1、全计算法在高性能混凝土(HPC)配合比设计中的应用摘要：本文讨论了高性能混凝土（HPC）配合比设计全计算法的应用及应注意的问题 关键字： HPC 配合比设计全计算法 VeVes 中图分类号： S611 文献标识码： A 1.工程概况 青荣城际铁路设计起点为青岛北站，终点为荣成站，线路长度298.971 公里，其中桥梁 164.696 公里，占正线长度的 55.09%。区间内混凝土 647411 方，是现场施工中非常重要的组成部分，混凝土配合比的经济优化、降本增效对推动技术进步、保证工程质量、降低工程成本都起着重要作用。 2.高性能混凝土（HPC）配合比设计要点 标段 HPC 配合比设计以设计图
2、纸、国家及铁道部颁布的技术标准、规范为依据，理论基础为王栋民、陈建奎教授所研究发展的高性能混凝土（HPC）配合比设计全计算法。 2.1 高性能混凝土（HPC）配合比设计的基本原则 满足工作性的情况下，用水量要小 满足强度的情况下，水泥用量少，外掺料多掺 材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求 掺加新型高性能减水剂，改善与提高混凝土的多种性能 2.2 高性能混凝土（HPC）全配合比设计的技术基础 该模型假定混凝土总体积为 1.0m 3 (1000L)， 由水、水泥、外掺料、空气、砂、石部分组成，对应的体积分别为 V w ，V c ，V f ，V a ，V s ，V g ， 浆体体积（Ve
3、） =V w+ V c+V f+V a 骨料体积（Vs+Vg） =1000- Ve 干砂浆体积（ Ves） = V c+V f+V a+ Vs 3.C50 高性能混凝土（HPC）配合比设计实例 3.1 配制强度 fcu,p-混凝土试配强度（MPa） ； fcu, o-混凝土设计强度（MPa） ； -混凝土的强度标准差（MPa） ； 3.2 水胶比 1.09-水泥强度富裕系数 A、B-回归系数，采用碎石一般分别为 0.48、0.52； 3.3 用水量 其中 0.335 为体积掺量修正系数，与外掺料的的体积掺量有关，在一般计算中采用 0.335 就可以，如有需要可采用下表系数进行精确用水量计算。
4、3.4 胶材用量 3.5 砂率及砂石集料用量 根据模型观点，单位体积石子的空隙被干砂浆填满，干砂浆体积Ves 即为石子的松散孔隙率，因此可以根据石子的堆积密度和表观密度计算出干砂浆体积 Ves。我标段采用最大粒径 20mm 的连续级配碎石，经试验测得表观密度为 2700，堆积密度为 1520，计算出 Ves=437，但以上计算中未考虑混凝土含气量大于其自然状态下含气量（约 1%）的情况，例如加入引气成份。因此笔者建议 Ves 的取值应考虑到这部分额外含气所增加的部分，可参考以下公式： Q-混凝土设计含气量（%） 表 3 C50HPC 的配合比计算结果 表 4 新拌混凝土拌和物性能 表 5 混凝
5、土各项检测结果 根据试配和施工情况可以看出，C50 级高性能混凝土的配合比设计和现场拌合、施工是成功的，可见配合比设计与试配结果具有非常好的相关性。 4.总结及体会 4.1 关于浆体体积（Ve）及干砂浆体积（Ves） 4.1.1 通过我标段实际 HPC 配合比的试配和调整工作，发现低标号或低坍落度混凝土的 Ve 都有小于 350L 的浆体体积，但具有良好的工作性和和易性，具体数据范围见下表： 表 6 青荣铁路 HPC 配合比参数表 1 指标 （单掺粉煤灰） 300-320 430-460 660-690 4.1.2 根据配合比全计算法理论，可根据碎石的松散堆积密度和表观密度计算出干砂浆体积 V
6、es，但要考虑混凝土含气量大于其自然状态下含气量（约 1%）的情况。 表 7 石子最大粒径与 Ves 的关系（我标段试验数据） 根据配合比全计算法理论，水泥和外掺料的体积比 Vc：Vf=3：1，换算为细掺料质量掺量为 21%时，满足 Ve =V w+V c+V f+V a，但试验研究证明：混凝土中粉煤灰掺量超过 25%时，对混凝土的性能才会有明显的改善；而另一主要矿物掺和料-磨细矿渣通常在混凝土中的最佳掺量为 30%-50%。因此经过现场实际的拌和调整，我们最终确定细掺料合适的掺量范围见下表： 表 8 青荣铁路 HPC 配合比参数表 2 指标 4.3 关于混凝土容重的问题 在试验中发现，用配合比全计算法算出的混凝土容重普遍偏低，而且设计标号越低越明显，此外随着引气成分的加入，混凝土含气量增加，密度会随之减小，根据密度与混凝土耐久性的关系，笔者认为根据混凝土设计含气量而适当提高混凝土的容重是合适的。 5.结束语 综上论述可得出结论：全计算法建立了普遍适用的混凝土体积模型，以此推导出用水量公式和砂率计算公式，这是全计算配合比设计的基础，以此推导计算出其他组分用量，所有配合比的材料用量皆是通过计算得出因此称为全计算法，它使得 HPC 配合比设计从半定量走向定量、从经验走向科学，是混凝土配合比设计上的一大进步。
