高性能混凝土配合比试验研究与分析
混凝土配合比设计影响因素分析及优化
0 引言随着工程项目建设的大规模和多样化，对混凝土的性能提出了更高的要求。
高性能混凝土的问世表明我国非常注重工程质量。
这是由于高性能混凝土相对于普通混凝土而言，高性能混凝土虽然价格稍高，但是其性能更好，对于我国经济的迅速发展起到了巨大的作用。
在实际工作中，材料实验室常常会对混凝土配合比进行试验与检测，如公路、房屋、桥梁等，都是由水泥混凝土及混凝土构件所构成，经常会在施工过程中见到，而且已经使用了很长时间。
在今后的工作中，应加强对混凝土配合比的设计与检验，对混凝土及相关建材的应用，以及对工程项目建设物的构造与构件的质量进行合理的改进。
1 混凝土配合比设计概述所谓混凝土配合比，简而言之，就是要将工程项目建设目前的结构特点、原材料的性能特点、工程项目建设中使用的各种技术、工程项目建设设备等都要考虑进去，在此基础上，以混凝土的混合特征及机械性质为依据，利用耐久性等多项特征，来决定混凝土原材料的配比，以满足目前工程项目建设的可操作性及经济性需求。
从理论上讲，混凝土配合比设计的有效性与工程混凝土的性能及造价密切相关，为满足工程对性能、经济等方面的优化需求，需进行混凝土配合比优化设计。
2 配合比设计目标分解传统的混凝土需要有经济性、工作性能、力学性能、耐久性能，并且要保证用传统的制造方法制造出合格的产品。
混凝土是一种新型的复合结构，其关键在于增强界面过渡带的填充性，增强制品与骨料的结合强度。
耐久性能是指在一定时期内，混凝土经得起风雨和化学腐蚀的耐力，并具有一定的使用性能。
造成混凝土耐久性问题的主要原因有：第一，侵蚀因素：侵蚀环境对混凝土结构的侵蚀；水、大气对水化产物的侵蚀；酸、碱、盐等会对产物结构造成影响，也包括超出其承受力或部分承受力的内力或外力。
第二，被腐蚀对象及其损坏方式。
混凝土结构与其组成材料，包含了护坡结构材料、水化产物、混凝土骨料，以及埋置的金属部件。
具体表现为：集料的溶蚀与流失、内部金属构件的锈蚀、水化产物的化学不稳定性、结构不稳定性、晶间膨胀破坏等由腐蚀物质渗透到混凝土中造成。
超高性能混凝土配合比设计及搅拌工艺研究综述
引言随着社会的发展及人们对建筑物安全性、功能性要求的日益增长，以及混凝土应用领域的逐渐扩大和越来越复杂的混凝土工程环境，工程结构朝着更深、更长的方向发展，并对混凝土性能提出了更高的要求，如更高的强度和更好的耐久性。
为满足这些要求，超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）应运而生。
UHPC的抗压强度在120 MPa以上，是普通混凝土的3倍[1]，韧性为高性能混凝土的300倍以上[2-3]，拉伸强度不小于5 MPa，弹性模量约为40～60 GPa[4-6]，这些性能使其结构在地震中具有优异的可靠性，并且在拥有优异力学性能的同时自重较轻，广泛应用于预制构件，道路、桥梁以及核工程等工程项目[7-9]。
但目前仍缺乏相关配合比标准设计规范，因此大量学者对UHPC配合比设计展开研究，并得到较多相对可靠的配合比设计方法[10]。
在配合比方法确定后，开始制备超高性能混凝土，而在此过程中搅拌工艺的改变，对UHPC的流动性及力学性能都会产生影响[11-12]。
因此，本文根据配合比设计理念的不同，将多种配合比设计方法归为2类，分别为紧密堆积理论和经验公式，并分析其优缺点，最后给出适用于当前UHPC制备的配合比设计方法；同时，对比分析不同搅拌工艺对UHPC 流动性及力学性能的影响，确定对其流动性及力学性能提升最明显的搅拌方式，为日后UHPC配合比设计研究及制备提供参考依据。
超高性能混凝土配合比设计及搅拌工艺研究综述宋天威1,2 左彦峰1,2 姚 越1,21. 中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室 河北 廊坊 0652012. 防灾科技学院 土木工程学院 河北 廊坊 065201摘 要：本文总结了超高性能混凝土（UHPC）配合比的设计原理，综述了依照不同设计原理产生的UHPC配合比设计方法，将其归为2类，分别为堆积模型和经验公式，分析了不同配合比设计的优缺点，选择出适用于当前UHPC 制备的配合比设计方法。
