談高性能混凝土的配比設計

孫 林 濤

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

1 概述

和普通混凝土相比，高性能混凝土具有很多優勢，包括高適用性、高穩定性、高耐久性、高強度等。在對高性能混凝土進行配比設計時，應對高性能混凝土配比設計的經濟性進行有效保證，盡量減小高性能混凝土的成本，滿足高性能混凝土的性能標準和要求，這樣才能對工程質量進行有效提高。另外，還應對水灰比進行有效控制，對高效減水劑進行合理運用。只有合理調整混凝土的流動性，對多種礦物摻合料進行高效運用，如硅灰粉、磨細礦渣粉等，這樣才能使高性能混凝土在各方面的要求得到滿足，包括耐久性、工作性等。

2 高性能混凝土配比設計技術要點

2.1 對高效減水劑進行有效運用

只有有效使用高效減水劑，才能使高性能混凝土的強度指標得以實現。運用高效減水劑，能夠有效降低拌合用水量，不過這并不會影響水泥的使用量，因而能夠對混凝土的和易性進行有效保證。在配比設計高性能混凝土過程中，膠結料含量在高效減水劑中的比例宜控制在0.8%～1.5%，當滿足標準以后，即便加入再多的膠結料，混凝土也不會發生太多的改變，對膠結料使用量進行合理控制，有助于高性能混凝土配比設計成本的有效降低，以及高性能混凝土配比設計效果的提高。

2.2 對水灰比進行有效控制

在進行高性能混凝土配比設計過程中，為保證混凝土性能不會遭受干擾影響，保證高性能混凝土的穩定性，減小高性能混凝土的投入成本，嚴禁對膠結料進行大量運用，一定要合理使用膠結料。

2.3 對礦物摻合料進行有效運用

在配比設計高性能混凝土過程中，應加入適量的礦物摻合料，這樣才能對高性能混凝土的各種性能進行有效改善，包括抗滲性能、強度、耐久性等，能夠對因溫度變化引發裂縫問題的發生概率進行有效減小，對在不同外界環境中混凝土的適用性進行有效提高。

2.4 合理選用骨料

在高性能混凝土中，骨料的比重是最高的，每1 m3混凝土需要約1.5 m3的骨料，因此要想對高效混凝土質量進行有效提高，一定要對骨料的質量進行有效控制。骨料種類是非常多的，在建設工程中常常要選用多種不同種類的骨料。在道路工程、建筑工程中，天然骨料、人工骨料是施工中經常會運用到的骨料。

3 高性能混凝土強度和配比設計參數之間的關系

在配比含量設計、原材料運用等方面，高性能混凝土對其具有比較高的要求。在最近幾年中，很多專家和學者均在深入研究高性能混凝土的配比設計，現已積累了很多經驗，他們從多個角度，研究出多種形式的高性能混凝土配比設計方案。盡管這些設計方案是從不同角度研發出來的，不過這些方案具有相同的設計原理和設計目標，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設計方案的合理性和科學習慣，對高性能混凝土的質量進行有效改善。高性能混凝土強度和高性能混凝土配比設計參數二者之間存在著直接的關系，只有對混凝土進行有效的實驗室檢測，才能使高性能混凝土性能得以實現。

3.1 高性能混凝土強度和水膠比之間的關系

水膠比是高性能混凝土強度的主要影響因素之一，水泥漿的質量深受水膠比的影響，在水膠比作用下，能夠對水泥漿、骨料進行有效融合。在高性能混凝土配比過程中，用W表示用水量，用B表示膠結料含量，用fc表示混凝土抗壓強度，混凝土的強度便會隨著水膠比用量的增大而變小，高性能混凝土強度和水膠比之間的關系可以用式(1)進行表示：

φ[1/(W/B)]=fc

(1)

