高性能混凝土用水量

超高性能混凝土流变特性及调控研究进展摘要：超高性能混凝土(ultra-highperformanceconcrete，UHPC)是一种基于颗粒紧密堆积理论设计的新型水泥基复合材料，它具有超高抗压强度、高韧性、优异耐久性等特点，在大跨径桥梁、薄壁结构、建筑装饰和海洋平台等领域具有广阔的应用前景。

优异的流变性能是保障UHPC顺利浇筑、发挥其性能优势的关键。

然而，UHPC采用了极低水胶比(通常为0.2左右)，导致新拌UHPC黏度高、流动速度慢、静态损耗快，给泵送和浇筑带来一定困难，且对内部纤维分散和取向及其力学性能有着显著影响。

关键词：超高性能混凝土；流变特性；调控措施1UHPC流变性能表征UHPC（超高性能混凝土）是由水泥、辅助性胶凝材料、水、骨料、纤维、外加剂组成的复合材料。

在UHPC中，水泥和骨料的比例较高，纤维的加入使得UHPC具有更好的抗拉强度和抗冲击性能。

除此之外，UHPC还表现出典型的剪切变稠特性，具有明显的非线性流变特征。

研究发现，硅灰含量（0～25%）对UHPC流变性的影响很大，大多数UHPC拌合物都表现出明显的剪切增稠行为。

为了研究UHPC的流变特性，Bingham模型、改进的Bingham模型和Herschel-Bulkley模型已被广泛用于各种水泥基材料的流变行为研究。

其中，Herschel-Bulkley模型更适合用来描述新拌状态下UHPC的流变特性。

此外，含偏高岭土的UHPC流变性能更适宜采用Herschel-Bulkley模型评价。

在粗骨料UHPC的流变性能和稳定性方面，呈现出剪切变稀行为，改进的Bingham模型具有更准确的流变参数拟合结果。

2UHPC流变性能调控2.1水膜层厚度2.1.1用水量或水胶比Ultra-HighPerformanceConcrete(UHPC)是一种具有很高强度和优异耐久性的混凝土材料，但是如果水胶比过低，会导致它的工作性变差，施工难度增加。

高性能混凝土配合比计算公式高性能混凝土（High Performance Concrete，简称HPC）是一种具有高强度、高韧性、防渗抗裂等优良性能的混凝土，广泛应用于大型桥梁、高速公路、隧道、高层建筑等领域。

配合比计算公式是制备高性能混凝土的关键步骤之一。

本文将介绍高性能混凝土的配合比计算公式。

首先，我们需要了解高性能混凝土的原材料，主要包括水泥、细骨料、粗骨料、水及外加剂等。

其中，水泥是高性能混凝土的主要材料，细骨料和粗骨料的粒径和级配对混凝土的性能也有重要影响。

配合比计算公式主要涉及以下参数：1、单位用水量（W）：指制备高性能混凝土时所需的用水量，通常以水泥重量的百分比表示。

2、单位水泥用量（C）：指制备高性能混凝土时所需的水泥用量，通常以每立方米混凝土中水泥的质量表示。

3、砂率（S）：指细骨料与粗骨料的质量比，通常以百分比表示。

4、水灰比（W/C）：指单位用水量与单位水泥用量的比值。

配合比计算公式如下：1、单位用水量（W）的计算： W = (C + S) × w1 + S × w2 其中，w1为细骨料的含水率，w2为粗骨料的含水率。

2、单位水泥用量（C）的计算： C = (W / (w/c)) × 1000 其中，w/c为水灰比。

3、砂率的计算： S = 细骨料质量 / (细骨料质量 + 粗骨料质量) ×100%4、外加剂用量的计算：外加剂用量 = 单位用水量×外加剂掺量根据以上公式，我们可以根据设计要求和原材料情况，计算出高性能混凝土的配合比。

需要注意的是，配合比计算应根据实际情况进行调整，同时应考虑混凝土的强度、工作性、耐久性等性能要求。

总之，配合比计算是制备高性能混凝土的关键步骤之一。

通过合理的配合比设计，可以制备出具有优良性能的高性能混凝土，为工程建设提供有力保障。

高性能混凝土高性能混凝土是采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。

它主要有下面几种性能：1、自密实性：高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。

因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。

2、体积稳定性：表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。

即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

3、强度：高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。

目前，28d平均强度介于100~120MPa的高性能混凝土，已在工程中应用。

高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展加快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。

