配合比设计的思路
因为混凝土的性能受配合比多个参数影响，而一个参数又可能影响几个性能，所以配合比设计不能只强调一个性能、一个参数。而试验人员在配合比设计前，首先要自己知道混凝土施工是什么样的，知道哪些环节应该做什么，才能看到不恰当的地方和问题，才能讲清楚道理，才能说服自己说服别人，才能保证达到目的。因此，试验人员首先自己要先进步，深入现场与工人多交流，一是听他们的要求，二是向他们宣传混凝土的知识，去说服他们。其次要说服项目经理改进管理，让混凝土生产稳定下来，把能碰到的问题考虑进去，完善制度、有预案就不会因为出现问题后造成障碍，影响进度，在做好项目领导的参谋的同时，和项目负责人共同进度。节约成本是靠全体员工的管理，而不是配合比设计，所以我们做好项目经理的参谋，向全体员工宣传混凝土施工的理念，让公司赚钱。管理水平高σ才会小，从而配制强度小，才能在95%合格率的前提下赚钱，而这是全体员工的事。
配合比设计时大家最担心什么呢？或者换个方式问，在大家设计的配合比的基础上，我想加10公斤水，要征求你们的意见，你们怎么回答？凭什么回答？如果只从符合国家标准来说就无法回答只加10公斤水的问题，就算是勉强同意加10公斤水，我们心中也是怕的，所以还要在符合国家标准的基础上多做工作。按国家标准进行配合比设计，数据还不够，加10公斤水，不知道强度会降低多少，这是一个问题，也是我们要进一步学习的原因。
我们设计配合比要控制混凝土的两种性能——强度和工作性能，但用水量决定流动性，水胶比又影响强度，所以不根据混凝土自身的科学原理，只根据国家标准的简单方法，设计配合比时就很困难。难的不是计算，而是如何选择计算所需要的参数，所以我们要理清混凝土的规律。我们都知道，水胶比决定强度，但在设计时，往往忘记这一点。将标准公式通过变形更容易理解了：
公式（1）和（2）是一个公式，但第二个公式更能反映混凝土的规律，一般的教材都用第二个，唯有标准用第一个，但第一个不好。第二个公式首先就告诉我们，混凝土的强度只与胶水比和水泥强度相关，第二个公式我们能看出原材料相同的情况下，水胶比越大，强度越小，两个系数由使用卵石或者碎石决定，在设计配合比时，用卵石或碎石是确定了的，这是选择材料时就解决了的问题。除水胶比外，混凝土强度还与水泥强度有关。而当所有材料确定的时候，混凝土强度只与水胶比有关，如果混凝土配合比中只加水而不添加胶凝材料的时候，水胶比就会增大，从而强度降低，强度降低的幅度我们通过公式（2）也可以得出，所以这个公式就能回答了我们上面那10公斤水可不可以加的问题。
我们在生产过程中，要做好事情，就得利用科学规律。做混凝土工程，就得利用混凝土的科学规律，公式（2）就是混凝土的科学规律，但是所有科学规律都得有前提条件。比如，卫星要围绕地球旋转，就得有7.9km/s的速度，如果达不到，它就会掉下来，所以我们得设计火箭发射卫星，我们肯定不可以用普通民航飞机带卫星上天，然后放入入空中就跑，那样卫星一定会掉的，因为前提条件不够。如果有人这样干，然后告诉我们说卫星肯定不会绕地球飞行，你们信吗？因为他的卫星的确掉下来了！凭你们的经验，你们不信，因为事实上用火箭加速，卫星不会掉下来，原因就是没有为利用自然规律提供前提条件。
公式（2）也叫包洛米公式，它的前提是混凝土得不离析不泌水，并且能正常振动密实。所以如果我们设计和施工不保证这些条件，就得不到我们希望的、满足设计要求的混凝土桥、隧或者房屋。
配合比设计中水胶比-强度曲线