高性能混凝土配合比设计
高性能混凝土配合比设计摘要：高性能混凝土是当前较为常用的一种施工材料，其配合比设计直接关系到混凝土性能的好坏。
本文对高性能混凝土配合比设计展开了探讨，分析了高性能混凝土配合比设计的原则，并对其配合比设计试验进行了介绍。
关键词：高性能混凝土；配合比；设计引言随着我国社会经济的快速发展，我国工程建设日益增加，对工程的施工质量及性能也提出了更高的要求。
在这背景下，高性能混凝土作为一种高耐久性、高强度、性能良好的混凝土，在现代工程建设中得到广泛的应用。
由于高性能混凝土的性能取决于混凝土的配合比设计，因此，对高性能混凝土配合比设计展开探讨具有十分重要的意义。
1 高性能混凝土配合比的设计方案和理论依据采用掺加矿物掺合料（单掺和双掺两种方案）的方法，配以优质外加剂，通过减少水泥用量、改善混凝土工作性能、增加密实度等措施，最终确保了髙性能混凝土的长期耐久性能。
其理论依据为：（1）对于普通混凝土而言，高流动度容易出现离析和泌水，加入适量优质的矿物掺合料，可使混凝土拌和物需水量有不同程度的降低，同时使混凝土的黏聚性得以改善。
此外由于活性矿物掺合料的颗粒小，可以进人到水泥颗粒的空隙中，因而起到了很好的填充作用，使混凝土内部的孔隙率降低，提高了混凝土的密实度，同时吸附大量的自由水，减少泌水现象，增强了耐久性能。
（2）掺合料的加入降低了水泥用量，减少了水化热集中导致的混凝土内外温差过大而产生的微裂缝，提髙了混凝土的耐久性。
但是考虑到用掺合料取代部分水泥后，早期强度会有所减弱，根据客运专线施工工艺的要求，在进行混凝土配合比设计时将矿物掺合料的总量控制在30%以内。
（3）通过选用优质外加剂，在混凝土内部引入大量分布均匀、稳定而封闭的微小气泡以提高混凝土的抗冻性能，而且这些微小气泡的引入阻断了水的渗透通道，使混凝土的抗渗性能也得到相应的提高。
此外混凝土中适量引气还可以明显改善混凝土的和易性，这是由于引入的微气泡可以看作是无数的微小滚珠，在混凝土拌和物搅拌、浇筑和振实过程中，小滚珠起着减小固体颗粒间的磨擦，使物料润滑流动的作用。
高性能混凝土及不同配合比方案的应用研究
第29卷第6期2008年12月华 北 水 利 水 电 学 院 学 报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No 16Dec .2008收稿日期3作者简介顾志刚(53—),男,浙江镇海人,副教授,主要从事水电工程施工技术方面的研究文章编号:1002-5634(2008)06-0042-03高性能混凝土及不同配合比方案的应用研究顾志刚,吴建平(浙江东方职业技术学院,浙江温州325011)摘 要:高性能混凝土的研究与应用,对于高面板坝工程混凝土面板的防裂具有重要意义.在原材料中合理掺入外加剂、粉煤灰、有机纤维等配料是获得高性能混凝土的重要途径.根据具体的工程情况,可采用不同的配合比方案,如外加剂+粉煤灰+有机纤维“多掺”方案、联掺或单掺高效减水剂+引气剂方案等.配制高性能混凝土,应尽量选择高标号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,并应根据水泥中活性混合材料的类型及含量,合理确定粉煤灰的最佳掺量.实践证明,通过优化混凝土配合比,可减少甚至避免混凝土面板裂缝的产生.关键词:高性能混凝土;面板坝工程;外加剂;粉煤灰;有机纤维中图分类号:T U528.31 文献标识码:A1 关于高性能混凝土应用的几种观点高性能混凝土的概念在上世纪80至90年代相继由日本、美国等国提出.20多a 来,许多国家对高性能混凝土在工程中的应用问题进行了研究和探索,目前国内外工程界关于高性能混凝土应用方面的观点大致有以下几种:1.强调“高强”作用.高性能混凝土是指在其硬化状态下,具有一种或多种性能的高强混凝土,也就是将高强作为高性能混凝土的重要标志,其28d 抗压强度可达40MPa 以上,同时要求其具有良好的抗冲耐磨性及抗裂性等.这种高性能混凝土配合比设计的特点是:水泥用量大,达350～400kg/m 3以上;一般不掺粉煤灰,而掺硅粉、纤维材料;掺减水剂、引气剂等.