全计算法HPC配合比设计
高性能混凝土——混凝土配合比设计步骤
高性能混凝土——混凝土配合比设计步骤高性能混凝土配合比设计步骤高性能混凝土(HPC)是一种采用特殊材料、特殊配比和特殊的施工工艺制成的混凝土,其具有比传统混凝土更高的强度、更好的耐久性和更低的渗透性。
在设计高性能混凝土的配合比时,需要考虑以下步骤:1. 确定混凝土的设计要求在开始设计高性能混凝土的配合比之前,需要明确混凝土的设计要求,包括: •混凝土的强度等级,通常不低于C50;•混凝土的耐久性要求,如抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性等;•混凝土的工作性要求,如坍落度、流动性、保水性等;•混凝土的体积变化要求,如热膨胀系数、收缩率等。
根据设计要求,确定混凝土的材料组成和配合比。
2. 选择合适的水泥高性能混凝土通常采用高强度、低收缩、低热发射的水泥。
可以选择普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或者高铝酸盐水泥等。
3. 选择合适的矿物掺和料矿物掺和料可以提高混凝土的强度和耐久性,减少混凝土的成本。
常用的矿物掺和料有粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。
4. 选择合适的骨料高性能混凝土的骨料应具有高强度、高耐磨性和低碱硅酸反应活性。
通常采用碎石或卵石,其粒径应大于5mm。
5. 选择合适的掺合料掺合料可以改善混凝土的工作性和耐久性,常用的掺合料有减水剂、泵送剂、防冻剂等。
6. 确定混凝土的配合比根据上述选择和设计要求,确定混凝土的配合比。
配合比应满足混凝土的强度、耐久性和工作性要求。
在配合比设计中,应考虑水泥、矿物掺和料、骨料和掺合料的比例和用量。
7. 试配混凝土根据确定的配合比,制备混凝土并进行试配。
通过调整配合比,达到设计要求。
8. 检验混凝土的性能制备标准试件,养护到规定龄期,测定其强度和耐久性指标,确保满足设计要求。
通过上述步骤,可以设计出满足高性能混凝土设计要求的高性能混凝土配合比。
9. 配合比优化在初步确定混凝土配合比后，需要对混凝土的性能进行测试，包括强度、耐久性和工作性。
根据测试结果，可能需要对配合比进行优化。
优化的目的是为了达到设计要求的同时，确保混凝土的经济性。
高性能混凝土配制标准
高性能混凝土配制标准一、前言高性能混凝土（High Performance Concrete，简称HPC）是指在保证混凝土强度、耐久性等基本性能的前提下，通过控制混凝土配合比、材料、施工工艺等方面的因素，使混凝土具有一定的强度、耐久性、韧性、抗裂性、可流动性等综合性能，满足特殊工程需求的新型混凝土。
HPC的配制标准对于工程质量的保障至关重要，因此，本文将从配制原料、配制工艺、混凝土性能等方面进行详细的阐述，以期为HPC的生产和应用提供一定的参考。
二、配制原料1.水泥HPC中使用的水泥一般应为高强度等级的水泥，常用的有P.O 42.5、P.O 52.5等。
水泥的使用量应根据混凝土的设计强度、最大粒径、水灰比等因素进行控制。
2.细集料HPC中使用的细集料应具有良好的形状、粒度分布和表面特性，一般使用粒径小于0.315mm的细集料。
常用的细集料有石英粉、砂子粉、白炭黑等。
细集料的使用量一般为水泥用量的20%~30%。
3.粗集料HPC中使用的粗集料应具有良好的韧性和强度，常用的粗集料有石子、碎石等。
粗集料的最大粒径应根据混凝土的设计强度进行控制，一般不超过25mm。
粗集料的使用量应根据混凝土的设计强度、最大粒径、水灰比等因素进行控制。
4.掺合料HPC中使用的掺合料应具有良好的活性和稳定性，常用的掺合料有粉煤灰、矿渣粉等。
掺合料的使用量应根据混凝土的设计强度、最大粒径、水灰比等因素进行控制。
5.外加剂HPC中使用的外加剂应具有增强混凝土综合性能的作用，常用的外加剂有高效减水剂、缓凝剂、氯离子含量低的防腐剂等。
