高性能混凝土配合比設計及其存在的問題

張志超

（山東萊克工程設計有限公司，山東 東營 257026）

高性能混凝土在強度、可塑性和耐久性上均具有顯著優勢，是一種典型的先進混凝土材料，可顯著提高工程的施工質量。若忽視混凝土配合比設計，則會直接影響混凝土的性能，降低工程的施工質量。因此，有必要不斷完善高性能混凝土的配合比設計。

1 性能混凝土配合比要求

首先，不同建筑工程中，高性能混凝土的強度要求存在著十分明顯的差異，C50-C80混凝土的耐久性和抗壓性要求更為嚴格。其次，高性能混凝土需具備較強的流動性、粘聚性，滿足了高性能要求，澆筑混凝土后可自動流入建筑材料之中，確保工程質量。最后，建筑工程需要長期使用，對耐久性提出了較高的要求，而水泥、骨料和外加劑的配合比則是決定高性能混凝土耐久性的重要因素，工作人員務必正確處理原材料的配比關系。

2 高性能混凝土配合比設計原則分析

基礎工程中，常用的普通標號水泥混凝土與工程施工標準相去甚遠，影響了基建工程的質量。為全方位滿足現代建筑的質量要求，高性能混凝土在基建工程項目中得到廣泛應用。混凝土配合比設計是制作高性能混凝土的關鍵。高性能混凝土配合比應以普通混凝土配合比設計為基礎，本質上是對原混凝土配比設計的優化調整。高性能混凝土配合比設計中需嚴格控制水泥量、外加劑量、用水量和砂率。控制混凝土原料比例可增大混凝土的強度，優化混凝土性能，高度順應基建工程施工要求。

高性能混凝土配合比設計中，首先要堅持混凝土體積密實的原則。配合比設計時，全方位考量混凝土原料的密實度和材料體積疊加后的最終效果。

其次，嚴格控制水膠比。研究顯示，混凝土中水膠比提高后，可明顯降低混凝土的強度。且混凝土水膠比要滿足混凝土膠凝材料用量最少要求，同時滿足綠色施工的要求。如設計混凝土配合比時，可以工業廢渣替代部分水泥材料，這一方面有利于資源的循環利用，另一方面也可嚴格控制混凝土早期水化熱和強度。

最后，堅持最小單位用水量原則。設計混凝土配合比的過程中，需基于外加劑添加理論嚴格控制用水量，以此有效控制和解決混凝土坍損問題，增強混凝土的流動性。設計中要根據實際采用不同的方法，保證配合比設計的整體效果。

3 高性能混凝土配合比設計分析

3.1 合理選擇原材料

高性能混凝土的原料組成情況與普通混凝土相似，都是由粗骨料、細骨料、膠凝劑、水、水泥以及適量外加劑等混合而成的。為此，相關人員要合理選擇原材料。首先，選擇骨料時要重點關注高性能混凝土的強度、抗拉性能、彈性模量、抗壓性能以及抗裂性能等。其次，由于膠凝材料是由水泥、礦物摻合料等按照一定比例配制而成的，所以水泥的型號、規格以及性能往往會在很大程度上影響混凝土材料的強度。為此，就要從組成成分、細度以及顆粒粒徑等方面，嚴格篩選水泥。近年來，應用較為普遍的礦物摻合料主要包括煤渣粉、煤炭粉和沸石粉等。在混凝土材料中加入適量的礦物摻合料，可以有效調整混凝土內部結構，改善混凝土天然性能，從根源消除混凝土因性能缺陷而存在的質量安全隱患。最后，要結合工程項目結構特點與使用需求，合理選擇外加劑。常見的外加劑主要包括減水劑、濃縮劑、抗滲劑以及加強劑等。在混凝土材料中加入適量的外加劑，可以顯著提升混凝土的強度、抗拉性能、粘結性、抗壓性能以及耐久性。在實際施工過程中，要通過混凝土抽樣檢測與性能試驗的方式，合理調整原材料配制比例。由此，在提高混凝土物料質量，保障工程質量安全的基礎上，節約材料成本。

3.2 合理調整配比參數

3.2.1 水膠比

與普通混凝土相比，高性能混凝土的水膠比比例更低。在實際施工中嚴格控制水膠比比例，可以延長混凝土的有效使用期限，增強混凝土的抗壓性能、抗拉性能以及抗滲性能。通過性能測試與配比試驗可知，混凝土材料的水膠比比例與強度條件之間存在著負相關關系。換言之，混凝土材料的水膠比越大，混凝土材料的強度等級越低；混凝土材料的水膠比越小，混凝土材料的強度等級越高，結構密度越良好，出現裂縫的概率越小。由此，保障工程的質量安全。

