現階段，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，人們也越來越關注建筑的安全性。當下，時常也會有建筑安全問題的出現，有些是因為施工企業(yè)片面追求自身的經濟利益，卻忽視了建筑質量問題，而導致質量問題出現的其他因素也不少，其中多以混凝土強度問題為主，進而促使建筑結構質量問題發(fā)生。而高性能混凝土恰好能很好地解決上述質量問題，它具有較高的強度、穩(wěn)定性及耐久性，但為了充分發(fā)揮高性能混凝土的效能，則必須設計出最理想的配合比，及時發(fā)現并解決設計中存在的問題，以便從根源上將混凝土質量缺陷問題加以解決。根據JGJ/T385-2015《高性能混凝土評價標準》要求，高性能混凝土的評價分為設計評價，生產評價和工程評價三大部分，本文則只是從生產評價中的配合比這方面略加討論。

 

1高性能混凝土中有關配合比的設計要點

1.1設計目標和其常見的影響方面

1.1.1強度

強度是混凝土最基本的一個性能要求，所有的混凝土均必須要達到理想的強度。在JGJ/T385-2015中，常規(guī)品高性能混凝土只要求水膠比在0.45以下，但實際上把水膠比設定在0.4以下，則能更好的保證混凝土的強度達到設計要求，制成優(yōu)良的高性能混凝土。其中礦物摻合料量與水膠比是主要的強度影響因素。

1.1.2耐久性

在設計高性能混凝土的最優(yōu)配合比時，混凝土的耐久性必須滿足要求，這不同于一般的混凝土。而耐久性主要涉及抗化學侵蝕性、抗?jié)B性、抗凍性、抗碳化性、堿集料反應、體積穩(wěn)定性等。因為大部分情況下，導致混凝土質量降低的原因大多都是由于通過水侵入有害介質而引發(fā)的，因此，抗?jié)B性會直接對耐久性產生影響，所以抗?jié)B等級要求必須不小于P12。

 

1.1.3工作性

對高性能混凝土來說，工作性的保障至關重要，是澆筑混凝土質量的重要保證。這種拌合物的特性很多，主要包括好的高流動性能(500mm以上的擴展度)、勻質性、體積穩(wěn)定性、無分層，無離析、不泌水等。而水泥用量、外加劑種類及其用量、骨料級配、漿骨比等是這種拌合物性能的主要影響因素。

1.2配制高性能混凝土的一些技術

現階段，在進行高性能混凝土的配制時，主要涉及到高效減水劑使用與活性礦物細摻合料的摻入技術，以及水泥強度等級不低于42.5且比表面積不超過400m²/kg而最好在360m²/kg以下。

1.2.1摻入活性礦物摻合料

可以將如下活性礦物細摻合料摻入到高性能混凝土中，包括優(yōu)質粉煤灰、磨細礦渣粉、鋼渣粉、磷渣粉、硅灰等，而硅灰中的活性SiO₂是其關鍵活性組分，它會在界面上與水泥水化反應生成的氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應，即二次反應，具體為：

mH₂O+SiO₂+xCa(OH)₂=xCaOSiO₂·nH₂O

在混凝土界面的一些孔隙中，會沉積生成的凝膠水化硅酸鈣，能將界面的抗?jié)B性與粘結強度均提高。在水泥漿體中，會均勻分散礦物細摻合料的活性細微顆粒，以填充孔隙，并將混凝土中的毛細孔結構優(yōu)化，最終將混凝土抗?jié)B性能提高。此外，通過摻入適量的活性礦物細摻合料，可以減少部分水泥的用量，從而使得混凝土水化熱被有效的降低，進而減少溫差裂縫的產生。

1.2.2摻入高效減水劑

為了提高高性能混凝土的強度，則需要使用大量的膠凝材料，但評價要求膠凝材料每方的用量不大于550kg，如此則需要降低水膠比從而降低膠凝材料的用量，所以則應摻入適量28d收縮率比優(yōu)異減水率高的高效減水劑。高效的聚羧酸系列減水劑也可以使高性能混凝土增強工作性能，而且可以有效地避免混凝土損失坍落度，能保持至少一個半小時以內基本無坍落度損失，且顯著的緩凝也不會出現。