其应用范围一般为高速公路、高层建筑及各种护面工程.2.强调“高耐久性”作用.该观点认为,高性能与高耐久性具有相同的意义,而不是指高强度.高耐久性实际包括了高抗渗性、高抗冻性、高抗裂性等.其配合比设计的特点是:通过掺粉煤灰、高效减水剂、引气剂、防裂剂或微膨胀剂等,以减少混凝土中的水泥用量,降低用水量,减少混凝土的干缩,降低水化热设计值,从而达到提高混凝土的耐久性目的.基于该观点配制的混凝土在水电工程中有着广泛的应用,尤其在面板坝堆石的面板混凝土防裂中起到了关键作用.3.强调“高施工性”作用.该观点认为,高性能混凝土是以高工作性为其主要特征,即在施工中具有免振捣、自密实的性能.这类混凝土配合比的特点是:粉煤灰掺量较大,可达水泥重量的40%以上,再掺入补偿收缩型的高性能外加剂,从而获得高流动性和抗离析的混凝土.这类混凝土主要用于施工中难以振捣的部位,如压力管道回填混凝土施工等.上述观点对高性能混凝土强调的侧重面有所不同,但本质相近.例如具有高耐久性能的混凝土,通常也有较高的强度;而高施工性则始终是进行混凝土配合比设计所要考虑的问题.2 不同方案高性能混凝土的应用研究面板混凝土防裂一直是高混凝土面板坝工程中的重要课题,随着高混凝土面板坝工程的日益增多,这一问题更为突出.由于高面板坝具有坝体的高度大、面板的面积大、单块面板的长度大等特点,使面板防裂问题较为复杂.表1列出了国内部分高混凝土面板坝的面板数据.:2008-09-2:19.表1 国内部分高混凝土面板坝面板数据[1]坝名坝高/m面板面积/万m2单块面板最大斜长/m面板宽度/m面板厚度/m面板施工分期乌鲁瓦提138.07.22111.312,60.30～0.803期珊溪132.56.88143.012,60.30～0.692期白溪124.44.93128.112,60.30～0.662期白云120.02.44136.012,70.30～0.532期高塘110.72.64113.012,60.30～0.632期天生桥178.017.30113.6160.30～0.903期引子渡129.51.20182.0150.30～0.742期公伯峡139.06.12218.5120.30～0.701期水布垭233.013.40173.816,80.30～1.103期洪家渡179.57.64129.0150.30～0.913期导致混凝土面板产生裂缝的原因是多方面的,主要包括结构因素、混凝土自身的抗裂性及施工水平等.我国己建和在建的高面板坝工程,在高性能混凝土的研究及应用方面进行了有益的探索.通过优化混凝土配合比设计,配制抗裂性能良好的高性能混凝土,可减少甚至避免混凝土面板裂缝的产生,这己为我国多个高面板坝工程的实践所证实.一般认为,在原材料中合理掺入外加剂、粉煤灰、有机纤维和钢纤维等,是获得高性能混凝土的重要途径.但根据具体工程的情况,采用的技术方案有所不同.2.1 外加剂、粉煤灰“多掺”方案浙江珊溪水库混凝土面板坝高132.5m,混凝土面板分2期施工,1期面板一次浇筑的最大长度为143.0m(当时为国内最大长度).为满足设计和施工对面板混凝土的技术要求,该工程确定了在混凝土原材料中同时掺VF-Ⅱ防裂剂、N MR-1高效减水剂、BL Y引气剂和粉煤灰的所谓“4掺”方案[2],获得了抗裂性能优良、满足施工要求的高性能混凝土.施工后,在大坝蓄水前未发现裂缝.重庆鱼跳水电站面板堆石坝高106.0m.施工前,有关部门对面板混凝土抗裂问题进行了认真的试验和研究,确定了在混凝土中掺入粉煤灰和高效复合外加剂(W HDF+JC3)的方案.在面板施工期间及完工后检查,未发现裂缝.此外,福建万安溪面板坝的坝高虽然不足100.0m,但单块面板的最大长度达到了100.0m,因此面板防裂问题仍具有挑战性.该工程采用在混凝土原材料中掺外加剂、粉煤灰的“多掺”方案,获得了良好效果.2.2 外加剂、粉煤灰、有机纤维“多掺”方案在面板混凝土中掺加适量的有机纤维(如聚丙烯纤维等),能显著改善混凝土的极限拉伸率、弯曲韧性等变形性能,从而增强面板混凝土的抗裂能力.我国已有不少面板堆石坝工程在这方面进行了探索和实践,并取得了成功经验.例如坝高124.4m的浙江白溪水库面板坝,在进行2期面板混凝土配合比设计时,采用了在原材料中掺改性聚丙烯纤维、减水剂、引气剂、粉煤灰的“多掺”方案.