3.2.2 漿集比

水泥砂漿與骨料集料之間的比例簡稱為漿集比，漿集比也是衡量混凝土性能的關鍵指標之一。結合上文內容可知，礦物摻合料會在很大程度上影響混凝土的強度等級與使用效能。而連接骨料的性能品質則會影響水泥砂漿的作用。據相關性能測試實驗結果顯示，當水泥砂漿與骨料集料的配合比為65∶35時，混凝土的強度和穩定性處于最佳水平。由此，最大程度的發揮高性能混凝土的性能優勢。

3.2.3 嚴格控制減水劑摻量

水膠比和用水量是混凝土強度及使用壽命的決定性因素。如果水膠比和用水量較低，則高性能混凝土的強度較大，壽命較長。混凝土中加入適量高效減水劑，能夠增強混凝土的流動性，也可推動后續施工環節的有序進行。施工中需加入1%-2%的減水劑。

3.3 細化混凝土配比過程

混凝土配合具有較強的復雜性，每一個細節均關系到高性能混凝土的質量。所以，工作人員務必細化混凝土配比，確保混凝土配比的合理性。如基于建筑工程的要求確定原材料的類型和參數等。若在混凝土配比中出現膠凝材料和用水量過大問題，工作人員需先調整減水劑的類型，及時止損。粗細骨料配比中，工作人員應確定高性能混凝土的砂率范圍，使砂率符合規定要求。混凝土最佳砂率為34%-44%。盡管降低砂率能夠增加混凝土強度，但是也會影響混凝土的適用性。

4 高性能混凝土配合比設計中的問題及對策

高性能混凝土配合比設計中的影響因素較多，在配合比設計中也會出現諸多的問題，主要體現在雙摻控制、粗細骨料、設計規范等方面。以下筆者就從這三個方面簡要分析高性能混凝土配合比設計中的問題以及相應解決對策。

4.1 雙摻控制

當前，建筑工程高性能混凝土配合比設計中的影響因素較多，若設計人員未準確計算和區分礦物摻合料的重量，盲目添加礦料，則會延長高性能混凝土凝固時間，施工人員無法嚴格按照設計方案的要求組織施工，最終會影響工程的進度。如礦物摻合料添加量超過標準范圍，則會影響混凝土的強度和剛度，增加高性能混凝土早期裂縫的發生率，破壞建筑物的應用性能。

在建筑工程施工中，設計人員還需依據工程要求、混凝土強度等級、工程所在地的氣候條件及建筑的結構特點，準確計算礦物摻合料的摻量。水泥中摻入的鋁酸三鈣的含量控制在總量的0.8%以內，以提高摻合料的質量，抑制高性能混凝土在凝固過程中出現剛度和強度下降問題。若工程在冬季施工，設計人員應在配合比設計中加入非緩凝型減水劑，嚴格控制抹面時間，以此優化工程的施工質量。

4.2 粗細骨料

高性能混凝土配合比設計中，粗細骨料是不可或缺的原料。在實際配置中，所選的粗細骨料會對高性能混凝土的性能產生顯著的影響。因此，在高性能混凝土配合比設計中，要依據工程施工要求選擇粗細骨料。工作人員需選擇未出現風化問題的巖石或破碎石。工作人員必須嚴格控制碎石粒徑，以此有效控制粗細骨料配比，改善高性能混凝土配合比設計水平。

設計人員在配合比設計中發現水灰比較低，水泥的用量較大，砂率較小。如無法嚴格按照規定要求控制粗細骨料，則高性能混凝土配合比設計也會受到較大的影響。對此，設計人員必須嚴格控制粗細骨料配比，在單方混凝土中適度增加粗骨料的摻量，以降低混凝土空隙率。在粗細骨料配置的過程中，要以二級配合方法設計粗骨料配合比，與此同時，確保粗骨料的堆積密度不小于1500kg/m，混凝土的空隙率不得超過40%，吸水率不得超過2%。在C50高性能混凝土配合比設計的過程中，需選擇粒徑不超過25mm的粗骨料。且在混凝土中添加適量增強劑后，利用強制技術攪拌混合料，這樣可顯著提高混合料的強度，也可減少水泥的實際用量，降低工程成本投入的同時，全面改善混凝土的強度和耐久性。

4.3 設計規范

建筑工程中，高性能混凝土配合比設計與普通混凝土的配合比設計存在十分明顯的差異，在建筑工程施工中并未出臺與設計方案配套的設計規范和制度。工作人員主要依據普通混凝土配合比設計方案和計算方法，設計高性能混凝土的配合比，該設計方式直接影響了高性能混凝土的質量和性能。為及時解決上述問題，設計人員應及時調整和轉變混凝土配合比設計的思路，結合高性能混凝土的特性完成配合比設計。此外，在混凝土配合比設計中也必須嚴格控制用水量，以此改善設計水平，確保高性能混凝土配合比設計的科學性與合理性。

5 結語

現如今，為全方位展現高性能混凝土的優勢，務必高度重視配合比設計，第一時間發現設計中的問題，解決混凝土質量缺陷。相關部門還需依據相關規定和要求完善高性能混凝土配合比設計，為整體工程的高質量竣工打下基礎。