高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)探討

張鵬飛

（清徐縣維達(dá)混凝土有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

在現(xiàn)代化混凝土中，高性能混凝土和普通混凝土存在一些不同，高性能混凝土在制備中對原材料選擇的比較的嚴(yán)格，并且通常還需要將一些外加劑添加進(jìn)去。近些年來，通過對相關(guān)方面的研究發(fā)現(xiàn)，高性能混凝土在制備的過程中，其制備方法和配合比設(shè)計(jì)方面有了很大的進(jìn)步，但是在實(shí)際配合比設(shè)計(jì)中還是避免不了會存在一些問題。而這些問題如果沒有得到及時(shí)有效的解決，就會導(dǎo)致混凝土實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)一些問題，進(jìn)而給建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成一定的影響。因此，加強(qiáng)對高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的研究還是非常重要的，通過及時(shí)發(fā)現(xiàn)配合比設(shè)計(jì)中的一些問題，進(jìn)而及時(shí)采取相應(yīng)的措施解決，保障工程項(xiàng)目的質(zhì)量。

高性能混凝土本質(zhì)上是一種新型的混凝土，其生產(chǎn)工藝對原料的選用有嚴(yán)格的規(guī)定，有時(shí)候還需要添加一些外加劑來提高它的性能。結(jié)合國內(nèi)近幾年有關(guān)這方面的研究，在高性能混凝土的制備和配合比方面取得了明顯的成績，但在實(shí)際制備中還存在很多不足，如果不及時(shí)解決這些問題，當(dāng)混凝土運(yùn)用在實(shí)際施工中，就會出現(xiàn)很多施工問題，進(jìn)而影響施工質(zhì)量。因此，還需要不斷研究制備方法，對高性能混凝土配比在設(shè)計(jì)中存在的問題深入分析，針對性提出整改措施，有效提高混凝土強(qiáng)度，保障建筑工程的順利開展。

1 高性能混凝土特點(diǎn)

1.1 高耐久性

高性能混凝土具有抗腐蝕性、抗凍融、抗?jié)B性等特點(diǎn)，而抗?jié)B透性是衡量高性能混凝土耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)，大部分的化學(xué)侵蝕都是由有害的離子和水分侵入混凝土內(nèi)部引起的。因此，抗?jié)B性是高性能混凝土抗腐蝕的首要措施。

1.2 強(qiáng)流動性和可泵性

在混合、運(yùn)輸和澆筑過程中，高性能混凝土的流動性較強(qiáng)，而且不會發(fā)生離析、泌水等各種不良情況，在施工開展時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自流[1]。而且隨著時(shí)間推移，高性能混凝土坍落度不會發(fā)生嚴(yán)重?fù)p失，其有著不錯(cuò)可泵性，在這方面也有了廣泛應(yīng)用，從具體的施工情況來看，也取得了較為良好的效果。

1.3 環(huán)保性

高性能混凝土中可以加入大量外加劑，這能夠減少各種資源消耗量，減小建筑工程建設(shè)對環(huán)境的破壞，這符合可持續(xù)發(fā)展理念。

1.4 高強(qiáng)度

在初期的時(shí)候，高性能混凝土具有很好的強(qiáng)度，后期的強(qiáng)度可以滿足一定的要求。對于高性能混凝土的強(qiáng)度能夠達(dá)到多高，各個(gè)國家學(xué)者的看法存在一定差異，但是從目前工程實(shí)際應(yīng)用來看，高性能混凝土強(qiáng)度已經(jīng)超過100MPa。

1.5 體積穩(wěn)定性

高性能混凝土硬化期間，體積相對穩(wěn)定，水化過程中發(fā)熱量低，混凝土溫度不會快速升高，而且在冷卻時(shí)不會產(chǎn)生較大溫差，也不會發(fā)生嚴(yán)重干燥收縮現(xiàn)象。高性能混凝土硬化之后會形成一個(gè)致密結(jié)構(gòu)，并且不會出現(xiàn)微觀裂縫、宏觀裂縫。