總的來說，活性礦物細摻合料的摻入一般用于優(yōu)化骨料與水泥石的界面，將其粘結強度提高。而高效減水劑的摻入一般用于水膠比低時的流動性提高。通過兩者的有機結合，既能降低其水膠比、增大流動性而又能提高水泥石硬化密實度與骨料的粘結強度。

1.3合理選擇配合比參數

1.3.1控制水膠比

對于高性能混凝土來說，低水膠比是其一個顯著的配制特征。混凝土為了降低滲透性、提高耐久性，則各種設計強度的高性能混凝土具有的水膠比最好控制在0.40以下，以確?；炷翝仓尚秃笞銐蛎軐?。相關實踐顯示，在水膠比小于0.40后，水膠比越低，則混凝土強度越高。因為雖然水泥未完全100%及時水化，但是混凝土的低水膠比可以減小其孔隙尺寸及孔隙率，而水泥尚未水化的顆粒則相當于優(yōu)質的細微集料而提高效果。在水膠比為0.40以下時，稍微改變水膠比，則將大幅改變混凝土強度，因此，水膠比的嚴格控制，是高性能混凝土的一個關鍵質量保證，具體可參考表1。確定水膠比以后，可通過改變摻入礦物細摻合料的量和種類，對其強度進行調節(jié)。

1.3.2控制漿骨比

漿骨比是指水泥漿與骨料的比例。國外的一些學者認為，當骨料適宜時，宜將漿骨體積比固定為35:65，以增強混凝土的體積穩(wěn)定性、工作性、強度等各種指標，促使最終配制的高性能混凝土狀態(tài)更加理想。

實踐經驗表明，高性能混凝土摻入的總膠凝材料量要控制在550kg/m³及以下，且混凝土強度越低，控制摻量越少。同時盡可能減少水泥用量，應多摻用體積干縮不大的細礦物摻合料，以降低混凝土的干縮及溫升，并增強抗化學侵蝕性，提高密實度，減小造價。但為了確保高性能混凝土具有足夠的耐久性，則總膠凝材料用量應在300kg/m³及以上。

相關研究報告及資料顯示，當配制的高性能混凝土為C50～C70時，可單獨摻入優(yōu)質粉煤灰15%～30%或以礦渣替代20%～50%的水泥；當配制的混凝土為C80以上時，可混合摻入硅灰5%～10%與優(yōu)質粉煤灰或礦渣15%～35%。

1.3.3控制砂率

混凝土工作性能與砂率也密切相關。在粗骨料使用方面，與普通混凝土相比，高性能混凝土會用得更多。高性能混凝土如果水膠比不一樣，則最優(yōu)砂率也會不一樣。通常情況下，隨混凝土砂率的提高，強度會逐漸降低，而彈性模量也會減小。高性能混凝土可按輸送要求、粗細顆粒骨料級配、總膠凝材料用量等來選擇砂率，具體如表2所示。

1.3.4控制高效減水劑的合適摻量

對于高性能混凝土來說，為了保證耐久性與強度均高，則水膠比與用水量均應較低，且利用高效減水劑來增大流動性，并按坍落度確定其用量，坍落度會隨用量的增大而提高，但用量在一定量以上后，作用不再明顯，這樣也不經濟，所以通常高效減水劑都會存在一個最佳摻量，但多集中在1.5%～2%之間。

1.4設計配合比的方法

目前，全世界針對高性能混凝土，提出了大量的設計配合比的方法，例如，美國學者推舉的確定高性能高強混凝土配合比的方法、英國學者建議的最大密實度方法、法國LCPC引薦的方法、陳建奎等的全計算法設計、萬朝均的經驗公式等。

2設計中存在的常見問題及解決方法

2.1控制雙摻或多摻的問題

雙摻或多摻控制問題在整個高性能混凝土配合比設計中十分突出，在具體設計中，針對摻入活性礦物摻合料的量，還不存在嚴格的標準，有時會由項目設計方給出摻量。而在實際生產中，極易出現雙摻或多摻后將總摻量增多，以致延長混凝土凝結時間以及混凝土強度的增長時間，也有可能使工程進度受到影響。另外，摻入的摻合料如果過量或者摻合料質量不符要求，也會引起混凝土產生長時間的塑性，而對混凝土強度產生后續(xù)影響。

