1.一种空间二相混凝土配合比设计方法，其特征在于，将混凝土模型简化为空间分布的粗骨料和填充于粗骨料空隙间的砂浆，混凝土的强度简化为由粗骨料空间分布强度、砂浆体硬化强度组成，混凝土材料的强度公式为：fcu,o＝fm×(1‑γV)+fgk×γV(1‑1)，式中，fcu,o为混凝土目标强度，单位：MPa；fm为砂浆材料28天立方体抗压强度实测值，单位MPa；fgk为粗骨料的空间分布强度，单位：MPa；γV为粗骨料在单位体积混凝土空间中的体积占有率，γV＝G/ρG(1‑2)，为无量纲单位；G、ρG分别3

为单位体积混凝土中粗骨料的用量、粗骨料密度，单位：kg/m；

包括以下步骤：

步骤1：设定混凝土的目标强度：fcu,o＝fcu,k+1.645×σ(1‑3)，式中，fcu,k为混凝土的强度标准值，单位MPa；σ为混凝土强度标准差，其取值参考普通混凝土配合比设计规程，单位MPa；

步骤2：建立混凝土的包罗米关系：fcu,o＝a0×(W/C)+b0(1‑4)，式中，W/C为水灰的用量比，a0、b0为实测数据拟合的回归系数；

2

回归相关系数R大于等于0.90；

步骤3：建立砂浆强度关系：砂强度关系为砂浆强度‑砂浆比关系或砂浆强度‑砂灰比关系，其计算式为： 或式(1‑5a)表示砂浆强度‑砂浆比关系，式(1‑5b)表示砂浆强度‑砂灰比关系，S为砂的用

3 2

量，单位kg/m，a1、a2、b1、b2为拟合式的回归系数；回归相关系数R大于等于0.90；

步骤4：建立粗骨料空间分布强度关系：对式 (1‑1) 进行变形可得：通过测量fcu,o和fm，由式1‑6反算求得fgk，并拟合发现fgk与fcu,o的关系为：fgk＝a3·fcu,o+b3(1‑7)，式中，fgk为粗骨料的空间分布强度，a3、b3为拟合回归系数；回归相关系数大于等于0.90；

步骤5：试配混凝土及砂浆立方块并测试其强度，确定回归系数：a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3；

步骤6：根据设定的塌落度，参考普通混凝土配合比设计规程，及实际测到的骨料粒径3

确定净用水量W，单位kg/m；

步骤7：以体积法作为计算各材料用量的配合比：式中，ρC、ρS、ρG、ρW分别为水泥、细骨料、

3 3

粗骨料、水的密度，单位kg/m ；WZ为总用水量，单位kg/m ，WZ＝W+Wf，Wf为附加水用量，使用普通天然骨料时，Wf＝0，使用一小时吸水率大于4％的粗骨料时考虑附加水，Wf＝γ1h×h，单3

位kg/m ；γ1h为粗骨料一小时吸水率；α为混凝土的含气百分数，在不使用引气剂或引气型外加剂时，其值取1；

步骤8：根据以上步骤建立的关系式，建立如下线性方程组求解：

2.根据权利要求1所述的一种空间二相混凝土配合比设计方法，其特征在于，确定回归系数的步骤为：步骤1：按梯度设置至少3组不同的水灰比，并配制尺寸为100mm×100mm×100mm的混凝土立方体试块，进行混凝土单轴抗压试验，测定28天的混凝土立方体抗压强度，将每组数据2

中的水灰比、测得的抗压强度值采用式(1‑4)进行拟合回归，可得a0、b0及相关系数R；

步骤2：按梯度设置至少3组不同的砂浆比和砂灰比，并配制尺寸为100mm×100mm×

100mm的砂浆立方体试块，进行单轴抗压试验，测定28天的砂浆立方体抗压强度，以砂浆比或砂灰比的数值为横坐标，以实测抗压强度值为纵坐标绘制散点图，采用(1‑5a)或(1‑5b)2

拟合回归并得到a1、b1或a2、b2及相关系数R；

2 2

若砂浆强度‑砂浆比关系中R 高于砂浆强度‑砂灰比关系中的R ，则采用公式(1‑5a)及a1、b1；

2 2

若砂浆强度‑砂灰比关系中R 高于砂浆强度‑砂浆比关系中的R ，则采用公式(1‑5b)及a2、b2；

步骤3：将步骤1中使用粗骨料用量G和所测得的混凝土立方体抗压强度fcu,o及步骤2所测得的砂浆立方体抗压强度fm代入式(1‑6)中，得出混凝土的粗骨料空间分布强度fgk，将fcu，o和fgk采用式(1‑6)拟合，可得a3、b3。

3.根据权利要求1所述的一种空间二相混凝土配合比设计方法，其特征在于，步骤3中，配制时掺入矿物掺合料，砂浆强度关系的计算式为：砂浆强度‑砂浆比关系：或砂浆强度‑砂灰比关系：

3

式中，J为矿物掺合料用量，单位kg/m ，其取值参考普通混凝土配合比设计规程，或者根据已有研究数据以经验取值。

4.根据权利要求1所述的一种空间二相混凝土配合比设计方法，其特征在于，步骤7中，配制时掺入矿物掺合料，以体积法作为计算配合比的计算式为：式中，ρJ为矿物掺合料的密度，单

3

位kg/m。

5.根据权利要求1所述的一种空间二相混凝土配合比设计方法，其特征在于，步骤8中，可以将线性方程组(1‑9)以矩阵的形式改写，得到如下所示两种表达：或