外加剂的使用量应根据混凝土的设计强度、最大粒径、水灰比等因素进行控制。
三、配制工艺1.配合比设计HPC的配合比设计应根据混凝土的使用环境、设计强度、最大粒径、水灰比等因素进行合理设计，以保证混凝土的综合性能。
2.原料配送原料应按照配合比中各组分的比例进行称量和配送，保证原料的准确性和稳定性。
3.混凝土拌合混凝土拌合应采用机械拌合方式，拌合时间一般不少于5分钟。
浅谈高性能混凝土配合比及收缩徐变效应
浅谈高性能混凝土配合比及收缩徐变效应摘要：混凝土结构因其具有易加工、能耗低、耐久性好、与钢材等结合性好、适宜于大规模生产等特点，问世一百多年来，已成为现代结构不可缺少的工程结构。
混凝土技术的发展使预应力混凝土技术的设想成为现实，同时预应力混凝土技术的发展也使大跨与超大跨桥梁的应用与日俱增，这些建筑物均对结构构件提出了高强、轻质的要求，为此高强高性能混凝土逐渐成为人们关注的焦点。
关键词：混凝土；配合比；收缩徐变一、高性能混凝土配合比设计方法很久以来，良好的配合比设计需要更多的是“技巧而非科学”。
这句话充分说明了长久以来配合比的确定主要依靠经验和试验，从而产生了诸多经验性模型，而大多数模型并没有充分认识到经验性本质所在。
本文介绍一种比较流行的高性能混凝土（HPC）配合比设计方法：全计算法。
下面对全计算法进行简要介绍。
1.1 全计算法的基本观点：1) 混凝土各组成材料(包括固、气、液三相)具有体积加和性；2) 石子的空隙由干砂浆填充；3) 干砂浆的空隙由水填充；4) 干砂浆由水泥、细掺合料、砂和空气隙所组成。
1.2 全计算法需要考虑的地方：1、参数 A、B 的选择全计算法进行 HPC 混凝土设计时，水胶比的计算公式中A、B 的参数仍以《JGJ 55-2000 普通混凝土配合比设计规程》为依据，而规程中规定的参数适用于混凝土强度等级小于C60 级时，与高性能混凝土一些要求已经不符。
2、砂拔系数的选择全计算法中的砂拔系数设定偏高。
目前混凝土骨料主要为两种碎石掺配，在实际施工过程中应严格控制粒径<5mm><5mm><5mm>根据以上二点，进行一些参数的修改，并在全计算法的基本观点中增加一点。
为：4) 干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气隙所组成；5) 粒径<5mm>此方法合适于 52.5 级或以上的水泥。
二、高性能混凝土的工作及力学性能工作性主要描述新拌混凝土运输和振捣密实的能力，是新拌混凝土的重要性能，也将影响服役混凝土的性能。
现代混凝土配合比设计-全计算法
现代混凝土土配合比设计------全计算法传统混凝土配合比设计方法(如绝对体积法和假容重法),是以强度为基础的半定量计算方法,不能全面满足现代混凝土的性能要求,现代混凝土配合比计算方法是以工作性、强度和耐久性为基础建立数学模型，通过严格的数学推导的到混凝土的用水量和砂率的计算公式，并将此二式与水灰（胶）比定则相结合能计算出混凝土各组分（水泥、细掺料、砂、石、含气量、用水量和超塑化剂掺量等）之间的定量关系和用量。
用于流态混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、商品混凝土以及防渗抗裂混凝土等现代化混凝土的配合比设计。
（一）高性能混凝土配合比全计算法设计高性能混凝土（HPC）与高强混凝土（HSC）和流态混凝土（FLC）最显著的差别就是混凝土配合比考虑工作性、强度和耐久性，其配合比设计的基本原则是：（1）满足工作性的情况下，用水量要小；（2）满足强度的情况下，水泥用量少、细掺料多掺；（3）材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求；（4）掺多功能复合超塑化剂（CSP）改善和提高混凝土的多种性能。
因此，HPC的配合比设计比HSC和FLC更为严格合理，图--1表示各种材料类型的混凝土配合比分区范围，无论采取什么方法设计，HSC、FLCHE和PLC（塑性混凝土）的配合比在一个范围之内，而HPC在AB线附近，由此证明HPC的配合比设计必须严格、精确和合理。