其中，實驗條件及混凝土運用時間、應用材料的系數比值用φ來進行表示。

不管是普通混凝土還是高性能混凝土，在對其進行配比設計過程中，一定要保持混凝土強度和水膠比二者之間的一致性，只是高性能混凝土水膠比變化比較小，所以為確保混凝土具有足夠的抗壓強度，在一般情況下，高性能混凝土水膠比范圍宜控制在0.21～0.5。通過對國外關于混凝土強度、水膠比之間關系的多種研究成果進行借鑒和學習，本文對二者之間存在的關系，總結出了一種對應的公式。在澆筑混凝土完成28 d后確定混凝土的強度，本文用fc28表示，混凝土的水泥強度用Rc表示，混凝土的含水量用C表示，經驗系數分別采用K1,K2進行表示，則最終的公式為:

K1Rc(C/W-K2)=fc28

(2)

3.2 混凝土強度和膠結料原材料構成之間的關系

在膠結料中，活性礦物摻合料是一種非常重要的成分，實際上，高性能混凝土抗壓性能的主要影響因素就是活性礦物摻合料運用材料的種類和其使用含量。在對高性能混凝土進行配比設計時，一定要對膠結料的原材料構成進行準確把握，在對高活性火山原材料進行運用時，能夠有效改善高性能混凝土的強度，在對一些原材料進行運用時，如爐渣、煤灰等，則會在一定程度上降低混凝土的強度，不過混凝土的強度在后期階段時便會進行大幅度提高。只有對膠結料原材料種類及其使用量進行有效調控，這樣才能有效減小投入成本，提高經濟效益，進而使高性能混凝土的強度性能得到有效提高。

4 基于密實系數法的高性能混凝土配比設計

在高性能混凝土配比設計時，主要切入點就是粗骨料的密實系數和細骨料的密實系數，對密實系數法的設計思想進行深入考慮，深入研究配置原材料中的骨料，根據高性能混凝土的各種指標要求，如抗壓強度指標、高流態指標等，對高性能混凝土的配比設計方法進行有效總結。基于密實系數法的高性能混凝土配比原理為：

6mδ/(ρD)+pm/ρ=V填充

(3)

其中，m為在配置混凝土時的骨料質量；δ為包裹層薄厚程度；ρ′為骨料堆積密度；ρ為骨料外觀密度；D為骨料堆積形成的球體直徑；p為骨料堆積存在的空隙比例。

通過上文所述內容，能夠進一步歸納整理骨料密實系數e，即6δ/(ρD)+p/ρ′，其含義為每立方厘米中骨料的含量。通過深入分析高性能混凝土配比設計中對細集料的運用情況，進一步深化高性能混凝土的配比設計。細骨料配比原則可以采用式(4)進行表示，即：

es(mc/ec+mw/ρw)=ms

(4)

其中，mw為高性能混凝土配比設計過程中的水含量；mc為高性能混凝土配比設計過程中的水含量；ρw為高性能混凝土配比設計過程中水的外觀密度；ρc為高性能混凝土配比設計過程中水泥的外觀密度;ms為砂的使用量。

通過運用上式，同時選用實際工程的有關實驗數據，能夠有效歸納出高性能混凝土配比設計中的細骨料密實系數之間存在的關系，本文選取160 mm的坍落度作為研究對象，深入研究混凝土強度、坍落度之間的關系，此處混凝土的強度作為最終的抗壓強度。其中，細骨料密實系數之間存在的相互關系，如表1所示。

表1 細骨料密實系數之間存在的相互關系

5 結語

隨著我國科學技術水平的不斷提高，混凝土技術也變得越來越完善和成熟，要想對工程質量進行有效保障，促進建設工程的不斷進步和可持續發展，合理配比設計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設計的科學性和合理性，才能促使高性能混凝土性能指標要求得到滿足，才能夠有效降低投入成本，對高性能混凝土質量進行有效提高。在配比設計高性能混凝土時，應合理使用原材料，根據工程施工實際要求，保證施工質量。

參考文獻：

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