高性能混凝土配合比设计及路用性能研究

高性能混凝土配合比设计及路用性能研究

胡兴琼

中交路桥华南工程有限公司广东佛山528000

【摘要】高性能混凝土在建筑工程中发挥不可替代的作用，也是使用最为广泛的建筑材料。但是必须严格控制混凝土的配合比，才能真正实现高性能。本文从配合比设计和路用性能两个方面对路面高性能混凝土配合比设计进行研究，旨在优化混凝土的配合比设计参数，实现混凝土高耐久性,并兼顾工作性与强度的设计目标，提高混凝土路面性能，供参考。

【关键词】高性能混凝土；配合比；参数优化设计；试验设计

近年来随着建设领域的大规模发展,混凝土材料的性能也日益提高。高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,其高性能包括:良好的工作性能,稳定的力学性能,较高的体积稳定性和高耐久性，也因此得到了土木工程界的广泛应用及关注。鉴于科学合理的进行配合比设计是保证混凝土工作性、强度及后期耐久性的关键前提，因此，关于路用高性能混凝土配合比设计参数的研究具有很重要的价值。下面，笔者将结合试验研究，就高性能混凝土配合比优化设计展开探讨。

1正交试验设计

高性能混凝土配合比设计的关键设计参数为:水胶比、矿掺比、浆集比、砂率、外加剂掺量。部分应用中为了提高抗折性能，在拌合物中掺加聚合物，如聚丙烯等。路面用混凝土的关键性能技术指标包括:抗折强度、抗压强度、抗冻性及抗渗性能等。

目前施工现场多采用复合型高效减水剂，不同外加剂的成分及性能差异较大，针对单一品种外加剂的研究具有很大局限性，对施工实践的指导意义也不强。本文选取水胶比、矿掺比、浆体百分率及砂率进行正交试验设计，通过试验探寻配合比设计参数对路面用高性能混凝土抗折强度、抗折弹性模量、抗冻耐久性指数、氯离子扩散系数及抗渗性能的影响规律。其中，水胶比和矿掺比设计为5个水平，砂率和桨集比为6个水平，共进行49组试验(数据略)。关键配合比设计参数的取值范围如表1所示。

2试验结果分析

本文采用SPSS软件，对各个设计参数与混凝土性能间的关系进行主效应分析，并进行方差齐性检验。具体分析结果如下:

(1)根据试验结果，以氯离子扩散系数为因变量的主体间效应检验结果如表2所示。

不同配合比设计参数对DRCM的具体影响规律如图1～图4所示。

研究结果显示，对于高性能混凝土的氯离子扩散系数，配合比设计参数的影响效应为:矿掺比＞水胶比＞浆集比＞砂率。其中矿掺比和水胶比的影响都较大。

(2)根据试验结果，以DF抗冻耐久性指数为因变量的主体间效应检验结果如表3所示。

不同配合比设计参数对DF抗冻耐久性的具体影响如图5～图8所示。

研究结果显示，对于高性能混凝土的DF抗冻耐久性指数，配合比设计参数的影响效应为:浆集比＞矿掺比＞水胶比＞砂率。其中砂率和水胶比的显著性水平较低。

(3)根据试验结果，以28d抗压强度为因变量的主体间效应检验结果如表4所示。

试验结果显示，对于高性能混凝土的28d抗压强度，配合比设计参数的影响效应为:水胶比＞砂率＞浆集比＞矿掺比。其中砂率、浆集比和矿掺比的影响都较小。

(4)根据试验结果，以28d抗折强度为因变量的主体间效应检验结果如表5所示。

试验结果显示，水胶比对高性能混凝土的28d抗折强度影响较显著，而矿掺比、浆集比及砂率对高性能混凝土的28d抗折强度的影响较弱，无明显影响关系。

3结语

综上所述，配合比是混凝土的质量及性能的重要保障。高性能混凝土配合比设计的方式和方法有很多，但是，截至今日，国际上并没有一种统一的高性能混凝土配合比设计的方法。为了得到适合于路面工程建设的高强高性能混凝土的最优配合比,在满足耐久性、强度、工作性能及体积稳定性的基础上,对高性能混凝土配合比进行了优化设计，得出结论：在建议取值区间内进行配合比设计，应优先确定水胶比，然后优化砂石料级配，确定最优砂率，最后根据耐久性要求确定浆集比和矿掺料掺量。

参考文献：

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