摘要：通过对于一些工程实践的总结，并且对于大量文献资料进行阅读，同时对于高性能混凝土的理论和实践的经验进行归纳的基础上，通过各类方法对于原材料、混凝土各项相关指标和混凝土的配合比设计进行了较为系统的研究和分析。通过这些对于高性能混凝土的施工和配合比设计提供相应的技术支持，为这个领域的更深层次的研究提供一定的参考。
关键词：高性能；混凝土；配合比；设计方法
引言：本文对于高性能混凝土（英文简称HPC）的配合比的设计方法进行了研究和探索，对于能对配制高性能混凝土产生影响的关进因素及其控制方法，还有在其施工过程中的相关质量控制的有力而关键的措施进行了深入探讨，期待对于这些的研究能够起到抛砖引玉的作用，从而为该领域的技术提升作出一定的贡献。
一、高性能混凝土的概念和意义
作为一类新型的高技术混凝土，高性能混凝土是通过对于普通混凝土的性能的基础之上，对于现代混凝土技术的制作上进行大幅度提升和制作的混凝土。它的主要设计指标是以耐久性为其基本原则。对于不同用途而产生的不同要求，在工作性、耐久性、强度、适用性、经济性和稳定性的体积等作为性能主要的特点，加强并且重点予以保障。在配置上，高性能混凝土采用低水胶比，并且使用非常优质的原材料，还有就是一定要保证掺入足够数量的高效外加剂和矿物细。
二、高性能混凝土配合比设计要点
在高性能混凝土中，通常耐久性比强度更重要，并有其它一些物理力学性能的要求，但目前尚没有切实可行的以耐久性或其它物理力学性能指标为依据的配合比设计方法。当前，在进行高性能混凝土配合比设计时，大多还是以强度为依据，其它性能指标则以试验检验、配合比调整等手段复核。在众多的高件能混凝土配合比设计方法中，美国学者P?K?Mehta的方法具有较广泛的通用性。该法是在现有高性能混凝土实践经验的基础上，对主要的配合比设计参数做一些假设，从而得到试拌用的初步配合比。
2.1 初步配合比
（1）水胶比
高性能混凝土的水胶比一般在0.4以下。设计标准强度为50MPa时，试配强度为55~60 MPa，其水胶比在0.35~0.40之间；如设计标准强度为60MPa，则水胶比在0.30~0.35以下，最终以实际试配强度确定水胶比。
（2）水泥浆／骨料
当采用适宜的粗骨料时，在固定水泥浆滑料体积比为35：65的条件下，可以制备尺寸稳定、耐久性满足要求的高性能混凝土。
（3）砂率
由于高性能混凝土的胶凝材料用量大，在确定砂率时，通常不再受节约水泥的经济性影响。确定砂率时，一方面要保证混凝土拌合物良好的流动性和泵送性能，砂率取值偏高；另一方面，为了获得足够的强度和弹性模量，砂率又不能过高，因此，对于高性能混凝土，砂率大多在36％~41％之间，且随混凝土强度的提高，砂率呈降低趋势。
（4）用水量
在满足和易性的前提下，混凝土单位用水量应尽可能小。普通混凝土的单位用水量取决于混凝土拌合物的流动性和骨料的最大粒径及品种，对于高性能混凝土来说，由于其骨料最大粒径坍落度波动范围很小，而且坍落度可通过调整高效减水剂用量来控制，所以可不考虑这两方面因素。
（5）胶凝材料
对于每个混凝土强度等级，使用胶凝材料有三种方案可供选择：1）100％水泥；2）水泥与矿渣（或粉煤灰）的体积比为75：25；3）水泥：矿渣（或粉煤灰）：硅粉（体积比）＝75：15：10。其它方案，如同时使用水泥和硅粉，及同时使用水泥及沸石等，不再一一列出，通常情况下，硅粉和沸石粉适宜掺量为10%左右，矿渣为25％左右，粉煤灰常采用超量取代法掺入，超量系数为1.2~1.4。
（6）高效减水剂
高效减水剂的掺量一般为胶凝材料总质量的0.8%~2.0%。建议第―试配掺量为1%为宜。
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2.2 试配、检验与调整
由于上述方法有许多假设，所以第一盘配料经计算得出的配合比仅能起到引导作用，为了获得正确的配合比，尚需进行大量试验。高性能混凝土的试配、性能检验及调整等，与普通混凝土基本相同
三、高性能混凝土配比的设计原则分析
对于高性能混凝土来说，其配合比设计要比普通混凝土重要多了。因为它有传统混凝土所没有的低水胶比和总用水量。所以，高性能混凝土的配合比的设计，一定要对于其耐久性和强度进行充分考虑，并且综合原材料的用水量、砂率、水胶比和性能等各类因素，并且遵循和秉持综合设计来作为基本原则进行展开。
