高性能混凝土配方优化方法的研究

高性能混凝土配方优化方法的研究

邹宇曼

路港集团有限公司温州325000

摘要：随着建筑业的发展，高性能混凝土作为一种优质的材料符合了现代化建筑的需求，被广泛应用于各个建筑中。其具有较大的强度，成本相对较低，使用范围较广，受到建筑行业的青睐。本文主要介绍高性能混凝土，分析高性能混凝土的影响因素，进而提出其配方因素的优化问题。

关键词：高性能混凝土；配方优化；神经网络

一.高性能混凝土配制的影响因素及施工质量控制

1.1高耐久性

高性能混凝土配合比设计的主要目的是达到高耐久性要求，使其在所处工作环境中，长期抵抗内、外部恶劣因素的作用，仍能维持应有的结构性能。因此，须考虑的主要因素有抗渗性、抗碳化性、抗冻性、抗化学侵蚀性、体积稳定性及抑制碱-骨料反应等，其中混凝土抗渗性对耐久性的影响更为直接；而冻害、盐害、化学腐蚀等特殊的外部因素，应按每个特定的工程环境加以考虑。

1.2强度

根据设计要求，配制出符合强度等级要求的混凝土，影响强度的主要因素是水胶比及矿物微细粉的用量。

1.3工作性

工作性主要和混凝土浇筑的质量相关，工作性在高性能混凝土中的影响程度比强度的影响更大，高性能混凝土的工作性主要是指混凝土自身要具备较好的稳定性和可泵性，保证不会产生泌水和离析的现象，并且具有120mm以上的坍落度，将流动性控制在合适的范围内。高性能混凝土的工作性受很多因素的影响，主要包含混合料中的外加剂的含量和类型、水泥砂浆的使用量以及集料的级配等级等因素。

二.高性能混凝土的配合比参数分析

2.1高性能混凝土的水胶比[水/（水泥+矿物微细粉）]一般不大于0.4，这是配合比设计的特点之一，低水胶比能降低混凝土的孙隙率并减小孔隙尺寸，通过混凝土的低渗透性来保证其耐久性，严格控制水胶比是保证高性能混凝土质量的关键之一。

2.2浆集比

水泥浆与骨料（亦称集料）的比例为浆集比，采用适宜的集料时，固定浆集体积比为35：65，可以很好地解决强度、工作性和体积稳定性之间的矛盾，配制出理想的高性能混凝土，按照规范要求，胶凝材料总量宜采用400-500kg/m，并尽可能以干缩小的矿物微细粉取代部分水泥用量，优化混凝土性能，降低造价。

2.3砂率

砂率主要影响混凝土的工作性，当水胶比不同时，高性能混凝土中的最优砂率也有所变化，高性能混凝土的砂率可根据胶凝材料总量、粗细骨料的颗粒级配及混凝土泵送要求等因素来确定，宜采用35-44%。

2.4高效减水剂掺量

高效减水剂是混凝土实现大流动性的唯一途径，高效减水剂掺量应根据坍落度要求确定，其最佳掺量一般占胶凝材料质量的1-2%。

三.高性能混凝土的施工质量控制措施

3.1原材料及配合比控制

混凝土的质量有一定离散型，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。可以说，混凝土质量控制实质上是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几方面入手:

(1)设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足确定，耐久性要求和节约原材料外，应该提供合格的水泥，砂，石及矿粉。水泥控制强度，矿粉控制细度，含水率等，砂控制细度，含水率，含泥量等，碎石控制含水率及粉尘含量等。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行，达到设计验收标准。

(2)正确按照设计配合比施工。按施工配比施工，首先要及时测定矿粉、砂，石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要检查原材料是否合格，这要求供方提供两份同样的材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按照样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比(材料不合格不收料除外)。

(3)加强原材料管理，混凝土材料的差异将影响混凝土强度。因此收料人员应严重把好质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应的措施，以保证混凝土质量。

