摘要：高性能混凝土（简称HPC）是一种具有良好体积稳定性、高耐久性、高强度和高工作性能的混凝土，它是在大幅度提高常规混凝土性能基础上采用现代混凝土技术，选用优质原材料，包括水泥、水、粗细集料以及矿物掺合料和高效外加剂配制而成的新型混凝土，具有高质量和高耐久性。本文主要谈谈高性能混凝土配合比设计原则、影响因素、方法等。
关键词：高性能混凝土；配合比；设计
1.高性能混凝土的概述及特点1.1 高性能混凝土的概念高性能混凝土，一般是指高强度、高弹性模量、低渗透性和良好的抵抗外界破坏能力的混凝土。与普通混凝土相比，高性能混凝土具有优良的工作性、良好的体积稳定性和很高的耐久性，是一种具有广阔发展前景的环保型绿色建筑材料。
1.2 高性能混凝土的特点（1）具有高抗渗能力和相当的强度，但是高性能混凝土不一定就是高强度的，低和中强度的也可以。
（2）具有良好的工作性是高性能混凝土的又一主要特征。混凝土的拌合物，要求具有比较高的流动性，并且在成型的过程中不离析和不分层，非常易于充满模型；自密实混凝土和泵送混凝土都具有非常良好的自密实性能和可泵性。
（3）高性能混凝土的使用寿命，一般比较长久。在一些特殊护理工程中的特殊位置，耐久性才是对于结构设计进行控制的主因素，而不是人们一般认为的混凝土的强度。高性能混凝土应用的主要目的，就在于它们能使混凝土的结构安全，非常可靠的达到50～100 年以上，这个作用非常了不起。
（4）具有比较高的体积稳定性是高性能混凝土具有的又一重大优势，这就体现在其硬化初期，混凝土就有着比较低的水化热，在硬化的后期则收缩变形会比较小。
2.高性能混凝土配合比设计原则2.1 最优砂率原则砂率。主要影响混凝土的工作性。当水胶比不同时，高性能混凝土中的最优砂率也有所变化。高性能混凝土的砂率可根据胶凝材料总量、粗细骨料的颗粒级配及混凝土泵送要求等因素来确定，宜采用37％一44％。
2.2 最优浆集比原则混凝土浆集比为水泥浆与集料的比例。HPC 的特点是具有较好的工作性能，即要求具有较高的流动性，因此高性能混凝土要求有较大的胶凝材料总质量。但研究表明，混凝土会随着胶凝材料用量的增加，弹性模量降低，收缩增加。因此，在高性能混凝土配合比设计中必须寻找最优的浆集比。试验研究表明，当采用适宜的集料时，固体浆集体积比取34：60 可以很好地解决混凝土强度、工作性和尺寸稳定性之间的矛盾，配制出理想的高性能混凝土。
2.3 最优胶凝材料原则在进行配合比参数设计时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料总量应处在1个适宜范围内，胶凝材料总量宜为450kg/ m3～600kg/ m3，其中矿物微细粉用量宜≤胶凝材料总量的40％。（6）高效减水剂掺量。高效减水剂是混凝土实现大流动性的唯一途径，高效减水剂掺量应根据坍落度要求确定，其最佳掺量一般占胶凝材料质量的1％～2％。
3.高性能混凝土配合比的设计影响因素3.1 混凝土工作性1.1 流动性流动性用坍落度表示，泵送混凝土属于大流动性混凝土。出搅拌机的混凝土坍落度为T0，入泵混凝土坍落度为T1，则ΔT= T0- T1 称为坍落度损失。
坍落度损失越小越好，一般需要控制1 小时坍落度损失率不大于20%。
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混凝土入泵坍落度与混凝土泵送高度有关，根据混凝土的入泵坍落度与坍落度损失，即可算出混凝土初始坍落度T0，即 T0= T1+ΔT。
1.2 可泵性可泵性表示混凝土易于泵送而不产生堵管或分层离析和泌水等性能，可泵性好的混凝土，不但混凝土原材料应满足要求，流动性大，而且粘聚性、保水性好。常压泌水率要小，压力泌水值一般控制在40-130ml，以70-130ml 为好。
3.2 配制强度混凝土的抗压强度，是结构混凝土最主要的指标，必须达到设计要求，混凝土强度等级保证率不低于95%。但混凝土抗压强度也不宜过高，即超标太多。如超过设计强度3 个等级以上，该混凝土不是最佳的混凝土，不仅增加了材料成本，而且还会使混凝土的胶凝材料用量过高，从而降低了混凝土的长期耐久性能。
