江苏省淮安市 223200
摘要：高性能混凝土简称为HPC，其是在显著提升普通混凝土性能的前提下了利用现代混凝土配置技术制作的混凝土。高性能混凝土主要是耐久性作为主要的设计指标，根据用途要求不同实现对以下性能进行选择性保证，耐久性、强度、工作性、经济性、实用性与稳定性等，对此，在对高性能混凝土进行配置时具有如下特点，即水胶比低、原料优质以及添加足够掺和料与高效外加剂。高性能混凝土的出现对桥梁发展有着非常重要的作用。
关键词：高性能混凝土；配合比设计；应用分析；桥梁
引言
高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，简称HPC）最早在20世纪80年代末开始出现。高性能混凝土的研发和应用使得现代桥梁材料更高性能的需求得到了很好的满足，它是现代桥梁混凝土技术不断进步和发展的体现。对高混凝土的众多设计参数来说，耐久性是最重要的一项指标。高混凝土应该保证混合料在硬化后具备一定的强度等级，整体材料具有较好的工作性，而且在投入使用后能够保证一定的耐久性和使用寿命。高性能混凝土是选用优质原材料，在较低的水胶比下进行配置的。除了基础的水泥、集料和水之外，还需要掺加一定比例的高效外加剂和矿物细掺料等。
1高性能混凝土的配合比设计原则
1.1水胶比原则
在可塑状态下，水胶比对混凝土的实际强度生成具有决定性的作用，下文将会通过对比试验进行论证，与此同时，其还能够对混凝土硬化效果的持久性具有一定的正面影响。由于混凝土的强度与水胶比之间呈倒数比例关系，所以水胶比一经确定后，便不能够再随意改变。
1.2最小水泥用量原则
为了有效降低混凝土的升温速度，并达到增强混凝土的抗侵蚀性能目的，需要在混凝土强度符合相关施工强度标准的情况下，最大程度的降低水泥用量在胶凝材料中的参数值。
1.3密实体积原则
混凝土主要是将石子作为主要的骨架，利用砂子实现对石子间的缝隙进行填充，再利用浆体对砂石间的缝隙加以填充，同时将砂石表面做出相应的包裹，实现对砂石间存在的阻力尽可能的减少，确保混凝土具有充足的流动性。可塑状态下的混凝土总体积是包括水、砂、水泥与石在内所有的密实体积总和，该原则是对混凝土配合比进行计算的基础。
2高性能混凝土配置要点
2.1水泥
在水泥的选择上，应选择普通硅酸盐水泥或是硅酸盐水泥，其强度等级应不高于42.5且稠度低，而对于粉煤灰硅酸盐水泥或是火山灰质硅酸盐水泥则不适应使用。原因在于后两者之中已经有一定量的掺和料加入其中，从而在实际使用中，由于对质量的要求不同，就会对水泥的配制与使用带来一定的影响。本工程水泥选择使用的是鼎鹿P.O42.5水泥。
2.2骨料粗、细
两种骨料都应选择有着合理、良好级配的进行使用，其中细骨料应选用2.6至3.0细度模数范围的中粗砂，而粗骨料则应选用线胀系数小、质地坚固均匀、粒形良好且最大粒径不超过25毫米的洁净碎石。同时选用的洁净碎石的压碎值指标应小于10%或其抗压强度不小于100MPa。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按不同比例将两个粒级混合后，各自对其进行紧密度试验与筛分试验，而后选择出能够满足连续级配要求的，根据试验结果绘制出紧密度-混合比例曲线图，其中两个级配的石子比例就是曲线中最大紧密度对应的比例值。本桥梁工程选择的是细度模数为2.6的江砂作为细骨料，而粗骨料则为两级配，即其中70%为10至25毫米，而30%为5至10毫米。
2.3添加剂
在添加剂的选择上，同样要求添加剂应具备对混凝土耐久性有显著提高作用的、适量引气、坍落度损失小、减水率高的产品。同时，添加剂与水泥之间应具备优良的相容性。另外，在配制高性能混凝土的过程中，对于高效减水剂的选用相较于普通混凝土的要求来说，要严格许多。作为实现混凝土高性能的关键指标之一，本工程使用的减水剂为第三代聚羧酸系高效减水剂，这种减水剂的优势在于与胶凝材料相容性良好、减水率高以及用量小。
