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【摘要】本文主要阐述了水泥、骨料、掺合料、高效减水剂等高性能混凝土原料选用，高性能混凝土配制的配合比设计原则、配合比参数的选择等问题。
【关键词】高性能混凝土；配制；原理；配合比
对高性能混凝土的配合比方法我国已有一些研究和实践。配制后应满足高性能混凝土的质量要求，新拌混凝土要有良好的工作性能、高强度和高耐久性。尽管采用一些技术途径可满足配制要求，同时配合比设计也有一定困难，特别是配合比设计的一些参数选择和确定。普通混凝土配合比设计，这些参数均有较成熟的经验公式和参数进行计算和选择，在运用这些经验公式和参数对高性能混凝土配合比设计，可能发生一些偏差。因此，必须进行深入研究和实践。
1、高性能混凝土原料选用
1.1水泥
（1）水泥的强度等级。高性能混凝土水泥的强度等级必须高，以减少水泥的用量。配制C60或更高强度的混凝土要选用52.5强度或更高强度等级的水泥，配制C50的混凝土也要选用42.5等级的水泥。水泥强度等级的选择要与采用减水剂和活性超细粉的种类、品质及施工工艺结合起来。采用先进的施工工艺和选用减水率较大的减水剂及比表面积较高的活隆超细粉。可适当选用强度低一点的水泥。
（2）水泥的品种
配制高性能混凝土要采用C3A含量低、强度等级高的水泥。而因生产成本等因素，不同强度和性能要求的高性能混凝土应选用不同强度等级及不同品种的水泥。要采用硅酸敖水泥等。在体积较大的混凝土工程，要注意由于水化热温升过大导致的破坏，选用中低热水泥。
为提高高性能混凝土的强度等性能，我国研究开发一些新型的水泥，如调粒水泥、球状水泥、活化水泥等。使水泥水化后的水泥石结构有利强度发展，提高水泥强度。
（3）水泥的用量
水泥用量不但影响新拌混凝土的和易性，還影响混凝土的强度、耐久性及收缩变形等性能。水泥用量低，混凝土的强度降低，而水泥用量太高，可能发生水化热释放过高，导致混凝土收缩、变形和蠕变性的增加。水泥用量通常以控制在500~620kg/m3为适合，水泥用量要看混凝土要求的强度等级及活性超细粉的性能、掺量确定。
1.2骨料
中、低强度等级的混凝土，一般胶凝材料与骨料间的界面强度是薄弱环节；高强、高性能混凝土，特别是C80及以上强度等级的混凝土，骨料强度是决定混凝土强度的控制因素。骨料强度和表面性能及骨料的级配对高性能混凝土性能的影响较大。
（1）粗骨料（石子）。要选用质量致密坚硬、强度高的粗骨料，优先采用碎石以改善与硬化水泥浆体的界面物理结合，也要采用卵石。针、片状骨料的含量越少越好，通常要小于5%。粗骨料的最大粒径要比普通混凝土小些。最大粒径的减小可减少骨料与硬化水泥浆体界面应力集中对界面强度的负面影响，同时要增加浆体与骨料界面的黏结。因减小粗骨料的最大粒径增加单位体积混凝土中粗骨料的比表面积，增加硬化水泥浆体与粗骨料的界面面积，使混凝土承受载荷时受力均匀，可提高混凝土强度。粗骨料的最大粒径要控制在10-20mm。
（2）细骨料（砂）。细骨料应选择石英含量高、颗粒形状浑圆、洁净、具有平滑筛分曲线的中粗砂，细度模数要控制在3左右，混凝土强度等级在C50-C60的高性能混凝土，可在2.4左右。
1.3掺合料
掺合料的加入能提高混凝土强度，改善混凝土物理力学性能和耐久性。
配制高性能混凝土最有效的活性超细粉是硅灰。因它SiO2含量高并颗粒细，所以，活性高。硅灰已成为配制高性能混凝土尤其是高强度等级（C90以上）高性能混凝上的最佳材料。因它细度高，表面积大，通常介于12000-25000m3/kg），所以，为减少拌和用水，要与高效减水剂联合使用。掺量为5%-15%，不可超20%。
近年来，对矿渣超细粉、粉煤灰超细粉、沸石超细粉等具有不同程度火山灰活性的天然、人工矿物的超细粉在高性能混凝土中的运用的研究发现，把这些物质加工到规定细度，就能作为配制高性能混凝土的活性超细粉应用。以上物质的细度按比表面积，至少要大于600m2/kg，比表面积越大，对混凝土性能改善作用就越大。矿渣超细粉、粉煤灰超细粉已大量使用。
1.4高效减水剂
