配制出组分复杂、拥有特殊性能的混凝土。用传统配合比设计方法制备预制高强混凝土构件时，再多拌合物也没法制备出一种令人满意的构件。

三是，考虑的性能比较单一，强度及工作性的要求能满足，但是缺乏对耐久性等特殊性能要求的设计。传统的方法设计出的结构物，往往耐久性偏低。一般混凝土工程，使用年限为50到100年，甚至某些工程在使用10到20年后就需要维修。

四是，不利于混凝土构件生产的计算机控制。

五是，优化配合比设计非常困难。配合比设计的指导思想，应该从强度设计转化到多种性能设计,从可行性设计转化到优化设计。在符合相关规范给出的各种要求的前提下，合理的材料配合比设计应当能够确定各种成份的用量，获得最经济和适用的混凝土。

三、设计方法的发展

混凝土配合比设计方法，逐步由从基于经验的设计方法发展为解析的计算方法。传统的混凝土配合比设计中，大量参数需要靠查表选值，以经验为基础，进行半定量设计。随着各种现代方法和先进测试技术的应用，混凝土科学技术正逐步从经验发展为理论，从定性发展为定量。对于高性能混凝土配合比设计，陈建奎等提出了一种全计算方法，对传统的绝对体积法进行了修正。该方法有两个理论基础，如下所述。

一是，混凝土材料组成的四个假定项为：混凝土组成材料，包含固液气三相，拥有体积加和性；石子的空隙率是由干砂浆进行填充；干砂浆的空隙率是由水进行填充；干砂浆是由水泥、细掺和料、砂和空气隙组成。

二是，水泥和细粉料的体积比为75:25，水泥浆和骨料的体积比为35:65，才能使高性能混凝土获得最佳工作性和最佳强度。可由此导出一系列解析计算式进行高性能混凝土配合比设计。这种全计算法，可以由公式计算得出对混凝土拌合物的设计，大大有利于计算机在配合比设计中的应用。

四、最优化方法

随着建筑工程和基础设施的快速发展，我国混凝土的年产量数额巨大。优化配合比设计，可节约混凝土生产所消耗的大量资源和能源，减少环境污染，还可以降低成本，提高经济效益。

现行设计方法和原则中没有考虑混凝土组分和混凝土稳定性之间的联系，无法保证新拌混凝土体积稳定、质量均匀和粘聚性的要求。现行设计方法中也没有考虑到,与混凝土密实度有关的塌落度和水泥浆数量等诸多因素对混凝土性能的重要影响。近年来针对混凝土配合比设计的研究成果中，提出了一种单目标的非线性规划模型，混凝土价格作为目标函数，各种原材料的用量作为设计变量，通过优化数学模型，在混凝土性能符合用户需要的前提下，尽可能使成本最低。

这种方法的主要步骤如下所述：一，进行大量的混凝土实验及性能测试；二，回归分析所获数据，在混凝土的组成和性能之间建立起预测方程；三，将其转化成优化模型的约束方程,并用矩阵表达；四，建立以混凝土成本价格为目标函数的优化设计模型；五，按非线性规划的单纯形解法优化计算各种组成材料的用量；六，补偿混凝土密实度，根据骨料含水量和吸水率调整各原材料的用量。

在配合比多目标优化和实时控制的研究中，根据实践数据，建立混凝土各项性能指标和各种材料用量之间的关系数据库，然后用多元线性回归分析方法，计算出它们之间的近似关系式。这个模型中隐含了施工水平，能及时预测混凝土各项技术指标喝各种材料用量间的关系。依据欲达到的各项性能指标的目的值，最后将上述数学模式表达为目标函数，采用多目标规划方法，计算求出各种材料的最优用量以及相应的技术指标。

在进行对混凝土配合比的实时控制中，主要性能指标的目标值是数学模式的因变量，分别是抗压强度、抗拉强度、抗渗标号,抗冻标号和混凝土总费用，,其自变量分别是单位用灰量、用水量、用砂量、各种粒径的粗骨料的用量和添加剂用量等。此计算中的约束条件是各设计变量的上下限值，在此基础上建立出相应的约束方程。可运用目的规划法求解，逐个用单纯形法优化每一级目标函数的期望值，计算求解得到所有5项指标的值和混凝土的材料用量。与单目标规划方法相比，多目标规划方法的计算量比较大，但其约束条件更为合理，可以使五项主要性能指标得到不同程度的优化。

五、结语

传统的混凝土配合比设计方法，已经难以满足现代工程的需求。实际配制中，尤其是在高性能和特殊性能混凝土的配制过程中，困难和问题时有发生。专业研究人员着力于研究新的配合比设计方法，成果颇丰，其中智能化的优化设计方法得到最多关注，包括全计算法、计算机化的设计方法、配合比优化设计、基于专家系统、人工神经网络和神经专家系统的方法等，研究成果有利促进了混凝土科学技术的发展。

参考文献：

[1]王继宗 混凝土配合比设计方法的研究进展 [期刊论文] 《河北建筑科技学院学报(自然科学版)》 2003