水工高性能混凝土配合比多目標智能優化設計與分析方法

任秋兵，李文偉，李明超，楊 琳，張夢溪，沈 揚

（1.天津大學 水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300354；2.中國長江三峽集團有限公司，北京 100038）

1 研究背景

高性能混凝土（high performance concrete，HPC）因具有高強度、高工作性和高耐久性等特點而被廣泛用于高速公路、高層建筑和水利樞紐工程中［1］。近年來，隨著我國基礎設施建設的不斷推進，對HPC 不同特性（如力學性能、經濟性和環保性等）的綜合需求愈來愈高，部分需求甚至超出了現行標準/規范［2-3］。例如，三峽主體工程混凝土要求在滿足設計技術指標及施工需求的前提下，具有較高的耐久性、抗裂性、低熱性、體積穩定性、良好工作性和經濟合理性［1，4］。加之，HPC 材料配比復雜、結構組分多樣，普通混凝土制備方法難以指導多目標需求下的HPC 配合比設計［5-6］。因此，研究能夠滿足多目標需求的HPC 配合比優化設計方法具有十分重要的理論與實踐意義。

為實現高效、準確的HPC 配合比設計，國內外學者在數值計算優化方面進行了大量有益的探索。Sobolev［7］根據試驗數據推導了抗壓強度和坍落度的經驗公式，并將其用于制備28 d 抗壓強度介于50 ～ 130 MPa 的HPC。季韜等［8］提出了基于最少漿體理論的混凝土配合比優化方法。王帆［9］發展了一種基于比強度的HPC 配合比設計方法。哈娜［10］應用線性規劃法優化確定符合施工性能要求的HPC 配合比參數。Ferdosian 等［11］證實了響應面法在HPC 配合比優化設計中的適用性。此外，以全計算法、致密體積法、最佳砂率模型為代表的半定量或定量方法也促進了混凝土配合比設計的解析化與自動化［12］。……