内江师范学院建筑工程学院 四川内江 641100
摘要：高性能混凝土这一个概念是基于混凝土结构耐久性设计而提出的一种全新的混凝土，高性能混凝土同传统混凝土的主要区别就在于其强度较高，而且体积稳定性也较好，并且在施工的过程中也更加容易浇筑，不容易出现离析。高性能混凝土是在普通混凝土的基础之上发展而来的。虽然高性能混凝土相比于普通的混凝土而言有着许多的优势，但是其性能仍然受到配合比的影响，而且在对于高性能混凝土加以使用的过程中，对于施工技术也提出了更高的要求。因此对高性能混凝土配合比的设计要点以及质量控制进行研究有着非常重要的意义。
关键词：高性能混凝土；配合比；优化设计
引言
混凝土因其具有良好的抗压强度、抗变形能力、耐久性和易于制备、拌合物可塑性好等特点成为现代建筑工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。混凝土材料的质量直接关系到建筑结构的内在和外观质量，混凝土材料的性能甚至对建筑结构的设计产生巨大的影响。随着科技的进步和社会的发展，建筑工程对作为主要建筑材料的混凝土提出了更高的性能要求。建筑科研人员和工程技术人员为顺应这些要求，在混凝土的内部结构、制备材料和施工技术等方面做了大量的研究和探索，有力的推动了混凝土技术的发展和进步。高性能混凝土的出现正是上述混凝土技术发展和进步的表现和成果。
1 高性能混凝土概述
近年来，高性能混凝土作为一种新型材料，具有优越的综合性能，从而在工程建设过程中得到了广泛应用，并得到了施工单位的青睐。为了增强高性能混凝土的强度及耐久性，人们加强了高性能混凝土的研究力度，从而大大提升了其综合性能。目前，对于高性能混凝土的概念，我国并没有一个统一的定义，笔者通过参考相关文献，对高性能混凝土混凝土的特点进行了总结，具体主要体现在以下几点：（1）强度较高。高强度是高性能混凝土最突出的特点，一般来说，其强度等级应大于或等于C50。（2）耐久性较好。高性能混凝土自身具有抗外界腐蚀的能力，这种能力持续时间很长，且不会降低它的性能。（3）稳定性较好。高性能混凝土不会受到温差等外界因素的影响，因此不会发生收缩膨胀等现象，具有较好的稳定性。（4）具有较高的工作性。高性能混凝土具有较高流动性，因此其自流性较好，可以采用水泵进行运送。（5）具有良好的经济效益和环保效益。除了以上特征以外，高性能混凝土还体现节约能源，注重保护环境等方面，正朝着“绿色材料”的方向发展。
2 高性能混凝土配合比设计的基本原则
相比于传统的混凝土配合比而言，在对于高性能混凝土配合比进行设计的过程中，必须要对各种材料的用量以及比例严格地进行控制，而且在对于高性能混凝土配合比进行设计时，必须要遵循以下几个方面的基本原则。首先必须要遵循提高配置强度的原则，由于高性能混凝土的强度往往会受到多方面因素的共同影响，在生产的过程中任何一个环节出现偏差都会对于混凝土的最终强度造成影响。所以在对其配合比进行设计的过程中，必须要考虑一定的富裕系数来提高混凝土的配置强度。其次是采用较小的水胶比的原则，因为在对于高性能混凝土进行制备的过程中，较高的胶凝材料用量和较低的用水量是一个重要的前提，而这样就会使得水胶比降低，但是在对于高性能混凝土的水胶比进行设计时，也必须要将其控制在一定的范围之内，不能够过低。再次是合理选用砂率原则，由于砂率会对高性能混凝土的工作性能造成重要的影响，在进行配合比设计的过程中，必须要依据粗骨料的空隙率、颗粒级配以及胶凝材料的用量来对于砂率进行控制。最后是外加剂及矿物掺合料选用优化原则，在对于高性能混凝土配合比进行设计的过程中，之所以要加入外加剂以及矿物掺合料，其主要目的就是改善其某一项性能指标，所以在进行高性能混凝土配合比设计的过程中，必须要根据其性能需要对于外加剂和矿物掺合料合理地进行选用。
3 高性能混凝土配合比设计
3.1 模型建立
进行高性能混凝土配合比设计时，须保证混凝土的耐久性、强度、工作性和经济性，因此在进行优化设计模型建立时，选取高性能混凝土的耐久性、强度、工作性和经济性 4 个方面，作为目标值，水泥、水、超细粉矿物质、砂、石、外加剂 6 种指标作为约束条件。作为高性能混凝土其各项性能均应处于最优状态，因此在进行高性能混凝土目标函数建立时，应将耐久性、强度、工作性和经济性均按最大化来考虑，由此可得目标函数的线性模型应为：
（1）
式中：wi分别为高性能混凝土中经济性、工作性、耐久性和强度所占权重；yi分别为高性能混凝土的经济性、工作性、耐久性和强度 4 个方面的目标函数。对于经济性的目标函数的建立，主要是考虑六种指标单价，以经济成本作为优化目标，参考文献资料，建立的经济函数与高性能混凝土各组成材料的函数关系应为：
y1=0.35x1+0.002x2+0.02x3+0.025x4+0.035x5+6x6 （2）
式中：x1~x6分别为水泥、水、超细粉矿物质（粉煤灰或矿渣等）、砂、石和外加剂的用量（kg）。在建立工作性、耐久性、强度目标模型时，可利用以往的高性能混凝土配合比试验数据，利用 spss软件对数据进行非线性回归分析。
3.2 高性能配合比设计计算
（1）矿物掺合料掺量α
在混合矿物掺合料和砂取样时，一般采用四分法进行取样，并将砂与矿物掺合料相互替换，最后将最大的混合料单位重量计算出来，从中得到矿物掺合料的最佳比例α。α计算公式如下：
结束语
研究高性能混凝土可以通过多种思路、多种方法。在科学技术和社会经济不断发展的现状下，建筑科研人员和工程技术人员可以通过广泛充分的探讨，对高性能混凝土技术的发展形成一定的共识和认识，从而有前瞻性的对这方面的技术发展进行深入具体的研究，也可以针对具体的问题和要求，依托建设工程实际或者结合科研课题制定目标明确的研究计划，进行具体的研究。同时，行业和相关主管部门也应在高性能混凝土的发展方面发挥重要的作用，一方面积极引导、推动有关高性能混凝土的讨论和研究，另一方面对于成熟的高性能混凝土技术，通过规范等方式将成果固定下来，并积极推广应用。
参考文献：
[1] 孙海姣.高性能混凝土配比设计分析[J].水利科技与经济，2015（12）.
[2] 余燕妮，焦楚杰，张文华.高性能混凝土配合比智能化系统研究进展[J].混凝土，2011（7）：99–100.
论文作者:祝云华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/10
标签：高性能混凝土论文; 混凝土论文; 耐久性论文; 强度论文; 过程中论文; 矿物论文; 性能论文; 《基层建设》2017年第29期论文;