图1 混凝土配合比组成图一、强度与水灰（胶）比的关系混凝土配合比设计是混凝土材料学中最基本而又最重要的一个问题，早在1919年DuffＡbrams（D.艾布拉姆斯）就发表了混凝土强度的水灰比定则：“对于一定的材料，强度仅取决于一个因素，即水灰比。
”这一定则可用下列公式表示：σc=a/b1.5（W/C）式中:σc----一定龄期的抗压强度3a----经验常数,一般取925kg/m该式成为混凝土配合比设计计算强度的基础,近80年来混凝土配合比设计几经发展,到目前为止最常用的两种方法是绝对体积法和假定容量法。
现代混凝土配合比全计算法设计软件使用说明
现代混凝土配合比全计算法设计软件使用说明混凝土配合比设计是混凝土材料科学和工程应用的基础。
现代混凝土应包括高性能混凝土、高强混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实自流平混凝土和商品混凝土等。
以强度(水灰比定则)为基础的传统配合比设计方法不能满足现代混凝土的要求。
作者提出的"全计算法"是以强度、工作性和耐久性为基础建立了体积相关数学模型，通过严格的推导得到用水量和砂率的计算公式。
并且将其二式与水胶比定则相结合计算出混凝土各组分的配比和用量。
因此称谓全计算法。
全计算法的研究、应用和推广工作己近十年，广泛用于各种大型混凝土工程和近100个混凝土预拌站，取得了良好的技术经济效益。
为了便于广泛应用现制作成计算机软件。
国家版权局计算机软件著作权登记号2005SR005291.现代混凝土配合比全计算法设计模板(1) .2.HPC混凝土配合比设计模板(2)3..固定用水量法混凝土配合比设计模板(3)4.卵石流态混凝土配合比设计模板(4)一. 模板使用说明1..模板适用范围：现代混凝土配合比全计算法设计模版(表1)适用于高性能混凝土(HPC)、高强混凝土(HSC)、流态混凝土(FLC)、泵送混凝土、引气混凝土和商品混凝土、自密实自流平混凝土，防渗抗裂混凝土、细砂混凝土、以及其他现代混凝土。
2.有关参数的变化范围：模板(1)中红色的数值是使用者根据混凝土施工工程的设计要求和混凝土原材料的性能指标应输入的设计参数(共12项)。
相关参数输入后，模板中自动生成混凝土系列配合比。
(1)..混凝土配制强度fcu.p≥fcu.0+1.645σ或 fco.p=fcu.0+10 (Mpa)(2)水泥强度等级(Mpa)配制HPC、HSC时：42.5、52.5;配制FLC、商品混凝土时：42.5、32,5。
(3)浆体体积VeVe=Vw+Vc+Vf+Va式中：Vw、Vc、Vf、 Va－分别表示水、水泥、矿物细掺料、空气的体积用量(l/m3)。
高性能混凝土(HPC)全计算配合比设计的数学模型
高性能混凝土（HPC）全计算配合比设计的数学模型[摘要] 本文在普遍适用的混凝土体积模型的基础上，经数学推导求得了HPC混凝土单方用水量W(kg/m3)计算公式和砂率Sp(%)计算公式，这两个公式揭示了混凝土组成材料内在的规律和联系。
这两个公式结合传统的水灰(胶)比定则，即可定量确定混凝土各组成材料用量，实现HPC混凝土全计算配合比设计。
这项研究使混凝土配合比设计从半定量走向定量，从经验走向科学。
由于模型的普遍适用性，该设计方法也适用于普通混凝土、高强混凝土、流态混凝土及其它混凝土。
[关键词]高性能混凝土；配合比设计；全计算；数学模型第一节对HPC的再认识在吴中伟院士《高性能混凝土》专著中比较全面地介绍了国内外学者对高性能混凝土的定义和认识1。
本文作者也对高性能混凝土进行了系统的梳理和分类2。
可以看出各国学者均从不同角度、不同层面阐述高性能混凝土的定义、内涵和外延。
有些内容是相互交叉的，有些又是相互补充的，各国学者均突出强调了各自关注的某一或某几方面。