对提高混凝土的抗裂性、抗渗性和抗冻性具有积极作用,不足之处是施工过程中坍落度损失较大.坝高156.0m的紫坪铺面板堆石坝,在面板混凝土中掺用聚丙烯纤维,经取样试验,与同级配标号常规混凝土相比,其抗拉强度增加20%左右,其施工配合比见表2.表2 紫坪铺面板堆石坝聚丙烯纤维混凝土施工配合比编号设计强度砂率/%水灰比 外加剂掺量/%混凝土材料用量/(kg m-3)UN F-2C减水剂AE引气剂HE-U膨胀剂外掺水水泥粉煤灰砂子小石中石聚丙烯纤维UNF-2C减水剂AE引气剂HE-U膨胀剂配比1C30380.450.70.0078148263667316565360.9 2.3030.02326.5配比2C30380.470.70.0078148252637376615410.9 2.2050.02225.2 洪家渡面板堆石坝最大坝高179.5m,在进行面板混凝土配合比设计时,除了在原材料中掺粉煤灰、高效减水剂、引气剂外,同时掺入聚丙烯纤维和氧化镁,因而被称为“双掺”技术[3].应用实践表明,洪家渡面板混凝土的“多掺”方案,对增强混凝土的断裂韧度、补偿混凝土自身体积收缩,从而避免或减少由于混凝土自身收缩变形而产生的裂缝.作为目前世界上最高的混凝土面板堆石坝———高233.0m 的水布垭面板堆石坝,其面板混凝土配合比也采用了外加剂、粉煤灰、聚丙烯腈纤维的“多掺”方案,并在应用中获得良好效果[]2.3 联掺减水剂和引气剂的方案为了提高面板混凝土的强度、抗裂性、抗渗性和耐久性,在面板堆石坝工程中可采用联掺优质高效减水剂和引气剂的方案.如云南茄子山水库混凝土面板坝,坝高106.1m.该工程原设计在面板混凝土原材料中掺入15%～20%的粉煤灰,因客观条件限制,不能实施,改为联掺F DN-5高效减水剂和AEA202引气剂的方案,在裂缝控制方面取得了良好效果又如广东高塘水电站面板坝,在面板混凝土中掺入F DN减水剂和DDN引气剂,也获得了良好效果34第29卷第6期顾志刚等: 高性能混凝土及不同配合比方案的应用研究 4..4409 .2.4 单掺引气剂或减水剂的方案湖南白云水电站混凝土面板堆石坝,最大坝高120.0m,混凝土面板分2期施工,1期面板的最大长度为136.0m.该工程在面板混凝土原材料中单掺DH-931引气剂,施工后,仅发现极少的裂缝.湖北建始县的小溪口面板坝,虽然不是100.0m以上的高坝,但由于混凝土面板一次浇筑成型,单块面板最大长度达108.0m,面板防裂问题突出.经试验研究,在面板混凝土原材料中单掺WHDF减水剂,施工后检查未发现裂缝.小溪口面板坝的经验,实际上也为我国最高的混凝土面板坝———水布垭面板坝混凝土面板的抗裂设计提供了参考.3 关于高性能混凝土配材的建议3.1 水泥型号外加剂和粉煤灰对于改善混凝土性能具有重要作用,但水泥作为混凝土的主要胶凝材料,其品种和标号对混凝土性能的影响更重要.文献[5]明确指出面板混凝土“宜用525号硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥”.有的面板坝工程采用425普通硅酸盐水泥虽然也获得了性能良好的面板混凝土,但对于高混凝土面板坝而言,由于其在坝体结构、施工条件方面面临的情况复杂,因此从质量上考虑,应尽量采用525号普通硅酸盐水泥.3.2 粉煤灰的掺量在面板混凝土原材料中掺入一定量的优质粉煤灰以代替部分水泥,可降低水泥用量,减少混凝土的水化热温升和收缩变形.目前在高混凝土面板坝工程中应用粉煤灰已较为普遍.粉煤灰的掺量设计规范规定一般为15%～30%.但是,普通硅酸盐水泥中有可能在生产过程中已经掺有15%活性混合材料,如粒化高炉矿渣、粉煤灰等,若在配制面板混凝土时再掺入15%～30%的粉煤灰,则可能导致混凝土的强度及其他性能发生较大变化,反而不利于混凝土性能的改善.因此在确定粉煤灰掺量时,应了解所选用水泥的品种及水泥中活性混合材料的类型及含量,并通过实验寻求粉煤灰的最佳掺量.参 考 文 献[1]顾志刚.混凝土面板堆石坝施工技术[M].北京:中国电力出版社,2005:71.[2]鲁电,吴垂涛,杜贤民.珊溪水库堆石坝面板混凝土防裂技术研究[J].