高性能混凝土配合比设计与施工技术浅析

丁 勇

（江苏兆信工程项目管理有限公司， 江苏 南京 210019）

0 引文

城市现代化建设速度在不断加快，对于基础工程建设需求量大幅度增长，所以对于混凝土用量以及其性能有着非常高的要求，在道路桥梁工程、水利工程等方面有着重要的应用。现阶段，普通水泥混凝土在实际应用过程中存在着许多弊端问题，例如韧性差、脆性大、耐磨损程度低等，无法达到现阶段基建工程的要求，因此对于高性能混凝土的应用显得格外重要。

1 配合比设计

1.1 设计原则

普通水泥混凝土应用效果较差，高性能混凝土的应用越来越重要，其配合比设计通常主要建立在普通混凝土配合比设计的基础之上，实质上是对普通混凝土配比的优化和完善，主要涉及到外掺剂应用、用水量控制、砂率、水胶比等多方面的内容，另外在配合比设计环节应充分结合其各种性能，严格遵守相关原则内容，首先应遵守混凝土密实体积原则，即混凝土在可塑状态下的体积等于其组成材料密实状态下的体积叠加；其次，在配合比设计时一定要遵守水胶比原则，如果水胶比值变大，在一定程度上可能阻碍混凝土强度增长，这项内容十分关键；与此同时，还需要满足胶凝材料水泥用量最小原则，随着时代的进步和发展，提升材料资源的利用率变得愈加重要，在具体的配比设计环节可以利用工业废渣代替部分水泥，通过这种方式在一定程度上能够有效实现对混凝土早期水化热以及强度的有效控制，另外，通过工业废渣代替部分水泥能够大大降低材料成本消耗；同时在高性能混凝土配合比设计时一定要严格遵循最小单位用水量原则，在配合比设计时可以对外加剂进行科学的使用，在一定程度上能够有效缓解坍损变化问题，可大大提升其流动性。定量设计方法、试验试配法以及半定量分析法，被广泛推广应用在配合比设计方面，并拥有良好应用效果。

1.2 配置强度

在高性能混凝土配合比设计的过程中一定要满足与《普通混凝土配合比设计规程》中的相关的规定。另外其配置强度需要满足一定要满足 fcu，0 ≥fcu，k + 1. 645σ的关系式，在这项关系式中fcu，O 通常主要指的是目标配置强度，以上关系式中的fcu，k + 1. 645σ通常主要代表的是立方体抗压强度标准值，这项关系不等式中的σ 主要指的是标准差。混凝土强度标准值小于C20，σ取值应取为4.0；如果在C25～C45 的范围内，σ取值为5.0；C50～C55 的范围内，σ取值为6.0。如果在c60～c80 的范围内，或者是超过其上限，那么都需要满足fcu，0≥1. 15fcu，k的关系式。只有按照以上内容进行取值才能够有效确保95%的保证率和离散率，才可能促使高性能混凝土应用价值有效提升。

1.3 水胶比

在高性能混凝土配合比设计环节可以参考以下水胶比值的确定内容，如果混凝土的强度等级为C50，那么则需要采用0.33～0.37 的水胶比；若强度等级为C60，那么需采用0.30～0.34 范围内的水胶比；若强度等级为C80，那么则需要采用0.24～0.28 范围内的水胶比；若强度等级为C90，那么则需要采用0.21～0.25 范围内的水胶比，在水胶比确定时可以参考这些内容。在具体的配合比设计环节通常需要添加一些活性矿物掺合料。但是在一定程度上会对胶凝材料抗压强度产生一定程度的影响，主要满足关系式为 fb = k × fce，g，其中k 主要代表是影响系数。活性矿物掺合料产量影响系数详细内容主要如表1 所示。

表1 活性矿物掺和料掺量影响系数

1.4 单位用水量

单位用水量控制环节非常关键，在单位用水量确定环节主要是综合混凝土中的坍落度、粒径最大值和粗集料类别等重要参数进行查表获取。在配合比设计环节通常会考虑活性矿物和高效减水剂的有效应用，在实际应用时能够大大降低用水量，与普通水泥混凝土相比，在一定程度上也能够降低20～30 ㎏/m³的用水量，而且还可以有效提升混凝土整体的性能，会促使胶凝材料用量缩减，从而促使混凝土配制成本消耗减少。

1.5 胶凝材料用量

在胶凝材料使用的过程中通常需要将其用量进行严格控制，通常需要将其用量控制在350～500 ㎏/m³的范围内，其主要包括两方面内容，分别为活性矿物掺合料、水硬性胶凝材料水泥，其用量直接关系到混凝土的耐久性能、强度等其他重要性能，而且会随着混凝土强度的提升而降低。

1.6 砂率

在高性能混凝土配合比设计的过程中一定要高度重视砂率的配制工作，通常需要结合试验而确定的，在具体的砂率配制要充分结合混凝土配制的总体要求。

2 工程实践

2.1 工程概括

本文主要研究的是某国省干线公路跨线桥工程，主要应用了高性能混凝土进行施工，其配合比设计方案主要如表2 所示。

表2 高性能混凝土路面配合比设计方案

2.2 施工工艺

在这项工程中的高性能混凝土施工工艺主要包括三方面内容，第一方面，拌和工艺，在搅拌环节通常需要对原料投入顺序以及搅拌时间进行科学的控制和管理，与此同时也对坍落度进行有效检验，在运输环节还要做好相关的保护措施；第二方面，混凝土捣实，在此环节主要是通过对插入式高频振捣器的有效应用，在实际应用时需要严格按照相关技术规范要求，将多余气泡进行全部清除；第三方面，混凝土拆模与养生，在此环节需要促使其处于湿润的环境中。

2.3 路用性能检验

2.3.1 干缩性能

干缩性能试验结果主要如图1 内容所示，从图1 中可以看出在不同的配合

比条件下所呈现出的干缩率在一定程度上随着龄期的增加而增加，增加的速度会逐渐降低；另外，掺加粉煤灰的干缩率相对较小，水化反应和水化热反应得到了有效的缓解。

图1 高性能混凝土干缩试验结果

2.3.2 抗渗性能

抗渗试验结果主要如图表3，从表中数据可以看出通过对粉煤灰的适量添加使用在一定程度上可有效提升水泥混凝土抗渗性能；在粉煤灰掺合量不变的情况下，增加胶凝材料使用在一定程度上会促使抗渗能力下降。这主要是由于胶体在一定程度上会促使水泥产生较大的水化热，极可能造成由于收缩而引起的微小裂缝数量增加，从而促使高性能混凝土抗渗性能减弱。

表3 高性能水泥混凝土抗渗性能试验结果

3 结束语

普通水泥混凝土在实际应用过程中难以满足基础工程建设要求，对于高性能水泥混凝土的应用至关重要，在具体的配合比设计时需要对粉煤灰和胶凝材料用量进行有效控制，通过对前者的质量应用在一定程度上能够有效提升混凝土干缩、抗渗性能，如果后者用量增加，在一定程度上会促使其干缩、抗渗性能减弱。