包洛米公式告诉我们，材料一经选定，强度只与水胶比有关，并没有说与用水量有关，更没有说与减水剂的类型、用量有关。所以，假定要配制38.5MPa的混凝土，我们就计算一个水胶比就完了吗？42.5MPa的水泥，我们就用它的最低值42.5，这样一算就可以了吗？还有两个粗骨料的系数呢？总之这样简单一算就会有偏差，所以标准要求算出一个中心水胶比，再向两侧各延伸0.05，做三个水胶比，这个解决了粗骨料系数不精确的问题，但水泥实际强度呢？用42.5？还是45、46，或是等28天后？还是去水泥厂调查最近三个月的情况？等28天的强度很准，但是下一批还有波动呢？总之无论什么办法，水泥实际强度是要我们认真来考虑的问题，这是配合比设计中一个不确定因素。
外掺料加入后，标准直接把水泥强度折减了百分之几十。很可怕吧？成本是一方面，更大的问题是它会减小水胶比。公式（2）中，水泥强度越低，要达到同样配制强度，水胶比就得下降。但混凝土的知识告诉我们的是，水胶比不用下降那么多，如果完全按标准，我们要找的水胶比就有可能找不到。比如应该是0.57的水胶比，但按标准，它可能会计算出0.44-0.55之间去找，能找到吗？那样总不是科学的方法吧？用30%的粉煤灰，如果是C35的配合比，按标准可能的水胶比大约会是0.38左右，这实际上是C50的水胶比了，这样会用很少的水（不可能用C50那么多的胶材），然后很多减水剂，导致浮浆，并且减水剂太多，对水的放大作用越厉害，实际生产时砂子含水多了1%，混凝土离析泌水一大堆事，少1%，又没有坍落度了。这种配合比要求科学家来开搅拌机，也不一定控制得好，因为根本上就错了。不能依据粉煤灰的掺量直接大幅折减混凝土强度。标准认为粉煤灰根本没有强度，这是中国三十年前混凝土外行的看法，它没有依据《混凝土的性能》的内容调整。它这种简单粗暴的方法，也无法调整。所以，我们才在不违背标准的基础，改善它的方法。
我们前面讲了要用包洛米公式确定混凝土所需要的水胶比，因为材料一定的话，水胶比确定强度，而强度是混凝土硬化后的性能中最主要的一项。但直接用包洛米公式，有一些困难，比如粗骨料系数的问题，水泥实际强度的问题，最大的问题是外掺料，比如粉煤灰，加入这些反应慢的原材料，水泥强度应该折减吗？如果折减，它应该折减多少呢？折减系数与掺量之间又是如何对应的呢？所以简单应用标准不能解决问题的。简单应用标准可能导致混凝土的工艺性能变差，这违背了配合比设计的原则，也偏离了配合比设计的根本目的，所以要在不违背标准的前提下，改善标准的方法。设计配合比，就是在保证混凝土性能的前提下，充分合理应用混凝土技术，通过试验拼凑，确定各种材料的比例。
在搅拌站，可能有C20-C45各种强度，依据经验，水胶比最大可能达到0.65，最小可能会是0.41，或更低一点，如果每个配合比单独用3个水胶比，则要18个水胶比都做试验，而且只能各自为阵，还不能解决折减系数的问题且不能共享，用三个水胶比画图都可以，那用6～7个水胶比画图肯定不错。这样就可以包含折减的问题了，我们针对一个水胶比范围，以不大于0.05的间隔选一组水胶比，比如0.65、0.60、0.55、0.50、0.46、0.42和0.38，我们选定这7个水胶比，做7个对应的强度，然后以水胶比为x轴，强度为y轴，在图上对应确定7个点，并用光滑平顺的线连接起来，是不是可以得到水胶比-强度曲线。
水胶比-强度曲线图