配制高性能混凝土的高效减水剂应与使用的水泥具有较好相容性，为确保拌和物有较大流动性，高效减水剂的减水率不应小于1/5，尤其是配制泵送高性能混凝土，减水率不应小于1/4，新拌混凝土的坍落度经时损失应小。
减水剂还与减水剂的掺量、掺入时间、水灰比、水泥种类、骨料种类和数量及砂率有关。所以，减水剂的选用要进行试验确定。
2、配合比设计
高性能混凝土不但要提高混凝土强度，还要提高混凝土耐久性、体积稳定性、工作性和经济性等因素，原材料的选择和组合的范围宽，它的配合比设计较复杂。特别是对高性能混凝土的理解还有不同，对高性能混凝土的配合比设计还没有统一成熟方法，一般以试验和经验为主。
2.1配合比设计原则
在进行高性能混凝土配合比设计时要坚持以下要求：
按设计要求正确选用原材料；按耐久性要求选用掺合料，可选用一种或几种复合使用，这种效果较好。尽量多使用掺合料，降低水泥用量；在满足设计强度条件下，降低水泥用量和胶凝材料浆体体积，提高混凝土的体积稳定性；要选用高效减水剂，也可掺加复合型外加剂，满足对工作性能的要求；采用尽量低的水胶比和最优的砂率。
2.2配合比参数的选择
常用的C60-C80和大流动度的高性能混凝土，可参考的配合比参数如下：
（1）水泥用量。配制C60及以上强度等级的高性能混凝土适合用52.5级的普通硅酸盐水泥，水泥用量不适合超过500kg/m3，一般控制在450k以下。
（2）砂率。它混凝土强度和性能、可泵性等均有一定影响。砂的级配和细度模数、胶凝材料用量、粗骨料粒径等均会影响砂率。要求可泵性要好，砂率要略大些，而砂率太高会使强度不高。在粗骨料为碎石时，配制高性能混凝土的砂率适合为37%左右。
（3）掺合料。配制高性能混凝土要掺加掺合料，掺量一般为：粉煤灰（I级）22%左右，磨细矿渣25%，F矿粉8%左右，硅粉10%左右。也可复合掺用。在混凝土强度等级较低时，粉煤灰和磨细矿渣的掺量也适合加大。
（4）用水量。高性能混凝土的用水量取决于对混凝土拌和物流动度的要求，在流动度符合施工要求的条件下，要减小用水量，多在100~160kg/m3。
（5）水胶比。高性能混凝土均掺有掺合料，它的抗压强度与水胶比呈线性关系。因高性能混凝土均掺有高效减水剂，水胶比较低，一般为0.30。
【关键词】高性能混凝土；配制；原理；配合比
对高性能混凝土的配合比方法我国已有一些研究和实践。配制后应满足高性能混凝土的质量要求，新拌混凝土要有良好的工作性能、高强度和高耐久性。尽管采用一些技术途径可满足配制要求，同时配合比设计也有一定困难，特别是配合比设计的一些参数选择和确定。普通混凝土配合比设计，这些参数均有较成熟的经验公式和参数进行计算和选择，在运用这些经验公式和参数对高性能混凝土配合比设计，可能发生一些偏差。因此，必须进行深入研究和实践。
1、高性能混凝土原料选用
1.1水泥
（1）水泥的强度等级。高性能混凝土水泥的强度等级必须高，以减少水泥的用量。配制C60或更高强度的混凝土要选用52.5强度或更高强度等级的水泥，配制C50的混凝土也要选用42.5等级的水泥。水泥强度等级的选择要与采用减水剂和活性超细粉的种类、品质及施工工艺结合起来。采用先进的施工工艺和选用减水率较大的减水剂及比表面积较高的活隆超细粉。可适当选用强度低一点的水泥。
（2）水泥的品种
配制高性能混凝土要采用C3A含量低、强度等级高的水泥。而因生产成本等因素，不同强度和性能要求的高性能混凝土应选用不同强度等级及不同品种的水泥。要采用硅酸敖水泥等。在体积较大的混凝土工程，要注意由于水化热温升过大导致的破坏，选用中低热水泥。
为提高高性能混凝土的强度等性能，我国研究开发一些新型的水泥，如调粒水泥、球状水泥、活化水泥等。使水泥水化后的水泥石结构有利强度发展，提高水泥强度。
（3）水泥的用量
水泥用量不但影响新拌混凝土的和易性，還影响混凝土的强度、耐久性及收缩变形等性能。水泥用量低，混凝土的强度降低，而水泥用量太高，可能发生水化热释放过高，导致混凝土收缩、变形和蠕变性的增加。水泥用量通常以控制在500~620kg/m3为适合，水泥用量要看混凝土要求的强度等级及活性超细粉的性能、掺量确定。
1.2骨料