2 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)原則

2.1 具體問題具體分析原則

目前，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，最為關(guān)鍵的一個(gè)問題就是針對性，總的來說，需要從實(shí)際角度去分析，因?yàn)榛炷疗贩N的不同，相關(guān)施工要求也會存在差異，在根據(jù)實(shí)際情況分析問題時(shí)，還需要結(jié)合原材料質(zhì)量及混凝土攪拌要求，根據(jù)實(shí)際施工要求制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。這是混凝土配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，必須對材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，以保證配合比的設(shè)計(jì)符合規(guī)定。

2.2 嚴(yán)格參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)原則

在實(shí)際配合比過程中，無論在哪個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格按照配比要求進(jìn)行施工，并根據(jù)實(shí)際建筑項(xiàng)目要求作為參考依據(jù)，來對高性能混凝土進(jìn)行配合比。在后期的檢測和驗(yàn)收環(huán)節(jié)，還需要合理按照施工程序及具體要求開展工作，在后續(xù)的收工階段，不僅要保證混凝土在整個(gè)項(xiàng)目中質(zhì)量檢測達(dá)標(biāo)，同時(shí)還需要在驗(yàn)收合格的情況下開展作業(yè)。但是，由于目前很多施工數(shù)據(jù)信息不完善，可供參考的資料也較少，在混凝土配合比設(shè)計(jì)方面，很多施工人員都需要根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配合比，這樣一來就會大大降低施工效率。

2.3 水泥用量最小原則

設(shè)計(jì)高強(qiáng)度混凝土配合比時(shí)需要以滿足高強(qiáng)度混凝土需求為標(biāo)準(zhǔn)，在確保其強(qiáng)度能夠達(dá)到應(yīng)用要求基礎(chǔ)上，將水泥用量控制在最小，實(shí)現(xiàn)對混凝土凝結(jié)升溫效果的合理控制。

2.4 耐久性原則

混凝土的耐用性是衡量混凝土質(zhì)量的最主要標(biāo)準(zhǔn)。這是一個(gè)很重要的指標(biāo)，無論是在建筑還是在公路上。因此，在使用高性能混凝土?xí)r，需要更多的耐用性。有許多因素影響著它的耐用性，如抗寒性、抗腐蝕性等。現(xiàn)在很多因素都會影響到混凝土的品質(zhì)，其中最主要的原因就是會有一些有害的物質(zhì)會順著水流流入混凝土中，從而對混凝土的整體性能造成一定的影響，因此，耐用性的原理也很重要。

2.5 最小用水量原則

采用有效減水劑的情況下，在對配合比進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要在符合泵送水泥坍落度技術(shù)應(yīng)用要求的基礎(chǔ)上，要減掉由于有效減水劑影響而取代的部分用水量，將集料中含水量扣減，在保證高性能混凝土性能能夠適應(yīng)建筑工程建設(shè)基礎(chǔ)上，對水量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)用水量最小[2]。

3 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)存在的問題

3.1 設(shè)計(jì)規(guī)范問題

在現(xiàn)行的混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程中，沒有直接提及可以滿足設(shè)計(jì)要求和配合比設(shè)計(jì)的特定問題。因此，在進(jìn)行高性能混凝土的配比設(shè)計(jì)時(shí)，很多操作者都是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，對其進(jìn)行配比的調(diào)整，以前和現(xiàn)在都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)公式。在保證高性能混凝土強(qiáng)度的前提下，水膠比例是關(guān)鍵[3]。因此，在水膠比例的設(shè)計(jì)上必須要打破常規(guī)，先確定用量，然后才能確定膠料用量。在這樣的理念下，凝膠材料的質(zhì)量和性能得到了進(jìn)一步的提升。一般情況下，要保證高性能混凝土的強(qiáng)度，就必須選用98%～99%的含水量，而隨著強(qiáng)度的增加，混凝土的質(zhì)量也會隨之降低。

