谈高性能混凝土的配比设计

孙 林 涛

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

1 概述

和普通混凝土相比，高性能混凝土具有很多优势，包括高适用性、高稳定性、高耐久性、高强度等。在对高性能混凝土进行配比设计时，应对高性能混凝土配比设计的经济性进行有效保证，尽量减小高性能混凝土的成本，满足高性能混凝土的性能标准和要求，这样才能对工程质量进行有效提高。另外，还应对水灰比进行有效控制，对高效减水剂进行合理运用。只有合理调整混凝土的流动性，对多种矿物掺合料进行高效运用，如硅灰粉、磨细矿渣粉等，这样才能使高性能混凝土在各方面的要求得到满足，包括耐久性、工作性等。

2 高性能混凝土配比设计技术要点

2.1 对高效减水剂进行有效运用

只有有效使用高效减水剂，才能使高性能混凝土的强度指标得以实现。运用高效减水剂，能够有效降低拌合用水量，不过这并不会影响水泥的使用量，因而能够对混凝土的和易性进行有效保证。在配比设计高性能混凝土过程中，胶结料含量在高效减水剂中的比例宜控制在0.8%～1.5%，当满足标准以后，即便加入再多的胶结料，混凝土也不会发生太多的改变，对胶结料使用量进行合理控制，有助于高性能混凝土配比设计成本的有效降低，以及高性能混凝土配比设计效果的提高。

2.2 对水灰比进行有效控制

在进行高性能混凝土配比设计过程中，为保证混凝土性能不会遭受干扰影响，保证高性能混凝土的稳定性，减小高性能混凝土的投入成本，严禁对胶结料进行大量运用，一定要合理使用胶结料。

2.3 对矿物掺合料进行有效运用

在配比设计高性能混凝土过程中，应加入适量的矿物掺合料，这样才能对高性能混凝土的各种性能进行有效改善，包括抗渗性能、强度、耐久性等，能够对因温度变化引发裂缝问题的发生概率进行有效减小，对在不同外界环境中混凝土的适用性进行有效提高。

2.4 合理选用骨料

在高性能混凝土中，骨料的比重是最高的，每1 m3混凝土需要约1.5 m3的骨料，因此要想对高效混凝土质量进行有效提高，一定要对骨料的质量进行有效控制。骨料种类是非常多的，在建设工程中常常要选用多种不同种类的骨料。在道路工程、建筑工程中，天然骨料、人工骨料是施工中经常会运用到的骨料。

3 高性能混凝土强度和配比设计参数之间的关系

在配比含量设计、原材料运用等方面，高性能混凝土对其具有比较高的要求。在最近几年中，很多专家和学者均在深入研究高性能混凝土的配比设计，现已积累了很多经验，他们从多个角度，研究出多种形式的高性能混凝土配比设计方案。尽管这些设计方案是从不同角度研发出来的，不过这些方案具有相同的设计原理和设计目标，旨在有效降低混凝土配比成本，有效提高高性能混凝土配比设计方案的合理性和科学习惯，对高性能混凝土的质量进行有效改善。高性能混凝土强度和高性能混凝土配比设计参数二者之间存在着直接的关系，只有对混凝土进行有效的实验室检测，才能使高性能混凝土性能得以实现。

3.1 高性能混凝土强度和水胶比之间的关系

水胶比是高性能混凝土强度的主要影响因素之一，水泥浆的质量深受水胶比的影响，在水胶比作用下，能够对水泥浆、骨料进行有效融合。在高性能混凝土配比过程中，用W表示用水量，用B表示胶结料含量，用fc表示混凝土抗压强度，混凝土的强度便会随着水胶比用量的增大而变小，高性能混凝土强度和水胶比之间的关系可以用式(1)进行表示：

φ[1/(W/B)]=fc

(1)