水力发电,2000,26(10):42-44. [3]蒋国澄.中国混凝土面板堆石坝20年[M].北京:中国水利水电出版社,2005:449-453.[4]董芸,杨华全.水布垭工程面板混凝土抗裂性试验研究[J].人民长江,2007,38(7):115-117.[5]编著者不详.DL/T5016-1999混凝土面板堆石坝设计规范[S].北京:中国电力出版社,2000.S tudy on H igh2perform an ce C on cr ete a nd M ix Schem e Appl i edG U Zhi2gang,WU Jian2p ing(Zhejiang Dongfang Voca ti ona l and Technica l Co llege,W enzh ou325011,China)Ab stra ct:For crack prevention for high conc re te face r ockfill da m project,resea rch and app lica ti on of high2perfor mance concrete is of great signficance.Adding ad m ixture,fly a s h,organic fibe r int o raw ma terials is an i mportant way t o ge t high2pe rfor m ance conc rete.Ac2 cording to the s pecific circu m stance s of the p r ojec t,a di ffe rentm ix s chem e m ay be used,such a s the more m ixed s cheme,which is added ad m ixt ure and fly a s h and organic fi ber int o,the e rbiu m2d oped or single2do ped superp l a sti c ize r,luck medicina l p repa ra ti on s che m e,and s o on.To m ake up high2perfor m ance conc rete,as far as possibl e the high2grade portland ce m ent or ordinary portl and cem ent should be choosed,and according to the ty pe and content of ac tive m ixed ma terials in cement,the be st amount of fly ash is detem ined.Enginee ring prac tice ha s p r oved tha t,t hrough the opti m iza tion of conc re t e m ix design,the c racks in t he conc rete face can be reduced or even av oi2 ded.Key wor ds:high2pe rfor m ance conc re t e;face r ockfill dam p r o j ec t;ad m ixt u re;fly a sh;organic fibe r44 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 2008年12月。
混凝土配合比优化技术的实践与总结
混凝土配合比优化技术的实践与总结引言：混凝土是建筑工程中不可或缺的重要材料，而混凝土的性能直接取决于其配合比。
配合比的优化技术在建筑领域中扮演着重要的角色。
本文将通过实践与总结，探讨混凝土配合比优化技术的应用和效果。
一、材料选择的合理性混凝土的配合比优化技术首先要考虑材料的选择。
选用合适的水泥、骨料、粉煤灰等材料，对混凝土的性能有着直接的影响。