3.2 骨料配合比存在問題

在混合料配比過程中，其中使用的細(xì)骨料以及粗骨料等材料，其配合比例都會對最終配置的高性能混凝土性能造成直接影響。因此，需要對單元等級和類型進(jìn)行全面檢查，并且將其作為依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，控制好骨料混合比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對高性能混凝土中孔隙率的合理控制，保證結(jié)構(gòu)能夠滿足應(yīng)用需求[4]。除此之外，生產(chǎn)企業(yè)在具體生產(chǎn)期間，生產(chǎn)出的各種原材料，其性能和質(zhì)量也都可能會存在一定差異，但是由于對粗細(xì)骨料以及水泥質(zhì)量的要求比較高，而實(shí)際無法滿足標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求，進(jìn)而就會影響混凝土最終的質(zhì)量。另外，骨料水分含量也會影響高性能混凝土質(zhì)量，如果只是根據(jù)技術(shù)人員自身經(jīng)驗(yàn)來明確骨料水分含量，這樣是不科學(xué)的。所以，在開展相關(guān)工作的時(shí)候，一定要通過試驗(yàn)來確定并消除各種因素帶來的影響。

3.3 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)配置不合理

部分生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)期間，經(jīng)常會為了獲取更高利益而降低生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)配置，同時(shí)，在實(shí)際生產(chǎn)期間，沒有對生產(chǎn)作業(yè)中的質(zhì)量進(jìn)行合理控制，這都會降低高性能混凝土質(zhì)量。因此，為了提高高性能混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，需要對各項(xiàng)工作進(jìn)行合理優(yōu)化，而且要依據(jù)相應(yīng)工作標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行全面優(yōu)化，做好相應(yīng)分析，通過多次核對，使高性能混凝土作用能夠得到充分發(fā)揮。

4 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)措施

4.1 合理設(shè)計(jì)配合比參數(shù)

在進(jìn)行高性能混凝土的配制時(shí)，大部分的操作者都是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)對其進(jìn)行了配比的調(diào)節(jié)，并沒有一個(gè)簡便的規(guī)范的計(jì)算方法。由于多種原因，對高性能混凝土的品質(zhì)產(chǎn)生了一定的影響，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是其中十分重要的一項(xiàng)因素，缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)勢必會導(dǎo)致高性能混凝土質(zhì)量參差不齊。高性能混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與普通混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同，單純地利用項(xiàng)目分析經(jīng)驗(yàn)，難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。在確定高性能混凝土配合比時(shí)，需要提高對黏合劑、膠合比等各項(xiàng)內(nèi)容的重視。

對于高性能混凝土來說，依據(jù)組合物強(qiáng)度水平對水膠比進(jìn)行了明確之后，作業(yè)人員利用細(xì)粒礦物外加劑量和類型，完成對混凝土具體強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。水泥骨比是水泥和混凝土的比例，通常水泥混凝土與混凝土的比例是7:13。在該配合比下，高性能混凝土的穩(wěn)定性、加工性各項(xiàng)指標(biāo)都處于較為理想狀態(tài)，能夠滿足應(yīng)用需求。在使用C50～C70 的高性能混凝土?xí)r，其強(qiáng)度為20%～50%，在具體設(shè)計(jì)時(shí)可以利用15%～30%的優(yōu)質(zhì)煤粉煤或礦渣取代；而對于C80 以下的高性能混凝土，可以采用15%～35%礦渣和5%～10%二氧化硅灰取代。此外，控制砂率也會對高性能混凝土性能造成一定影響，一般來說，隨著砂率增加會降低高性能混凝土強(qiáng)度[5]。在這一情況下，應(yīng)當(dāng)依據(jù)膠凝材料總量，以及采用的細(xì)顆粒和粗顆粒等級，以及運(yùn)輸?shù)膶?shí)際要求，從而選擇合適的砂率。

