适用于高强高性能混凝土配合比优化设计的方法研究

适用于高强高性能混凝土配合比优化设计的方法研究

冯文波、梁彦江、赵丽

中冀建勘集团有限公司 河北石家庄 050200

摘要：对高层高性能混凝土的应用不仅能够保证建筑或工程的整体稳定性和安全性，而且能够提升各项工程设施的正常运行效果，同时达到降低维修成本的经济目标。本文通过分析高强高性能混凝土配合比优化设计需要考虑的因素，探索高强高性能混凝土配合比优化设计方向，希望能给相关领域带来有价值的参考。

关键词：高强高性能；混凝土配合比设计；优化方法

前言：目前高强高性能混凝土的应用前景是非常广阔的，随着各项科学技术的进步和更新，建筑领域对于高强高性能混凝土的需求不断提升。同时随着建筑工程的规模不断扩大，再加上建筑工程所处的环境比较复杂，例如，广东陆丰甲湖湾电厂3、4号机组扩建工程（2×1000MW）桩基工程，其水文地质条件比较复杂，场地地下水与南海海水有一定的水利联系，而海水的化学成分受季节、气候、海潮等因素影响，因此需要高强高性能混凝土来支撑工程建设。而应用高强高性能混凝土还需要结合工程的需求来优化其配合比设计，不断提高混凝土的性能和质量，满足该行业发展的需要。

1高强高性能混凝土配合比优化设计需要考虑的因素

高强高性能混凝土配合比优化设计是一个综合性的过程，需要从多个方面进行考虑和优化。

1.1 材料选择

选择优质的水泥、骨料和添加剂，是确保混凝土高性能的关键。对于水泥，应选择早期强度高、水化热低的水泥。骨料应选择质地坚硬、粒径分布良好的骨料。添加剂则应选择能提高混凝土工作性能、降低坍落度损失、增强耐久性的添加剂。

1.2 水灰比设计

水灰比是影响混凝土强度和耐久性的重要因素。在满足工作性能的前提下，应尽量降低水灰比，以提高混凝土的强度和耐久性。

1.3 骨料级配设计

合理的骨料级配可以提高混凝土的密实度和强度。在设计时，应充分考虑骨料的粒径、粒形、比例等因素，以达到最优的级配效果。

1.4 性能检测与调整

在配合比确定后，应进行严格的质量检测，包括坍落度、扩展度、含气量、泌水率等指标。根据检测结果，对配合比进行必要的调整，以确保混凝土的性能满足设计要求。

1.5 耐久性评估

在配合比优化过程中，应充分考虑混凝土的耐久性。通过模拟实际使用环境，对混凝土进行加速老化试验，评估其耐久性能[1]。

1.6 环保与成本考虑

在配合比优化过程中，还应考虑环保和成本因素。选择环保型材料、优化材料比例、降低能耗等措施，可以在保证高性能的同时，实现绿色、经济的混凝土生产。

2高强高性能混凝土配合比优化设计

混凝土强度等级为C35（水下混凝土），抗渗等级不低于P8。C35水下混凝土的优势主要包括以下几点∶第一，强度高。C35混凝土的抗压强度大于35MPa，能够满足一些对承重力和硬度要求比较高的场所；第二，耐久性好。C35混凝土具有很好的耐久性，能抵抗有害介质侵蚀，不容易变形。第三，高性能。C35混凝土配比更科学、合理，成本相对较低。第四，适用范围广。C35水下混凝土可以在水下浇筑，并且具有较好的流动性，可以用于水下工程的施工。第五，易于施工。C35水下混凝土在施工过程中不需要振捣，可以自然流动密实，施工简便快捷。第六，环保。C35水下混凝土使用的水泥、骨料等原材料相对较少，对环境的影响较小。另外，C35水下混凝土也存在一定的缺点，例如施工时需要严格控制配合比和施工工艺，避免出现混凝土强度不足或者开裂等问题。

2.1 混凝土原材料及质量控制

混凝土原材料包括水泥、水、砂、碎石、粉煤灰、阻锈剂、减水剂等。其中混凝土的含砂率宜为40%～45%，并宜选用中粗砂；碎石的最大粒径应不大于40mm，级配要良好；不得采用可能发生碱——骨料反应的活性骨料；混凝土用砂、石的质量必须符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）的规定[2]。

所有原材料必须按规定的频率和项目进行试验（见表1），未经检验的原材料不得使用。不同规格的砂石料应分别堆放，堆放要成方成垛，并按相关要求树立标识牌进行标识，标识内容应包括：品名、规格、产地、进货日期、检验状态等。

表1 原材料检验频率和检验项目

2.2 混凝土配合比优化设计

混凝土配合比设计应符合《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），同时根据工程具体情况优化设计。例如在地下水SO42－对混凝土有中等腐蚀性的情况下，水泥应采用强度等级42.5MPa的普通硅酸盐水泥掺入矿物掺合料，配合比设计见表2。

表2 混凝土配合比

3结语

综上所述，混凝土的强度以及其性能直接影响到工程结构的使用周期，凝土应用期间会受到各种因素而出现问题，例如，普通混凝土产生的水化热相对较多，因此其可能会产生干裂情况。因此，想要提升混凝土结构的服役寿命，还需要加强对高强高性能混凝土配合比优化设计的方法进行研究，对此需要注意的是混凝土原材料的质量检查，同时混凝土配合比优化设计也应当遵守国家标准和规范，根据天气等情况及时调整配合比，以此不断提升混凝土的强度和性能。

参考文献：

[1]李晋.公路工程高性能水泥混凝土配合比设计优化分析——以C35混凝土为例[J].交通科技与管理,2023,4(12):24-26.

[2]曹杰.基于骨料级配优化的尾矿废石混凝土配合比设计及性能研究[J].承德石油高等专科学校学报,2021,23(06):38-42+50.