如美国学者十分强调高强度和高耐久性（特别是高体积稳定性和低渗透性），而日本学者则似乎更关注高施工性能，当然耐久性亦是重要方面，但对高强度则不特别强调。
吴中伟院士综合了各种论点后提出一个比较全面的高性能混凝土的定义。
然而，究竟什么是高性能混凝土？能不能用更简单的语言给予更清楚的定义？或者能不能用清晰的图像给予更明了的描述？仍是公众关心的问题。
另外，人们普遍会提出，高强混凝土与高性能混凝土在材料制备上有什么区别？是不是掺了高效减水剂和超细矿物质掺合料后，同时设计有较大的坍落度值而制得的高强混凝土就是高性能混凝土了呢？超塑化高强混凝土是不是就等同于高性能混凝土了呢？这些问题按上述对高性能混凝土的定义和认识，仍然不能给出一个简单而明了的答复。
为此有必要再次对混凝土的发展给予重新的审视。
最早的混凝土是一种低强度的塑性混凝土，当时密实成型设备不过关，又没有外加剂可掺，混凝土是一种高水灰比、低强度的塑性混凝土。
浅谈高性能混凝土hpc的性能以及配合比设计
鼹塑：整凰．浅谈高性能混凝土(H PC)的性能以及配合比设计卢建财余磊(河南省公路工程局集团有限公司，河南郑州450000)喃要j高性能漫凝圭制备的主要鼓术途径是掺优质治巨珍和件和高效减水烈，使高性能混凝土炙得既经济叉具有环境生态保护作用。
本文以郑卅黄河公铰两用桥承台混凝主．为啻6对高性能混凝土的配舍比设计和性能倪热巨等方面进行探讨。
【荚键词1簖幽匏混凝土(H P C)：配合比：性能优越雎双掺高性能混凝土在郑州黄河公铁两用桥C45承台中进行了成功应用。
现就此混凝土配合比在配制、性能及经济效益方面进行分析。
1原材料及承台混凝土的技术要求1．1原材料情况1)孟电P．042．5水泥：比表面积为335m2／kg,细度29％、密度31l O kg／m3．28天实测强度值53BM pa；2)信阳¨区中砂：表观密度2694kg，m3、细度模数285、含泥量14％：3)5—25连续级配碎石：表观密度2746kg／m3．针片状颗粒含量4B％、含泥量05％、压碎值9．7％；4)I级粉煤灰：密度2210kg／m气细度9-596，需水量比90％，烧失量3．1％：5)$95级磨细矿渣粉：比表面积352m2／kg、密度2720kg／m3、28天活性指数”1％、需水量比93％：6)江苏博特聚羧酸高性能减水剖：减水率330％；7)地下水。
所用原材科各项性能指标实测值全部符合相关规范及设计文件的要求。
12．试验方法配合比设计参照JG J550—2000(普通混凝土配合比设计规程>、J T J041—2000<从路桥涵施工技术规；苗、G BJl46—90够}j篥灰混凝土应用技术规洒-及施工经验等；混凝土工作性等依据G BJ80085进行：混凝土力学性能的测试依据G B81085进行。
13承台混凝士拄术要求技术指标：碳化环境(r3)、冻融环境(D3)、含气量≥5％、最大水胶比O厶胶材用量340—450kg／m302配合比设计配合比设计是其配合比的设计应以安全、经济、合理为原则，以耐久性、工作性、抗压强度为谢寸指标，并综合考虑和分析影响H PC性能与配合比各种参数的因素来确定其配合比。
浅析高性能混凝土(HPC)配合比优化设计及应用
第43卷第34期•104 •2017年12月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol. 43 No. 34Dec. 2017文章编号：1009-6825 (2017) 34-0104-02浅析高性能混凝土（HPC)配合比优化设计及应用严丽萍(兰州铁路技师学院，甘肃兰州730050)摘要:高性能混凝土是影响工程质量的关键因素之一，通过优化配合比，对各种原材料的比例进行控制，是提高混凝土质量、保 证建筑工程施工顺利进行的有利措施。
通过采取不同措施对混凝土配合比进行优化,使得混凝土强度及耐久性指标均得到了提 高,对同类工程具有借鉴意义。
