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[摘要]高性能混凝土配合比设计的目标是要同时兼顾耐久性、强度、工作性、体积稳定性以及经济性的要求来确定各组分的合理用量，以保证在设计使用年限内的结构安全和正常使用功能。本文结合京沪高铁预制梁场的制梁工作，以混凝土的工作性能为约束条件，以强度与耐久性指标为优化目标，再结合砂率、用水量、外加剂等的调整，提供了一组高性能混凝土配合比。
[关键词]铁路客专高性能混凝土配合比设计优化
中图分类号：U2 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）28―0425―01
1 概述
高性能混凝土是基于混凝土结构的“耐久性”提出来的新型混凝土，代表了近期混凝土的技术发展方向。高性能混凝土是在传统混凝土中加入了超塑化剂和其它外加剂以及矿物细掺料，并采用低水胶比。它具有良好的工作性、体积稳定性，较高的力学性能和高耐久性，可以满足一定的使用需求。近20年来，在世界范围内掀起了以耐久性为基本要求的高性能混凝土研究的小高潮，并提出了“按服务年限或按耐久性设计混凝土”的理念。
高性能混凝土配合比设计的目标是要同时兼顾耐久性、强度、工作性、体积稳定性以及经济性的要求来确定各组分的合理用量，以保证在设计使用年限内的结构安全和正常使用功能。随着混凝土中多种矿物掺合料和外加剂的掺入，混凝土组分多样化，以及混凝土的性能要求的提高，相应地混凝土配合比设计亦更为复杂化。
2 客运专线高性能混凝土配合比设计技术方案
根据客运专线混凝土耐久性的要求，混凝土配合比设计采用以下技术方案，低水胶比，高流动度，选择工作性最优时的砂率；不同混凝土强度等级、不同环境条件下混凝土的最大胶凝材料用量、最大水胶比应满足规范要求。在满足设计强度的情况下，水泥用量与胶凝材料浆体体积应尽可能低；采用粉煤灰和矿渣粉双掺，一般情况下矿物掺合料掺量不宜小于胶凝材料总量的20％；选用减水效果好及保坍能力强的高效减水剂，提高混凝土耐久性能；混凝土的入模含气量应满足要求；樁基C30、C35、C40 混凝土胶凝材料的用量宜320～450 ㎏/m3 在满足强度的前提下尽量多使用矿物掺合料代替水泥，以优化混凝土性能及保证混凝土的耐久性，降低造价。结合实际工程应用中的其它因素综合考虑，选择配合比设计试验参数。
3 配合比设计及其优化
3.1水泥技术指标，采用华润P.0 42.5水泥，细度1.7%，标准稠度用水量为28.7%，初凝时间215分钟，终凝时间285分钟，3d抗折强度5.1MPa，28d抗折强度8.9MPa，3d抗压强度24.2MPa，28d抗压强度59.3MPa，经检验安定性合格。
3.2集料各项常规技术指标，最大粒径细度模数31.5（粗集料）、2.8（细集料），粗集料压碎值4%，针片状含量为4，细集料五压碎值和针片状含量数值，表观密度2660（粗集料）、2580（细集料），含泥量0.5（粗集料）、0.7（细集料），泥块含量粗细集料均为0.2。
3.3粉煤灰各项技术指标，粉煤灰采用来宾华天能细度为10.9，烧失量1.84%，SO3 含量1.5%，需水量100%，含水量0.6%。
3.4矿粉各项技术指标，矿粉采用江苏沙钢，比表面积420，烧失量0.42%，SO3 含量0.25%，需水量96.0%，含水量0.1%，28d活性指数98.2。
3.5外加剂各项技术指标，外加剂采用江苏博特固体含量31.7%，水泥净浆流动度274mm，30和60d的保坍值分别为200和175，3d、7d、28d的抗压强度比分别为139%、132%、128%，减水率24.4%，常压沁水率为0，压力沁水率42.6%。
4 配合比的试配
首先确定了配合比的各种材料及各材料的级配，其次依据《普通混凝土配合比设计的规程》（JGJ55-2011）、铁路混凝土（TB/T3275-2011）和高性能混凝土（PHC）配合比设计新法—全计算法的有关规定进行混凝土配合比设计，然后按《普通混凝土拌合物性能试验法标准》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力学性能试验法标准》（GB/T50081-2002）及《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的有关规定进行混凝土的室内试拌和新拌混凝土性能的各项试验以及试件的力学性能试验和耐久性试验，试验结果如下：
