新拌混凝土的工作性能关系着混凝土的浇筑、施工、密实等过程,对混凝土的力学性能和耐久性能有重要的影响。传统混凝土工作性的评价方法主要通过坍落度、稠度、扩展度、扩展时间等单一参数进行表征,偏重于经验性和主观性,且缺乏科学精度;另外,在满足经济性和混凝土质量时原材料组成的优化设计也缺乏相应的理论指导。本文在不同富余浆体厚度、骨料堆积状态和三元胶凝组成时采用屈服应力、塑性粘度等流变参数评价了混凝土的工作性能,根据混凝土组成与流变参数之间的关系对各配比参数进行了优化,并提出了基于流变特性的混凝土组成设计方法。保持水灰比和砂率不变,建立了富余浆体厚度与坍落度、流变参数之间的关系。结果发现,改变富余浆体厚度主要是通过影响屈服应力来影响混凝土的工作性能。流变参数与富余浆体厚度之间存在着良好的y=axb函数关系。随着富余浆体厚度的增加,新拌混凝土的屈服应力和塑性粘度明显降低,坍落度明显升高;当富余浆体厚度相对较高时,屈服应力和塑性粘度趋于稳定。在固定水灰比和骨料参数下,通过建立不同富余浆体厚度时工作性能与流变参数间的关系,能够确定混凝土中适宜的胶凝材料用量。保持水灰比和水泥用量不变,测试了不同砂率时混凝土的流变参数,结果发现随着砂率的升高,屈服应力和塑性粘度先逐渐降低后升高,坍落度逐渐增大而后基本保持不变。根据砂率与流变参数的关系,能够确定出最佳砂率。将粗骨料分为5-10 mm、10-15 mm和15-20 mm三个粒径段,根据单纯型重心设计法设计不同粗骨料组成的混凝土。综合考虑混合粗骨料的堆积密度、比表面积和新拌混凝土的坍落度、屈服应力、塑性粘度,能够确定粗骨料的最佳比例组成。在固定水胶比、胶凝材料总量和砂率时,取水泥质量分数为0.4~1.0、粉煤灰和矿粉质量分数均为0~0.6,根据单纯型重心设计法建立了三元胶凝组成与混凝土流变参数、力学强度的函数关系,并对三元胶凝材料体系进行了优化。基于本研究所用原材料,在满足力学强度条件下,当新拌混凝土具有适宜的流动性能和流变性能时,粉煤灰最佳掺量为15~20%,矿粉最佳掺量为15~25%。根据上述研究成果,提出了基于流变特性的混凝土组成设计方法,能够合理的控制混凝土中的砂石比例,综合考虑多种性能因素确定适宜的胶凝材料用量和胶凝体系组成。不仅能够控制新拌混凝土的流动性、稳定性、匀质性等性能,还能够降低胶凝材料总量和水泥用量,能够有效地提高混凝土的质量。