3.3 混凝土耐久性近年来人们对混凝土耐久性的认识日益提高，国外各标准中也均把耐久性列为混凝土的最重要指标，也就是说，不是对有特殊要求的混凝土才要考虑耐久性，而对应对所有混凝土都予以考虑。
4.高性能混凝土配合比确定参数方法4.1 用水量在水灰比一定、原材料一定的情况下，使用满足工作性的最小加水量（即最小的浆体量），可得到体积稳定、高强度的混凝土。因此，用水量根据混凝土拌合物坍落度的大小和高效减水剂的效果而定，一般wo≯175kg/m。
4.2 水胶比。严格控制水胶比是保证高性能混凝土质量的关键之一。
低水胶比能降低混凝土的孔隙率并减小孔隙尺寸，通过混凝土的低渗透性来保证其耐久性。高性能混凝土的水胶比[（水泥+矿物微细粉）]一般不大于0.38。
4.3 浆集比。水泥浆与骨料（亦称集料）的比例为浆集比。采用适宜的集料时，固定浆集体积比为35：65 时可以很好地解决强度、工作性和体积稳定性之间的矛盾，配制出理想的高性能混凝土。
4.4 砂率砂率。主要影响混凝土的工作性。当水胶比不同时，高性能混凝土中的最优砂率也有所变化。高性能混凝土的砂率可根据胶凝材料总量、粗细骨料的颗粒级配及混凝土泵送要求等因素来确定，宜采用37％一44％。
4.5 胶凝材料掺量。在进行配合比参数设计时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料总量应处在1 个适宜范围内，胶凝材料总量宜为450kg/m3～600kg/m3，其中矿物微细粉用量宜≤胶凝材料总量的40％。
4.6 高效减水剂掺量。高效减水剂是混凝土实现大流动性的唯一途径，高效减水剂掺量应根据坍落度要求确定，其最佳掺量一般占胶凝材料质量的1％～2％。
5.高性能混凝土配合比设计技术措施5.1 大量掺用粉煤灰改善混凝土性能粉煤灰中的玻璃微珠能使水泥砂浆粘度和颗粒之间的摩擦力降低，使水泥颗粒充分分散，在相同稠度下使混凝土用水量减少，提高其和易性。
另一方面，由于粉煤灰颗粒较细，可以起到改善胶凝材料的颗粒级配的作用，使填充胶凝材料的空隙水量减少，因而也有效的降低了混凝土用水量。
粉煤灰掺入高性能混凝土中，在早期基本不参与水化，而只起到填充作用，使混凝土获得较好的工作性能，而后期大部分粉煤灰颗粒开始和水泥水化产物作用，形成大量的填充颗粒，使混凝土强度得以发展，内部结构不断密实，从而有效的提高了混凝土的抗渗性。
5.2 采用复掺技术“复掺”是指在混凝土中掺入两种或两种以上的细掺料。“复掺”利用的化学机理是：粉煤灰的化学活性相对较低，它对混凝土早期强度影响较大，尤其是在掺量较高的情况下，影响更大。为了弥补这一缺陷，加人粉煤灰后再复合活性较高的超细矿渣粉，可提高火山灰效应，增加体系中微粒间的化学交互、诱导激发，从而提高粉体的化学活性。粉煤灰和矿渣粉复掺后，在混凝土强度上有一定互补，产生单一混合材所不具有的优良效果，发挥其更大的优势。“复掺”料后混凝土具有良好的工作性能和耐久性能，而且有较好的经济效益。
6.结语综上所述，高性能混凝土的研究与开发应用，对普通混凝土的技术性能指标有了重大的突破和发展，对节能、工程质量、工程经济、环境与劳动保护等方面都具有重大意义。因此，合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。
参考文献：[1]杨钱荣.混凝土渗透性及引气作用对耐久性的影响[J].同济大学学报，2013，37（6）：244-248.[2]于明秀.高性能混凝土在公路桥梁建设中的应用浅析[J].中小企业管理与科技.2012（31）：168-168
论文作者:陈凤仙
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期供稿
论文发表时间:2015/9/21
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