例如，合适的骨料比例能够提高混凝土的强度，而粉煤灰的加入则能改善混凝土的耐久性。
因此，通过精确控制材料比例，可以达到混凝土配合比的最优化。
二、水胶比的控制水胶比是混凝土中水和胶凝材料质量之比，也是混凝土配合比中最关键的参数之一。
合理的水胶比能够保证混凝土的强度和耐久性。
一方面，过高的水胶比会导致混凝土孔隙率增大，强度下降，另一方面，过低的水胶比则会影响混凝土的可加工性。
因此，通过调整水胶比，可以实现混凝土配合比的优化。
三、添加剂的应用添加剂是混凝土配合比优化技术中的重要组成部分。
通过添加剂的应用，可以改善混凝土的性能。
例如，使用减水剂可以降低混凝土的水胶比，提高混凝土的强度和可加工性；使用缓凝剂可以延缓混凝土的凝结时间，便于施工等。
添加剂的正确使用可以有效提高混凝土的整体性能。
四、试验与数据分析混凝土配合比优化技术的实践过程离不开试验与数据分析。
通过对不同配合比样品进行物理力学性能测试，并分析各参数之间的关联性，可以找到最优的配合比。
试验数据的准确性和全面性对于配合比优化至关重要，因此，实验室的设备和操作要求也是不可忽视的一环。
五、经济性的考虑在混凝土配合比优化技术的实践过程中，经济性也是一个重要的考虑因素。
不同的配合比会对成本产生不同的影响。
通过对各种配合比的成本分析，可以找到性价比较高的优化配合比。
在保证混凝土性能的前提下，尽量降低成本，是合理选择。
六、实践案例分析本节将通过实践案例分析，具体展示混凝土配合比优化技术的应用效果。
以一座工程为例，分别制备了几组不同配合比的混凝土样品，并进行了一系列试验。
高性能混凝土的配合比设计与试验研究
高性能混凝土的配合比设计与试验研究一、研究背景与意义高性能混凝土是指具有高强度、高耐久性、高流动性、高可塑性等性能的混凝土。
它是一种新型的建筑材料，在现代建筑中得到了广泛应用。
高性能混凝土的研究与应用，对于提高建筑结构的抗震性能、延长建筑物的使用寿命、节约资源、保护环境等方面都有着重要的意义。
高性能混凝土的配合比设计是高性能混凝土研究中的重要内容之一。
配合比的设计直接影响混凝土的性能，因此配合比的设计需要严格控制。
在混凝土的配合比中，水胶比是一个非常关键的参数，它直接影响混凝土的强度和耐久性。
因此，在高性能混凝土的配合比设计中，需要考虑水胶比、水泥用量、骨料用量、掺合料用量等多个因素。
二、试验方法与过程1.材料准备本试验使用的水泥为普通硅酸盐水泥，骨料为天然河砂和碎石，掺合料为粉煤灰。
水泥、骨料、掺合料经过筛分后按照配合比的比例准备好。
2.试验设计本试验的目的是设计高性能混凝土的配合比，并对其性能进行试验研究。
根据前期的研究和实验数据，本试验选取水泥用量、骨料用量、掺合料用量等参数，采用试验设计方法，设计了不同的配合比。
3.试验过程（1）混凝土配合比设计本试验设计了4种不同的高性能混凝土配合比，配合比如下：A型：水泥用量350kg/m³，水胶比0.25，骨料用量1000kg/m³，掺合料用量100kg/m³。
B型：水泥用量400kg/m³，水胶比0.30，骨料用量1000kg/m³，掺合料用量100kg/m³。
C型：水泥用量450kg/m³，水胶比0.35，骨料用量1000kg/m³，掺合料用量100kg/m³。
D型：水泥用量500kg/m³，水胶比0.40，骨料用量1000kg/m³，掺合料用量100kg/m³。
（2）混凝土试验将按照不同配合比配制好的混凝土浇注到试件模具中，进行压实、养护、试验等工序。
配合比实验报告
配合比实验报告配合比实验报告一、引言配合比是混凝土施工中非常重要的参数之一。
它是指混凝土中水、水泥、砂、骨料等各种成分的比例关系。
准确的配合比可以保证混凝土的强度、耐久性和工艺性。
为了探究不同配合比对混凝土性能的影响，本实验设计了一系列试验，以期得出准确的结论。
二、实验目的本实验的目的是通过对比不同配合比的混凝土样品的强度、抗渗性能和工艺性，研究配合比对混凝土性能的影响，为工程实践提供参考。
三、实验方法1. 实验材料准备：水泥、砂子、骨料、水。
2. 实验设备准备：试验模具、振动台、混凝土搅拌机等。
3. 实验步骤：a. 按照设计的配合比，将水泥、砂子、骨料和水按照一定比例混合搅拌。