2.4掺和料
掺和料要求品质稳定且小于等于20%的细度，矿物掺和料包括硅灰、磨细矿渣粉、磨细粉煤灰以及粉煤灰等。该桥梁工程使用的是粉煤灰，其等级为I级。
2.5水
高性能混凝土配制用水的要求与普通混凝土配制相同。
3配置技术途径及配合比参数
3.1配置技术途径
一方面，矿物细掺料。将一定含有SiO2活性成分的矿物细掺料添加到HPC当中，可以显著的改善桥梁工程混凝土的孔隙结构，降低混凝土因内部温度变化可能出现的裂缝，使混凝土抗渗性得到有效的提高。这主要是由于HPC中添加的优质粉煤灰、硅粉与磨细矿渣等矿物细掺料当中都含有SiO2。混凝土界面中存在的水泥经水化后出现的Ca(OH)2和SiO2会发生反应，反应式为:xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaOSiO2·mH2O另一方面，高效减水剂。要想确保HPC当中具有较低的水胶比，进而得到相对更高的砼强度，便要在混凝土当中掺入适量的高效减水剂。这是因为高效减水剂能够在表面活性基团影响，进而使混凝土当中的凝胶颗粒表面具有一定的负电荷，同时在电性排斥下实现分散，最终使高新能混凝土具有更好的流动性。
3.2配比设计步骤
第一步，拌合水量预算，依据强度等级方面做出的要求，根据粗集料最大粒径与细集料细度模数对拌合料用水量进行预估。第二步，浆体体积计算:浆体体积是拌合用水的体积和水泥、粉煤灰等胶凝材料的体积之和，浆体用来填充集料的孔隙，浆体的体积根据按集料的孔隙率来计算，一般在0.35－0.42之间。一般应该尽量采用较小的浆体体积，以降低浆集比。浆体的体积中去除预估的水的体积，就能得到水泥和粉煤灰等胶凝材料的体积；第三步，集料用量计算:集料用量是根据集料的体积、集料的表观密度、砂率三者算出砂与碎石的质量，然后依照不同强度等级、用水量与外加剂等实现对粗集料和细集料使用量占比进行调整。第四步，对混凝土当中的材料用量进行计算，按照集料的表观密度、胶凝材料的密度、各材料的体积算出各材料质量。第五步，试配与调整，使用现场具有的原料进行多次的配置与调整。第六步，现场与实验室论证，对于不同地区的使用的材料存在一定的差异，对此需要在施工现场与实验室进行验证，最终设计出最佳的配合比。
3.3浆集比
浆集比即高性能混凝土中水泥浆和集料的比例。美国Aitcin和Mehta经过研究分析，得出结论，当浆集体积比例为35∶65时，高性能混凝土的尺寸稳定性、工作性以及强度等均具有较好的性能。在实际工程应用中，混凝土的强度等级越低，掺加的胶凝材料应该越少，且胶凝材料用量最好控制在300kg/m3～550kg/m3以内。
3.4高效减水剂用量
在实际工程中，应该根据坍落度决定高性能混凝土中高效减水剂的掺量。一般情况下，高效减水剂在1%～2%用量时效果最为明显。
结束语
通过对高性能混凝土配合比的设计能够有效提高桥梁工程混凝土的综合性能，但是在实际工程中，由于高性能混凝土添加了多种添加剂，桥梁工程应该建立相应的品质评价体系，应该加快混凝土配合比设计的规范化进程，同时应该充分利用各种先进的计算机计算手段等用于配合比的设计，提升桥梁工程高性能混凝土配合设计的工作效率和整体优化设计效果。
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论文作者:房志清
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第15期
论文发表时间:2018/1/9
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