关键词：混凝土配合比，优化设计，材料，调整中图分类号:TU528.1 文献标识码:A1概述高性能混凝土是20世纪80年代末90年代初基于结构耐久 性设计提出的一种以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途 要求，有重点保证其工作性、适用性、强度、体积稳定性以及经济 合理性的新概念混凝土。
高性能混凝土与传统的混凝土相比，其特点是把传统的水泥、砂、石、水等四组分改变为必须添加化学外加剂和矿物掺合料 后的六组分，在保证工程质量和施工要求的前提下，使水泥用量 减少，用水量降低，合理使用各种原材料，进行用量优化，从而降 低工程成本，取得良好的经济效益。
本文以如何优化高性能混凝 土的配合比为切人点，重点研究配合比优化的途径、方法及措施，以具体工程案例为背景，以期获得高速铁路施工中高性能混凝土 (HPC)配合比优化设计的思路。
2配合比设计中存在的问题及优化策略在混凝土配合比设计中，传统设计方法往往基于经验。
而且 普通混凝土使用要求与高性能混凝土的要求侧重点也有所不同。
在配合比设计中主要存在以下缺陷：1)粗细骨料的用量、水和水 泥等设计变量太少;2)受设计及验证过程影响，设计周期比较长；3)缺乏满足耐久性等要求的设计手段;4)配合比的优化设计比较 困难;5)设计结果对混凝土生产中利用计算机控制非常不利[1]。
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全计算法HPC砼设计
（刘良亚整理于2008-4-11）Hpc配合比设计的理论基础为王栋民、陈建奎教授研究发展的hpc配合比设计全计算法。
2.1Hpc配合比设计的基本原则
满足工作性的情况下，用水量要小
满足强度的情况下，水泥用量小，细掺量多
材料组成及用量合理，满足耐久性及特殊性能要求
掺加新型高效减水剂，改善与提高砼的多种性能。
2.2全计算法配合比设计的技术基础
砼各种组成材料（包括固、液、气三相）具有体积加和性；
石子的空隙由干砂浆来填充；
干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气所组成。
该模型假定砼总体积为1m3（1000L），由水、水泥、细掺料、空气、砂、石部分组成，对应的体积分别为vw. Vc. Vf. Va.vs.vg.,浆体体积（Ve）=Vw+vc+vf+va，vs+vg（骨料体积）=1000-ve；干砂浆体积（ves）=vc+vf+va+vs.在HPC配合比计算时，式中ve和ves应根据原材料及施工现场具体确定，理论值可作为参考。
□C50HPC配合比设计实例
我们假定ve=350；ves=460，砼含气量4%。
原材料采用P.O42.5低碱水泥，细集料采用渭河Ⅱ区中砂，细度模数2.8，粗集料为二级级配碎石，最大粒径25mm；外加剂为聚羟酸高效减水剂，试验减水率26%，掺量（1.0%×胶体材料用量）；各原材料经检验符合（客运专线高性能砼暂行技术条件）要求。
3.1配制强度=50+1.645*6=60MPa fcu。
p——砼试配强度（mpa）；
fcu。
0——砼设计强度（mpa）；Ó——强度标准差（mpa）；
3.2水胶比=1/（（60/0.48*42.5*1.09）+0.52）=0.31
A B―――回归系数;
回归系数AB资料显示以下取值都有人用过，而且更倾向于后者，实际上水胶比很大程度
上已经验确定，因此读者可以根据具体情况及经验计算选取更合理的水胶比。
表1 回归系数选用表
3.3用水量―――――3
＝（350-40）/（1+0.335/0.31）＝149kg/m3
其中0.335为体积掺量有关。
计算表明体积掺量的变化对掺量系数影响不大，见下表。
在一般计算中采用0.335就可以，当细集料的密度与设计值相差较大时，可用下表系数进行精确用水量计算。
表2 细集料的体积掺量对系数的影响
（注：括号内为质量掺量（%））
3.4胶凝材料用量
Mb=mc+mf+mk=w/（w/b）=149/0.31=481kg
取mf=mk=100kg mc=281kg
w/b-----------氺胶比；