4.2 做好對原材料質(zhì)量的控制

對于高性能混凝土來說，在對其質(zhì)量進(jìn)行控制時(shí)，要對原材料質(zhì)量進(jìn)行全面控制，確保采用的每一項(xiàng)原材料質(zhì)量都能夠達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，并且要依據(jù)建筑工程項(xiàng)目具體情況，開展相應(yīng)作業(yè)。高性能混凝土的原材料主要包括外加劑、細(xì)骨料、粗骨料、水泥等，而最終配置的高性能混凝土性能和強(qiáng)度與原材料聯(lián)系十分密切，因此，相關(guān)工作人員需要提高對這一內(nèi)容的重視[6]。因此，審查和控制質(zhì)量單位的工作人員要了解施工內(nèi)容以及工作開展期間的每一項(xiàng)細(xì)節(jié)，包括檢測作業(yè)開展時(shí)的內(nèi)容包括骨料壓碎值，以及骨料中各項(xiàng)指標(biāo)。在混凝土生產(chǎn)作業(yè)期間，要及時(shí)檢查骨料中氯離子和其他有害物質(zhì)含量，每個(gè)施工階段完成后，都要及時(shí)開展檢查作業(yè)，而且完成檢查后，要開展后續(xù)作業(yè)。需要注意的是，在具體檢測時(shí)，為了保證最終檢測結(jié)果準(zhǔn)確，需要進(jìn)行多次檢測。

4.3 調(diào)整高性能混凝土耐久性

首先，注重外加劑的應(yīng)用。所謂外加劑指的就是在攪拌高性能混凝土之前或期間加入的外加劑，其會對高性能混凝土整體性能造成直接影響[7]。生產(chǎn)高性能混凝土期間可以采用不同類型外加劑，其中應(yīng)用最廣泛的就是減水劑，此外，需要注意的是，外加劑質(zhì)量必須符合國家各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。在正常應(yīng)用情況下，高效減水劑減水率不得小于20%，大幅度降低水灰比，可以使高性能混凝土強(qiáng)度能夠得到進(jìn)一步提高。

其次，提高高性能混凝土強(qiáng)度。高強(qiáng)度是高性能混凝土的一項(xiàng)重要特征，特別是在一些高層建筑工程中，強(qiáng)度對于高性能混凝土的應(yīng)用造成影響較大，在具體配置時(shí)，將水膠比控制在0.4 以內(nèi)，能夠提高高性能混凝土性能。水膠比和礦物質(zhì)含量都是影響高性能混凝土性能的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，要提高對這一內(nèi)容的重視，做好優(yōu)化。

最后，合理設(shè)置高性能混凝土目標(biāo)在構(gòu)造過程中，高性能混凝土與普通混凝土相比存在一定差異，要重要考慮的一項(xiàng)因素就是耐久性。對于混凝土來說，指標(biāo)主要包括滲透性、抗凍性、體積穩(wěn)定性等各個(gè)方面。通過對大量高性能混凝土性能和應(yīng)用進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)有害物質(zhì)都是通過水進(jìn)入混凝土中，有害物質(zhì)的進(jìn)入，會對混凝土性能造成不良影響，由此可見，在配置高性能混凝土?xí)r要充分考慮其抗?jié)B性，提高其質(zhì)量。

4.4 保障活性礦物細(xì)摻料的合理配置

活性礦物細(xì)摻料是高性能混凝土中一種關(guān)鍵材料，例如，優(yōu)質(zhì)粉煤灰和二氧化硅都是性質(zhì)良好的摻料，在水泥中分散大量活性礦物細(xì)混合物，這能夠使被填充的水泥內(nèi)的孔隙被填充，并且能夠優(yōu)化結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使混凝土抗?jié)B性能可以得到進(jìn)一步提高。與此同時(shí)，通過對活性礦物質(zhì)進(jìn)行應(yīng)用，其可以取代水泥，這能夠減少水泥應(yīng)用量，從而減少水泥水化熱，降低裂縫的出現(xiàn)概率。

5 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前建筑行業(yè)不斷快速發(fā)展背景下，項(xiàng)目工程對高性能混凝土配合比要求也隨之增高，所以，針對這種情況，就需要加以重視高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)過程中，加強(qiáng)對水泥材料以及粉煤灰量的合理控制，提升高性能混凝土的干縮及抗?jié)B性，進(jìn)而有效延長高性能混凝土的使用壽命，保障工程項(xiàng)目整體的施工建設(shè)質(zhì)量。