中、低强度等级的混凝土，一般胶凝材料与骨料间的界面强度是薄弱环节；高强、高性能混凝土，特别是C80及以上强度等级的混凝土，骨料强度是决定混凝土强度的控制因素。骨料强度和表面性能及骨料的级配对高性能混凝土性能的影响较大。
（1）粗骨料（石子）。要选用质量致密坚硬、强度高的粗骨料，优先采用碎石以改善与硬化水泥浆体的界面物理结合，也要采用卵石。针、片状骨料的含量越少越好，通常要小于5%。粗骨料的最大粒径要比普通混凝土小些。最大粒径的减小可减少骨料与硬化水泥浆体界面应力集中对界面强度的负面影响，同时要增加浆体与骨料界面的黏结。因减小粗骨料的最大粒径增加单位体积混凝土中粗骨料的比表面积，增加硬化水泥浆体与粗骨料的界面面积，使混凝土承受载荷时受力均匀，可提高混凝土强度。粗骨料的最大粒径要控制在10-20mm。
（2）细骨料（砂）。细骨料应选择石英含量高、颗粒形状浑圆、洁净、具有平滑筛分曲线的中粗砂，细度模数要控制在3左右，混凝土强度等级在C50-C60的高性能混凝土，可在2.4左右。
1.3掺合料
掺合料的加入能提高混凝土强度，改善混凝土物理力学性能和耐久性。
配制高性能混凝土最有效的活性超细粉是硅灰。因它SiO2含量高并颗粒细，所以，活性高。硅灰已成为配制高性能混凝土尤其是高强度等级（C90以上）高性能混凝上的最佳材料。因它细度高，表面积大，通常介于12000-25000m3/kg），所以，为减少拌和用水，要与高效减水剂联合使用。掺量为5%-15%，不可超20%。
近年来，对矿渣超细粉、粉煤灰超细粉、沸石超细粉等具有不同程度火山灰活性的天然、人工矿物的超细粉在高性能混凝土中的运用的研究发现，把这些物质加工到规定细度，就能作为配制高性能混凝土的活性超细粉应用。以上物质的细度按比表面积，至少要大于600m2/kg，比表面积越大，对混凝土性能改善作用就越大。矿渣超细粉、粉煤灰超细粉已大量使用。
1.4高效减水剂
配制高性能混凝土的高效减水剂应与使用的水泥具有较好相容性，为确保拌和物有较大流动性，高效减水剂的减水率不应小于1/5，尤其是配制泵送高性能混凝土，减水率不应小于1/4，新拌混凝土的坍落度经时损失应小。
减水剂还与减水剂的掺量、掺入时间、水灰比、水泥种类、骨料种类和数量及砂率有关。所以，减水剂的选用要进行试验确定。
2、配合比设计
高性能混凝土不但要提高混凝土强度，还要提高混凝土耐久性、体积稳定性、工作性和经济性等因素，原材料的选择和组合的范围宽，它的配合比设计较复杂。特别是对高性能混凝土的理解还有不同，对高性能混凝土的配合比设计还没有统一成熟方法，一般以试验和经验为主。
2.1配合比设计原则
在进行高性能混凝土配合比设计时要坚持以下要求：
按设计要求正确选用原材料；按耐久性要求选用掺合料，可选用一种或几种复合使用，这种效果较好。尽量多使用掺合料，降低水泥用量；在满足设计强度条件下，降低水泥用量和胶凝材料浆体体积，提高混凝土的体积稳定性；要选用高效减水剂，也可掺加复合型外加剂，满足对工作性能的要求；采用尽量低的水胶比和最优的砂率。
2.2配合比参数的选择
常用的C60-C80和大流动度的高性能混凝土，可参考的配合比参数如下：
（1）水泥用量。配制C60及以上强度等级的高性能混凝土适合用52.5级的普通硅酸盐水泥，水泥用量不适合超过500kg/m3，一般控制在450k以下。
（2）砂率。它混凝土强度和性能、可泵性等均有一定影响。砂的级配和细度模数、胶凝材料用量、粗骨料粒径等均会影响砂率。要求可泵性要好，砂率要略大些，而砂率太高会使强度不高。在粗骨料为碎石时，配制高性能混凝土的砂率适合为37%左右。
（3）掺合料。配制高性能混凝土要掺加掺合料，掺量一般为：粉煤灰（I级）22%左右，磨细矿渣25%，F矿粉8%左右，硅粉10%左右。也可复合掺用。在混凝土强度等级较低时，粉煤灰和磨细矿渣的掺量也适合加大。
（4）用水量。高性能混凝土的用水量取决于对混凝土拌和物流动度的要求，在流动度符合施工要求的条件下，要减小用水量，多在100~160kg/m3。
（5）水胶比。高性能混凝土均掺有掺合料，它的抗压强度与水胶比呈线性关系。因高性能混凝土均掺有高效减水剂，水胶比较低，一般为0.30。