mb、mc、mf、mk、分别为每立方米胶凝材料、水泥、粉煤灰、矿粉用量（kg）；
3.5砂率及集料用量---------------4
=（460-350+149）/（1000-350）=40
容重取2380kg/m3 可得ms=700kg/m3 mg=kg/m3
Sp------------砼砂率；
Ms、mg----------砂、石每方用量（kg）；
3.6配合比计算结果汇总
表3 C50HPC的配合比计算结果
3.7砼拌合物性能
根据以上计算的配合比设计值，试拌的砼拌合物性能如下表所示：
表4 新办砼拌合物性能
3.8砼耐久性指标检测结果 表5 砼各项检测结果
4总结及体会
4.1关于ve 及ves
通过对HPC 配合比的试配和调整工作，发现低标号或低坍落度砼在ve 小于350L 时，也具有很好的工作性和和易性，具体范围见下表：
注：c30砼分为墩身和灌注桩两种，这两个配合比无论从坍落度、容重，还是含气量方面都有较大的差别，因此数据离散较大。
F------粉煤灰；k---------矿粉
可以看出对于高强度度的HPC 由于胶凝材料用量大，浆体体积ve 基本在350L 左右，而对于c50以下标号HPC,浆体体积
ve 基本处于300~330之间。
另外，根据配合比全计算法理论，可由碎石最大粒径，通过表观密度和堆积密度得出空隙率，进而计算出ves ，
但以上计算中未考虑砼含气量大于其自然状态下含气量（约1%）的情况，例如加入引气成分。
因此笔者建议ves 的取值应考虑到这部分额外含气所增加的部分，可参考以下公式：
Ves=（Q-1%）*1000+ves取用值----------5
Q------砼设计含气量（%）
这是砼配合比全计算法在实际应用中的一个问题。
这也是在例子中我们假定ves=460的原因。
4.2关于细掺料掺量问题
根据配合比全计算法理论，水泥和细掺料的体积比vc：vf=3：1，换算为细掺料质量掺量为21%时，满足ve=vw+vc+va，但试验研究证明：砼中粉煤灰掺量超过25%时，对砼的性能才会有明显的改善；而另一主要矿物掺合料——磨细矿渣通常在砼中的最佳掺量为30%~50%。
因此经过现场实际的拌合调整，最终确定细掺料的掺量范围见下表：
表8 HPC配合比参数表-2
在用配合比全计算法进行矿物细掺料的计算时，可结合水泥的性质、细掺料的性质权衡考虑，找到质量与成本的平衡点，再结合工程上的特殊要求，确定合适掺量。
4.3关于容重计算选取问题
在试验中发现，用配合比全计算法算出的砼容重普遍偏低，而且设计标号越低越明显，在上面所举的例子中，砂石料通过计算所得如下：
Ms=（ves-ve+w）×ps ------------------6
=（460-350+149）×2.65=686kg/m3
Mg=（1000-ves-w）×pg --------------------7
=（1000-460-149）×2.70=1056kg/m3
Ps、pg-----------------砂、碎石的密度（g/cm3）；
砼容重=2371kg/m3
此外随着引气成分的加入，砼含气量增加，密度会随之减少，根据密度与砼耐久性的关系，笔者认为根据砼设计含气量适当提高砼的容重是合适的。
在计算砂石料时我们仍可以沿用JGJ55-2000中的方法，先假定容重，根据砂率计算出砂石
用量，效果较好，此外因为这种方法经验成熟，也是我们采用的原因之一。
5结束语
由上论述可得出结论；全计算法建立了普遍适用的砼体积模型，由此推导出用水量公式和砂率计算公式，这是全计算法配合比设计的基础，它使得HPC配合比设计从半定量走向定量、从经验走向科学，是砼配合比设计的一大进步。
由于工程实际中原材料复杂多变，施工环境千差万别，工程要求不尽相同，所以砼耐久性是一个非常复杂的问题，涉及到很多其他的方面，还需要不断的探索研究。
参考文献
（1）陈建奎、王栋民（对高性能砼的再认识及全计算配合比设计）
（2）侯桂华、王孟军（关于高性能砼配合比设计全计算法应用的探讨）。