4.1第一批桩基混凝土配比
标号 水灰比 配合比例（kg/m3） 强度（MPa） 电通量
水泥 砂 石 水 粉煤灰 矿粉 减水剂 7d 14d 28d 56d 56d
C30 0.4 185 786 1042 148 130 55 3.7 29.9 41.4 47.3 53.4 807
C35 0.38 195 783 1034 146 125 60 3.8 28.1 41.4 53.3 56.7 842
C40 0.36 210 780 1028 142 125 55 3.9 31.8 44.8 52.5 56.9 749
4.2第一批桩基拌合物性能
标号 水灰比 坍落度 扩展度 含气量 1h后坍落度 1h后扩展度 1h后含气量
C30 0.4 220 510 4.8 210 430 4.3
C35 0.4 215 520 4.6 195 520 4.0
C40 0.4 220 500 4.8 210 440 4.2
4.3通过对优化后桩基配合比试验结果和优化后桩基配合比拌合物性能比较，优化后的配合比和原配合比的工作性状态无明显变化，坍落度、扩展度、粘聚性、保水性等都有很大改善，既能可以将混凝土的胶凝材料降到更低，满足PHC最少水泥用量的原则，又可以显著降低混凝土的单方成本。
5 小节
对坍落度200mm的混凝土，浆体体积设计为300 升。即可满足施工的工作性要求，又可更多的节约资源，降低成本；掺合料最大掺量也不宜大于50﹪，但也不宜小于20﹪；桩基C30 水下混凝土外加剂的掺量太大，引起混凝土对用水量敏感性增加，极易导致混凝土严重离析，出现施工问题；掺减水剂的高性能混凝土的坍落度不宜低于180mm，小于180mm时保坍性较差，1小时损失较大。还有很多其他优化的细节，需要我们去深入发现、分析与总结。
参考文献
[1]《普通混凝土配合比设计的规程》（JGJ55-2011）
[2] 肯W.戴.混凝土配合比设计质量控制与规范.中国建材工业出版社；第1版，2011-10
[3] 科勒帕蒂，特洛里.混凝土配合比设计.中国建材工业出版社；第1版，2009-6
[关键词]铁路客专高性能混凝土配合比设计优化
中图分类号：U2 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）28―0425―01
1 概述
高性能混凝土是基于混凝土结构的“耐久性”提出来的新型混凝土，代表了近期混凝土的技术发展方向。高性能混凝土是在传统混凝土中加入了超塑化剂和其它外加剂以及矿物细掺料，并采用低水胶比。它具有良好的工作性、体积稳定性，较高的力学性能和高耐久性，可以满足一定的使用需求。近20年来，在世界范围内掀起了以耐久性为基本要求的高性能混凝土研究的小高潮，并提出了“按服务年限或按耐久性设计混凝土”的理念。
高性能混凝土配合比设计的目标是要同时兼顾耐久性、强度、工作性、体积稳定性以及经济性的要求来确定各组分的合理用量，以保证在设计使用年限内的结构安全和正常使用功能。随着混凝土中多种矿物掺合料和外加剂的掺入，混凝土组分多样化，以及混凝土的性能要求的提高，相应地混凝土配合比设计亦更为复杂化。
2 客运专线高性能混凝土配合比设计技术方案
根据客运专线混凝土耐久性的要求，混凝土配合比设计采用以下技术方案，低水胶比，高流动度，选择工作性最优时的砂率；不同混凝土强度等级、不同环境条件下混凝土的最大胶凝材料用量、最大水胶比应满足规范要求。在满足设计强度的情况下，水泥用量与胶凝材料浆体体积应尽可能低；采用粉煤灰和矿渣粉双掺，一般情况下矿物掺合料掺量不宜小于胶凝材料总量的20％；选用减水效果好及保坍能力强的高效减水剂，提高混凝土耐久性能；混凝土的入模含气量应满足要求；樁基C30、C35、C40 混凝土胶凝材料的用量宜320～450 ㎏/m3 在满足强度的前提下尽量多使用矿物掺合料代替水泥，以优化混凝土性能及保证混凝土的耐久性，降低造价。结合实际工程应用中的其它因素综合考虑，选择配合比设计试验参数。