其中，实验条件及混凝土运用时间、应用材料的系数比值用φ来进行表示。

不管是普通混凝土还是高性能混凝土，在对其进行配比设计过程中，一定要保持混凝土强度和水胶比二者之间的一致性，只是高性能混凝土水胶比变化比较小，所以为确保混凝土具有足够的抗压强度，在一般情况下，高性能混凝土水胶比范围宜控制在0.21～0.5。通过对国外关于混凝土强度、水胶比之间关系的多种研究成果进行借鉴和学习，本文对二者之间存在的关系，总结出了一种对应的公式。在浇筑混凝土完成28 d后确定混凝土的强度，本文用fc28表示，混凝土的水泥强度用Rc表示，混凝土的含水量用C表示，经验系数分别采用K1,K2进行表示，则最终的公式为:

K1Rc(C/W-K2)=fc28

(2)

3.2 混凝土强度和胶结料原材料构成之间的关系

在胶结料中，活性矿物掺合料是一种非常重要的成分，实际上，高性能混凝土抗压性能的主要影响因素就是活性矿物掺合料运用材料的种类和其使用含量。在对高性能混凝土进行配比设计时，一定要对胶结料的原材料构成进行准确把握，在对高活性火山原材料进行运用时，能够有效改善高性能混凝土的强度，在对一些原材料进行运用时，如炉渣、煤灰等，则会在一定程度上降低混凝土的强度，不过混凝土的强度在后期阶段时便会进行大幅度提高。只有对胶结料原材料种类及其使用量进行有效调控，这样才能有效减小投入成本，提高经济效益，进而使高性能混凝土的强度性能得到有效提高。

4 基于密实系数法的高性能混凝土配比设计

在高性能混凝土配比设计时，主要切入点就是粗骨料的密实系数和细骨料的密实系数，对密实系数法的设计思想进行深入考虑，深入研究配置原材料中的骨料，根据高性能混凝土的各种指标要求，如抗压强度指标、高流态指标等，对高性能混凝土的配比设计方法进行有效总结。基于密实系数法的高性能混凝土配比原理为：

6mδ/(ρD)+pm/ρ=V填充

(3)

其中，m为在配置混凝土时的骨料质量；δ为包裹层薄厚程度；ρ′为骨料堆积密度；ρ为骨料外观密度；D为骨料堆积形成的球体直径；p为骨料堆积存在的空隙比例。

通过上文所述内容，能够进一步归纳整理骨料密实系数e，即6δ/(ρD)+p/ρ′，其含义为每立方厘米中骨料的含量。通过深入分析高性能混凝土配比设计中对细集料的运用情况，进一步深化高性能混凝土的配比设计。细骨料配比原则可以采用式(4)进行表示，即：

es(mc/ec+mw/ρw)=ms

(4)

其中，mw为高性能混凝土配比设计过程中的水含量；mc为高性能混凝土配比设计过程中的水含量；ρw为高性能混凝土配比设计过程中水的外观密度；ρc为高性能混凝土配比设计过程中水泥的外观密度;ms为砂的使用量。

通过运用上式，同时选用实际工程的有关实验数据，能够有效归纳出高性能混凝土配比设计中的细骨料密实系数之间存在的关系，本文选取160 mm的坍落度作为研究对象，深入研究混凝土强度、坍落度之间的关系，此处混凝土的强度作为最终的抗压强度。其中，细骨料密实系数之间存在的相互关系，如表1所示。

表1 细骨料密实系数之间存在的相互关系

5 结语

随着我国科学技术水平的不断提高，混凝土技术也变得越来越完善和成熟，要想对工程质量进行有效保障，促进建设工程的不断进步和可持续发展，合理配比设计高性能混凝土是非常重要的。只有有效保障高性能混凝土配比设计的科学性和合理性，才能促使高性能混凝土性能指标要求得到满足，才能够有效降低投入成本，对高性能混凝土质量进行有效提高。在配比设计高性能混凝土时，应合理使用原材料，根据工程施工实际要求，保证施工质量。

参考文献：

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