3.1对于配置强度原则的确定
因为要以强度为要求进行满足为出发点，混凝土的试配强度，一般必须比设计强度要高。我国目前对于高性能混凝土的配合比的确定，其中的预期抗压强度的标准依然以《普通混凝土配合比设计规程》中的规定为蓝本和依据。在没有标准差数值和可靠的强度统计数据的时候，对于配制混凝土的强度的标准，至少不能比设计强度的1.15倍还要低。
3.2对于适度的水胶比的确定
制备高性能混凝土的一个重要的前提条件，就是比较低的用水量和相对高的水泥用量，但是超过临界值的水泥用量，不一定就能对抗压强度的提高非常有利，甚至还会产生降低强度的反作用。如果要用到液体外加剂，在水胶比重就应当对于高效减水剂中的水进行充分而适当的考虑。
3.3对于低用水量原则的坚持
对于高性能混凝土工作性的条件，应当予以很好的满足。同时，需要对于用水量进行最大限度的减少，从而对于混凝土的干缩起到一定的抑制作用，对于水泥和骨料的粘结力以及混凝土和钢筋之间的握裹力产生相对的作用。
3.4掌握适当的砂率也非常重要
砂率对于混凝土的工作性有重要影响。比起中低强度等级的混凝土来说，高性能混凝土的用量更加多一些。水胶比不同的情况下，高性能混凝土的最优砂率也不尽相同。在一般情况下，要使强度能呈现增长的态势，就必须增加混凝土的砂率，弹性模量也能因此而呈现出下降的趋势。这个砂率的配比控制，需要根据粗细骨料的颗粒级配、胶凝材料的总用量和泵送的要求等这些系列因素，从而做出选择和决定。
3.5把握好掺合料用量和高效减水剂的优化原则
对于掺合料和高效减水剂来说，它的优化原则包含了两个含义：①掺合料和高效减水剂用量的优化；②对于不同的掺合料的用量进行的优化。因为相对比较低的化学活性，粉煤灰对于混凝土初期的强度影响，一般比较大，在掺量比较高的情况下更是如此。为了对于这个缺陷进行相应的弥补，对于粉煤灰加入之后，就要在复合活性比较高的超细矿的渣粉，从而对于火山灰效应进行相应的提高，并且对于体系里的微粒之间的化学诱导和交互进行有效的激发，这样也能对于分体的化学活性进行相应的提高。对于矿渣粉和粉煤灰进行复掺后，有一定的互补作用到混凝土的强度上，从而产生出其他的单一材料所无法达到和具有的优良效果，并且能够发挥出更大的优势效果来。
四、对于高性能混凝土配合比设计方法的探究
因为对于其性能产生影响的因素比较多，所以高性能混凝土的组分也十分复杂。在目前对于其理解还存在一定的差距的情况下，对于它的配比也就没有相应统一而且成熟的方式方法。国内外在该领域的研究，大致分为以下几类：
4.1美国混凝土协会的方式
美国混凝土协会提出的方法是，对于掺粉煤灰的高强混凝土进行相应的优化和配合比的设计的方案。这个方法对于普通容重的非引气混凝土非常适用，一般在一些不同胶凝材料的用量和比例进行试验和采用，从而最终获取最佳的配合比来。
4.2法国国家路桥试验室的方式
因为对于高性能混凝土的研究，法国路桥中心已经处于世界前沿地位。他们的配合比设计方法以大量在模型材料上进行的试验，并且用胶接料浆体来进行相应的流变试验，同时用砂浆来进行需要的力学试验，这个模式对于配合比设计的过程中所需要的试验次数和时间，都进行了极大的压缩，并且收到了非常好的效果。
结束语
在工程建设规模不断扩大的今天，高性能混凝土的开发与应用，很大程度上弥补了传统混凝土技术性能的缺陷，使得建筑结构型式更加多样化，而且对节能、工程质量、工程经济、环境与劳动保护等方面都起到了积极意义。可以预期，高性能混凝土的应用领域将会迅速扩大，取得更为可观的技术经济效益。
参考文献：
[1]杨坪、彭振武.硅粉在混凝土中的应用探讨 2017.4
[2]吴红娟，李志国.自密实混凝土及其工作性评价 2016.9
[3]王培民.新型和特种混凝土配合比设计及施工性能检测实用手册 2017.6
论文作者:陈剑锋
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第13期
论文发表时间:2019/1/21
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