(4)混凝土强度的跟踪测定，高性能混凝土强度以56天强度为准，为施工简便和质量保证，施工现场也需制作7天和14天试块，以对混凝土强度作跟踪监测，根据其龄期测定其强度发展，以明确确定其质量。

4.2施工中混凝土质量控制

混凝土质量的控制，除了严格按施工规范要求施工外，施工现场的精细化管理是必须的。细节决定成败的理念，在混凝土质量的控制中同样适用。混凝土外观质量的控制，是在混凝土内在质量包括强度，耐久性和其他各种混凝土适用特性得到保障的前提条件下进行的。任何有损于混凝土质量的手段和措施都是不可取的，是舍本逐末。

3.2施工过程的控制

(1)原材料的控制:严格按配合比要求进原材料，原材料的品牌，质量，级配均需符合要求。施工过程中不得随意更换或添加其他材料。

(2)混凝土和易性的控制:在设计配合比和进行混凝土施工试验时，除了强度和其他特性指标得到保证以外，必须对混凝土的工作性能即和易性有足够的认识和重视。影响混凝土和易性因素有:①原材料，包括用水量，砂率，粗集料及细集料的级配，水泥，外加剂等;②施工技术措施的影响，主要包括混凝土的拌制，运输，浇注，震捣密实等环节对混凝土的影响。③施工季节和气温影响。一般来说，混凝土的坍落度随时间的增加而减少，坍落度损失的速率随温度的增加而加大。夏季气温高水分蒸发快，同时混凝土水化速度快，混凝土很快变稠，硬化;冬季气温低，混凝土水化速慢，容易泌水，因而季节和气温对混凝土和易性有重大影响。④要了解各种模板板材对混凝土和易性的要求。钢质板材不吸水，坍落度稍大就容易翻砂;木质板材属吸水板材，就不容易翻砂。⑤要了解大体积混凝土和小体积混凝土对坍落度的不同要求。大体积混凝土水化热高，总缩量大，要求水灰比必须要小;小体积混凝土的施工可以不考虑这方面的要求，和易性以便施工操作为宜。

(3)施工过程的控制:①混凝土施工前要对模板，钢筋的完成情况进行严格的检查，上一道工序不合格，严格进行下一道工序混凝土浇筑工作。②要加强对混凝土搅拌，运输过程管理和控制工作，以保证混凝土的连续不断施工，并保证混凝土运至浇注地点时不分层，不离析，不漏浆，并具有要求的和易性。③浇注过程中，要测定混凝土的温度，含气量及和易性是否符合要求，只有符合设计和配合比要求的混凝土方可入模;混凝土的检查要求专人进行，管理人员现场监督指导，并要强化振捣工作人员的责任心。

(4)加强高性能混凝土的养护

混凝土养护有两个目的:一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化;二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象;三是保持混凝土内外温差控制在15℃以内(基础工程控制在20℃以内)，以防止温差引起混凝土收缩裂缝。混凝土的标准养护条件为温度(20±3)℃，相对湿度保持90%以上，时间56d，。

(5)施工环境的控制;在炎热的季节浇注混凝土时，要避免模板和新浇注混凝土直接受阳光照射，应尽可能安排在傍晚而避开炎热的白天浇注混凝土;在低温条件下浇注混凝土时，应采取适当的保温防冻措施，防止混凝土提前受冻;在相对温度较小，风速较大的环境下浇注混凝土时，应采取适当的挡风等措施，防止混凝土失水过快。

四.结束语

混凝土作为当今建筑工程中最为普遍的一种材料，它的性能直接关系到建筑工程的质量。因此，因此，有必要对高性能混凝土的配方进行优化。因为影响混凝土强度和耐久性的因素很多且复杂。我们应更细致的加以研究，运用多种实验方法充分钻研，对于实验所得出的数据做优化分析，使高性能混凝土的配方得到最优的效果，在建筑工程中发挥重要作用，保证工程质量的同时符合经济性的要求。