在具體生產時，應當結合工程項目的具體要求、強度等級、結構特征、施工方式，施工氣候環(huán)境等，確定所需活性礦物摻合料的總摻入量。一般情況下，使用高標號的硅酸鹽水泥時，可以適當提高一些活性礦物摻合料的總摻量，但應控制保障摻合料的質量，防止延長混凝土的凝結時間、降低強度等。另外，特別要注意的是，施工在冬季氣溫低進行時，所用的減水劑應為非緩凝型，也需適當降低活性礦物摻合料的總摻量，也應選擇合適的時間進行抹面工作并應控制拆模時間。

2.2粗細骨料搭配的問題

對于高性能混凝土配合比來說，其中的粗細骨料配合比與其性能還有工程質量直接相關。而這種混凝土的水泥石強度相對較高，且水膠比也一般較低。為了將上述特點達到，則應適當提高粗細骨料的有關強度，壓碎值指標應盡量根據混凝土強度標號控制在相應較低的數值，并且優(yōu)化砂率改善高性能混凝土的工作性能。因此，在對原材料加以選擇時，要必須保證選用的巖石沒有風化，風化后的母巖嚴禁使用。另外，還應重點掌控碎石含泥量和粒徑級配以及針片狀的含量，使混凝土在勻質性與質量上滿足要求。

針對高性能混凝土，設計配合比時，因為水膠比相對較低，而水泥用量又很大，因此，大多數水泥的作用卻僅僅與微細填料相當。在開始設計時，應盡可能少用水泥，利用粗細骨料的級配進一步優(yōu)化，實現空隙率的減小。并確保粗骨料松散堆積具有1600kg/m³以上的密度、保持空隙率在40%以下、吸水率在2%以下。在配比過程中，可以考慮改善強制攪拌工藝增加攪拌時間，提高混凝土的強度，以降低水泥用量。這樣除了能更好優(yōu)化成本外，還可以使混凝土的耐久性明顯增強。

2.3規(guī)范配合比設計問題

當下，針對高性能混凝土，在配合比設計中，設計規(guī)范問題較多。由于高性能混凝土不可沿用普通混凝土的標準配合比，國內目前在設計這方面還較缺乏規(guī)范標準。而在配合比中，水膠比重要性較強，必須滿足有關設計標準，從而確?；炷撂岣吣途眯耘c強度。因此，國家相關單位正在研究制訂《高性能混凝土技術條件》等相關的標準，以規(guī)范配合比設計和生產，確保高性能混凝土的推廣和發(fā)展應用。

2.4優(yōu)化目標問題

在實際設計高性能混凝土時，大都已淘汰了單項目標的優(yōu)化，因為原材料的多樣化及多變化，宜綜合考慮相關性能的影響而多用綜合多目標控制的方法來優(yōu)化配合比，而鮑羅米公式現在也已不完全適用，也可以嘗試借助計算機來完善目標函數曲線圖，應用有關的功能軟件，對設計全過程展開模擬，以確定所需指標，供配合比設計參考使用。

3結語

以上都是根據個人在實際生產經驗中針對高性能混凝土的設計配合比方面的淺顯見解，盡管高性能混凝土目前已在一些較大城市推廣應用取得了較顯著的成果，但是在某些因素的影響下，在具體生產設計配合比時，還是尚存在一些誤區(qū)和不足。針對具體的問題，相關技術人員要嚴控原材料質量，進行認真分析總結，及時找出出現問題的真正原因并加以解決。我們要在綜合工作性能，耐久性能，經濟性能各方面的因素下做好高性能混凝土設計配合比的優(yōu)化工作，讓施工人員更易于生產操作，讓工程施工質量得到顯著提升，并實現建筑結構物的超長時間的可靠安全使用，為創(chuàng)造更大的社會價值做出貢獻