b. 将混合好的混凝土倒入试验模具中，并用振动台进行振动，以排除空气和提高密实度。
c. 根据不同的配合比，制作出多个混凝土样品。
d. 根据需要，进行强度测试、抗渗性测试和工艺性测试。
四、实验结果与分析1. 强度测试结果：a. 对不同配合比的混凝土样品进行抗压强度测试。
b. 记录并比较不同配合比样品的抗压强度。
c. 分析不同配合比对混凝土强度的影响。
2. 抗渗性测试结果：a. 对不同配合比的混凝土样品进行抗渗性测试。
b. 记录并比较不同配合比样品的抗渗性能。
c. 分析不同配合比对混凝土抗渗性的影响。
3. 工艺性测试结果：a. 对不同配合比的混凝土样品进行工艺性测试，如坍落度、凝结时间等。
b. 记录并比较不同配合比样品的工艺性能。
c. 分析不同配合比对混凝土工艺性的影响。
五、实验结论通过对不同配合比的混凝土样品进行一系列测试和分析，得出以下结论：1. 配合比对混凝土的抗压强度有显著影响，适当调整配合比可以提高混凝土的强度。
2. 配合比对混凝土的抗渗性能有一定影响，过高或过低的配合比都会降低混凝土的抗渗性。
3. 配合比对混凝土的工艺性有明显影响，适当调整配合比可以改善混凝土的流动性和凝结时间。
六、实验总结本实验通过对不同配合比的混凝土样品进行一系列测试，研究了配合比对混凝土性能的影响。
C50高性能混凝土配制试验与研究
仅 可 改善混 凝土 工作 性 和减 少 水 化 热 ， 而且 还 可 提 高 充分 水化 的水 泥浆 的微 观结 构 。
６ 矿渣 粉 ）
鞍 山鞍钢 矿粉 公 司 ￥ ５级矿 渣粉 。 ９
２ 配 合 比设 计 的 基本 要 求
１高 耐久 性 高性 能混 凝 土最重 要 的特征 是 具 有 ）
收 稿 日期 ：０ ７Ｏ ６ 修 回 日期 ：０ ７０ ５ ２ ０ １１ ； ２ ０ —７ １
２ 矿物 掺合 料推 荐 掺量 见 表 ２ ） 。高 性 能混 凝 土 宜
凝土性 能 的研究 。
与普 通混凝 土 相 比 ， 要求 抗压 强度 的不 合格 率更 低 ， 以
满 足 现代建 筑 的基本 要求 。 ３ 高工 作 性 高 工 作 性 即混 凝 土 拌合 物在 运 输 、 ）
浇筑 以及成 型过 程 中不 分 离 、 于操 作 的程度 ， 是混 易 这
１ 水泥 ） 采 用 沈 阳冀 东水 泥有 限公 司生 产 的盾 石 牌４． ２ ５级普 通硅 酸盐 水 泥 。
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价， 因此在 满足 工程对 混 凝土 质量 要求 的 前提下 ， 单位
体 积 混凝 土 中水 泥用 量 越 少 越 经 济 ， 可减 少 高性 能 并 复 合￣ Ｊ 剂 的掺 量 ， ＇Ｊ ｌｎ － 降低成 本 ， 时可避 免 混凝 土的 干 同
３ 配 合 比设 计 参 数 的 参 考 值
１ 混凝 土 配 合 比参 数 限值 ， 表 １ ） 见 。对 于 给 定 的
参数 限值 ， 过使用 合 适 的 粗 骨 料 可 以 获得 稳 定 的高 通 性 能 混凝 土 （ 弹性 模量 、 如 干燥 收 缩及 徐 变等 ） 。
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高性能混凝土配合比试验研究与分析
摘要：高性能混凝土的试验过程是一个复杂的系统过程，它主要包括原材料的试验及混凝土配合比试验。
本文着重围绕配合比试验展开探讨，首先阐述了配合比的设计要点，而后给出了一试验案例，通过试验结果的探讨，分析了怎样选择最佳配合比。
关键词：混凝土；配合比；设计；试验
混凝土是近现代使用最广泛的工程材料，混凝土工程质量直接关系到建筑物的安全。
随着我国社会主义经济的发展，城市建设发展迅速，高层或超高层建筑不断涌现，同时大跨和超大跨桥梁也与日俱增，这些建筑物均对结构构件提出了高强、轻质的要求，为此高性能混凝土逐渐成为人们关注的焦点。
高性能混凝土的显著特点是强度高、变形小、耐久性好、抗渗抗冻性好，能适应现代工程结构向大跨、重载、轻质、高强、耐久方向发展和承受恶劣环境条件的需要，而且符合现代混凝土生产的工厂化和机械化的趋势。