如上图，当我们要确定强度38.5的水胶比，用直尺画两条线就解决了，这个我们在初中就干过。这样，经过试验，就可以确定强度了，解决了一半的问题，以后我们任何时候调整工艺性时，都可以放手调了，只要稳住水胶比就稳住了强度，问题的难度解决了一大半。以往我们做配合比常常是预先决定要用什么配合比，然后按标准方法一计算，就八九不离十了，或许还打电话问问其他人就差不多了，试验只是验证验证，心中对配合比有诸多限制。我见过这种配合比，他们生搬硬套标准，42.5的水泥，30%粉煤灰，水泥强度只用29MPa，大致是42.5*0.7，这样计算出来水胶比非常低，配合比设计时也会受到各种限制。
要画准水胶比-强度曲线这个图，在试验时，水胶比一定要控制准，称完后全部材料要都放入搅拌机，切忌固定减水剂（加很多），然后慢慢加水，让水剩一点，最后画图时水胶比大，而实际强度对应的水胶比小，点就会偏，导致图也偏，整个就不对了。试验时称的水不用完，导致水胶比不准的事太多了，就是因为习惯不好。
如何确定混凝土的水胶比，方法是多做水胶比，将水胶比-强度的关系曲线画得比标准要求的更宽，比标准要求的更高，最重要的是我们解决了应用包洛米公式的困难，即粗骨料系数变化的问题，水泥实际强度以及有外掺料时，水泥强度的折减问题。按我们的方法，我们有针对当前材料的水胶比-强度关系曲线，这是通过精心安排试验方案、精心制成试件并精心养护试件，最后精心测试得到的。
包洛米公式及水胶比-强度曲线的运用
在水胶比-强度曲线上，有无数的强度-水胶比的点，总有一个点满足我们的要求。比如，我们要38.5MPa的水胶比，我们一查是0.49，但如果我们管理水平高，大家方方面面都做得十分到位，σ只要3.5，那么配制强度只要35.6MPa，一查水胶比可能是0.52，则可少用胶凝材料。所以这条曲线很重要，因为当我们要调整水胶比时，我们知道几十天后混凝土强度是多少，我们调整时就会很有信心。配合比设计的根本目标之一，解决了硬化后混凝土的性能。
在材料确定前提下，强度只与水胶比有关，所以只要确定了水胶比-强度的关系曲线，我们就知道了几十天后的强度。影响强度的只有水胶比和胶材强度，砂率、大小石子比例、减水剂掺量、单位用水量、胶凝材料总量，这些都只会影响混凝土工艺性。只是要胶材不变，水胶比不变，在任何时候都可以调整参数，解决工艺性能问题，只要保证水胶比不变。在水胶比曲线出来之后就确定每个强度等级的配合比，再根据得出来的配合比进行试拌复核，就在这个试拌过程中调整工艺性能。
如何调整？记住，水提供流动性，减水剂放大水的作用，加减水剂等于加水。甚至含气量都可以用AES这样的引气剂调整，只要不超过7%。
我们有些人会疑问为什么不考虑粗骨料压碎值对混凝土强度的影响？我们常用的普通混凝土中，更多的强度是来源于浆体，而不是粗骨料，因为低强度混凝土，浆体强度低先破坏，所以浆体强度决定混凝土强度。只有高强混凝土，粗骨料强度才决定混凝土强度。不高不低时，浆体与粗骨料界面强度决定混凝土强度。不离析不泌水，和易性好的混凝土才能用于工程，才能满足包洛米公式，所以我们做工程，就是要想方设法满足包洛米公式。而水胶比-强度曲线告诉了我们几十天后混凝土的强度，然后我们可以随时调整工艺性能，这样就简化了配合比设计，也简化了配合比的调整和控制，更简化了我们的工作，我们在实际中可以放心的调整混凝土工艺性能。进一步说，如果认为一组材料比例是一个配合比，那在试验得到水胶比-强度曲线后，我们对一个强度等级的混凝土会有无穷多个配合比，只要水胶比不变。
水胶比-强度曲线图就是我们敢在现场表态的基础。