3 配合比设计及其优化
3.1水泥技术指标，采用华润P.0 42.5水泥，细度1.7%，标准稠度用水量为28.7%，初凝时间215分钟，终凝时间285分钟，3d抗折强度5.1MPa，28d抗折强度8.9MPa，3d抗压强度24.2MPa，28d抗压强度59.3MPa，经检验安定性合格。
3.2集料各项常规技术指标，最大粒径细度模数31.5（粗集料）、2.8（细集料），粗集料压碎值4%，针片状含量为4，细集料五压碎值和针片状含量数值，表观密度2660（粗集料）、2580（细集料），含泥量0.5（粗集料）、0.7（细集料），泥块含量粗细集料均为0.2。
3.3粉煤灰各项技术指标，粉煤灰采用来宾华天能细度为10.9，烧失量1.84%，SO3 含量1.5%，需水量100%，含水量0.6%。
3.4矿粉各项技术指标，矿粉采用江苏沙钢，比表面积420，烧失量0.42%，SO3 含量0.25%，需水量96.0%，含水量0.1%，28d活性指数98.2。
3.5外加剂各项技术指标，外加剂采用江苏博特固体含量31.7%，水泥净浆流动度274mm，30和60d的保坍值分别为200和175，3d、7d、28d的抗压强度比分别为139%、132%、128%，减水率24.4%，常压沁水率为0，压力沁水率42.6%。
4 配合比的试配
首先确定了配合比的各种材料及各材料的级配，其次依据《普通混凝土配合比设计的规程》（JGJ55-2011）、铁路混凝土（TB/T3275-2011）和高性能混凝土（PHC）配合比设计新法—全计算法的有关规定进行混凝土配合比设计，然后按《普通混凝土拌合物性能试验法标准》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力学性能试验法标准》（GB/T50081-2002）及《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的有关规定进行混凝土的室内试拌和新拌混凝土性能的各项试验以及试件的力学性能试验和耐久性试验，试验结果如下：
4.1第一批桩基混凝土配比
标号 水灰比 配合比例（kg/m3） 强度（MPa） 电通量
水泥 砂 石 水 粉煤灰 矿粉 减水剂 7d 14d 28d 56d 56d
C30 0.4 185 786 1042 148 130 55 3.7 29.9 41.4 47.3 53.4 807
C35 0.38 195 783 1034 146 125 60 3.8 28.1 41.4 53.3 56.7 842
C40 0.36 210 780 1028 142 125 55 3.9 31.8 44.8 52.5 56.9 749
4.2第一批桩基拌合物性能
标号 水灰比 坍落度 扩展度 含气量 1h后坍落度 1h后扩展度 1h后含气量
C30 0.4 220 510 4.8 210 430 4.3
C35 0.4 215 520 4.6 195 520 4.0
C40 0.4 220 500 4.8 210 440 4.2
4.3通过对优化后桩基配合比试验结果和优化后桩基配合比拌合物性能比较，优化后的配合比和原配合比的工作性状态无明显变化，坍落度、扩展度、粘聚性、保水性等都有很大改善，既能可以将混凝土的胶凝材料降到更低，满足PHC最少水泥用量的原则，又可以显著降低混凝土的单方成本。
5 小节
对坍落度200mm的混凝土，浆体体积设计为300 升。即可满足施工的工作性要求，又可更多的节约资源，降低成本；掺合料最大掺量也不宜大于50﹪，但也不宜小于20﹪；桩基C30 水下混凝土外加剂的掺量太大，引起混凝土对用水量敏感性增加，极易导致混凝土严重离析，出现施工问题；掺减水剂的高性能混凝土的坍落度不宜低于180mm，小于180mm时保坍性较差，1小时损失较大。还有很多其他优化的细节，需要我们去深入发现、分析与总结。
参考文献
[1]《普通混凝土配合比设计的规程》（JGJ55-2011）
[2] 肯W.戴.混凝土配合比设计质量控制与规范.中国建材工业出版社；第1版，2011-10
[3] 科勒帕蒂，特洛里.混凝土配合比设计.中国建材工业出版社；第1版，2009-6