高性能混凝土的试验过程是一个复杂的系统过程，它主要包括原材料的试验及混凝土配合比试验。
本文着重围绕配合比试验展开探讨，通过对试验结果的理论分析寻找最佳配合比，可供工程人员参考。
1、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，但日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。
1.1 初步配合比
（1）试配强度
(1)
式中，为混凝土试配强度，为混凝土设计标准强度，1.16为强度富余系数。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
1.2 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。
2、混凝土配合比试验方案
混凝土配合比的确定，关键是要保证混凝土满足施工、强度、耐久性、经济性四方面要求。
在现行混凝土配合比设计规程JGJ55-2000中，高强混凝土配合比确定方法基本上还采用普通混凝土配合比的确定方法。
本文研究中应用正交-综合评定法确定高强高性能混凝土配合比。
正交-综合评定法是利用正交试验的原理安排试验，根据试验结果进行综合评定，找出满足各项工程要求的最佳配比的方法。
高性能混凝土性能的主要影响因素有：水灰比、粉煤灰掺量、硅灰掺量及粗骨料含量等，本研究中着重针对这些要素开展研究，选择的因素水平如表1所示。
因选用的影响因素为四个，各因素的水平数位为三个，故选择L9(34)正交表,即四因素三水平的正交表。
按L9(34)安排的试验方案如表2所示。
表1 试验因素水平表
表2 试验方案
3、试验结果分析
根据正交设计试验结果确定各因素对混凝性性能的影响趋势及主次。
将试验结果中的数据进行极差分析，比较各因素对考核指标的影响顺序和影响大小。
极差分析结果如下表3所示:
表3正交试验结果的极差分析
从表3可以看出，高强性能混凝土与普通混凝土的明显不同是:水灰对高
强混凝土的强度影响不大，而水灰比是控制普通混凝土的决定因素，目前外通行的普通混凝土的配制理论是水灰比定则。
为什么水灰比对高强性能混凝土的强度影响很小呢?可能的原因是，在高强性混凝土中增加了矿物掺合料(如粉煤灰和硅灰等组分)，由于矿物掺合料具有火灰活性，它们在混凝土中与水泥的水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成水硅酸钙(C-S-H)。
Ca(0H)2是一种晶体，富集在水泥石与骨料的界面，降低界面粘结力，然而界面粘结力是决定混凝土强度主要因素，同时，Ca(OH)2的存在还会给混凝土带来腐蚀，从而损失混凝土的耐久性，而水硅酸钙是一种凝胶它对混凝土的强度起增进作用，它也是水泥的主要成分C3S和C2S的水化产物。
因此，矿物掺合料这一组分在高强性能混凝土中起到了化害为利的作用，其实质就是，矿物掺合料(粉煤灰，硅灰等)的掺入改变了高强性能混凝土的有效水灰比，特别是由于硅灰的加入产生了火山灰反应和微填料作用，使水泥浆与骨料界面过渡区改善，并使孔结构细化都引起强度增加。
掺入硅灰后，对混凝土的强度提高程度可用效率指数来衡量。
所谓效率指数是指当用硅灰取代水泥时，1份硅灰对混凝土强度的贡献可能相当于2-5倍的水泥所能产生的强度，这个倍数称为硅灰的效率指数。
随着硅灰的增加，其效率指数逐渐降，当硅灰掺量超过20%时，其效率指数显着降低，超过30%时混凝土的强度甚至反而下降，因此掺量通常不应高于20%。
当硅灰掺量过高时，新拌混凝土将变得非常粘稠而增加了施工浇捣的难度。
同时，硅灰的价格较高，硅灰掺量不宜太大，关于粉煤灰的掺量对混凝土的强度影响的研究表明，粉煤灰的掺入量不宜超过30%，当粉煤灰得超过40%时，混凝土的强度甚至反而下降，因此，掺量不宜太高。
综合上述正交试验的极差分析，本次高性能混凝土的研究试验最佳配合比为C3B3A1D2。
4、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：
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。