4、水化热：由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。

5、收缩和徐变:高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。

但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。

6、耐久性:高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。

7、耐火性:因为在高性能和高强度混凝土中掺入有机纤维，在高温下混凝土中的纤维能熔解、挥发，形成许多连通的孔隙，使高温作用产生的蒸汽压力得以释放，从而改善高性能混凝土的耐高温性能。

混凝土在施工要求中，搅拌时需要先检查计量器具，对原材料严格按照施工配合比准确称量，而确保计量的准确性；浇筑时，混凝土在入模前，工程需要采用专用仪器测定其温度、坍落度、含气量、泌水率等工作性能，符合要求方可浇筑，混凝土入模温度要控制在5℃-30℃，坍落度损失要控制到5-10mm；养护也是很重要的一个环节，高性能混凝土必须要加强保温养护，裸面的混凝土需要覆盖塑料薄膜，防止过早脱模、早期温度防蒸发，洒水需要有14-21d，温度控制，制定夏季和冬季施工方案。

高性能混凝土配合比设计和选择1、原材料选择水泥：C30普通混凝土和水下混凝土采用宁夏赛马普通硅酸盐水泥P.O42.5R 密度3.0 g/cm3，氯离子含量0.015%，标准稠度用水量28.4%，比表面积333 m2/kg，水泥中粉煤灰掺量16.7%。

C50预应力混凝土采用宁夏赛马普通硅酸盐水泥P.O52.5R，标准稠度用水量25.8%，氯离子含量0.016%，，水泥中粉煤灰掺量7%，水泥密度3.1 g/cm3，比表面积410m2/kg。

粉煤灰采用宁夏大坝电厂生产的优质Ⅰ级粉煤灰，表观密度p f = 2.2g/cm3。

硅粉：采用宁夏大武口铁合金厂生产，松堆密度p b= 0.18~0.23 g/cm3、表观密度=2.0~2.2g/cm3比表面积：15~20m2/g、需水量比：≤125% 、SiO 2含量可达 85~90%。

石灰岩粉：采用柳木高玉明牌石灰岩粉表观密度=2.8g/cm3，比表面积=450 kg/m2，含泥量≤2%。

矿粉：采用青铜峡矿粉表观密度=2.8g/cm3，比表面积=600 kg/m 2。

减水剂采用山西黄恒HY-A聚羧酸高性能液体减水剂，减水率不小于25%,经正交设计减水剂C30优化为浇凝材料0.8%，C50优化为浇凝材料1.1%。

细集料：银川天昊水洗砂厂中砂：表观密度2687kg/m3、堆积密度1640kg/m3、空隙率39%、含泥量1.3%、云母含量1.3%、坚固性4.3%、细度模数2.86；细度模数M k=2.6~3.2。

要求M k浮动小，具有良好的级配Ⅱ区中粗砂，太细的砂配制不出高性能混凝土。

细集料满足JTJ/T F50—2011《公路桥涵施工技术规范》6.3要求。

粗集料：套门沟碎石(5-31.5)：表观密度2727 kg/m3、堆积密度1520 kg/m3、空隙率44%、含泥量0.7%、压碎值8.7%、针片状含量2. 5%、SO3含量0.02%；C30水下混凝土和普通混凝土：(20~31.5)mm：(10~20)mm:(5~10) mm=30%：50%：20%；C50预应力混凝土：(10~25)mm:(5~10)mm=70%：30%。

1 高性能混凝土用水量摘要本文阐述了高性能混凝土用水量的取值原则对高性能混凝土用水量的计算及实现高性能混凝土低用水量的技术途径进行了探关键词高性能混凝土用水量高效减水剂1 高性能混凝土用水量的取值原则1.1 保证高性能混凝土工作性需要混凝土工作性特性是流动性主要取决于混凝土单位用水量。

我国现行混凝土设计规范中混凝土用水量的取值是依据混凝土坍落度和石子最大粒径确定的。

设计高性能混凝土配合比时用水量仍以满足其工作性为条件按规范所列经验数据选用。

1.2 根据混凝土强度等级设定最大用水量高性能混凝土的早期开裂问题已引起国际混凝土界的关注。

由于高性能混凝土水胶比低混凝土水化引起的早期自收缩有时达到混凝土总收缩的50因而对于早期甚至在初凝后养护不当的高性能混凝土常出现早期开裂。

解决问题的主要途径是采取多种手段加强早期湿养护降低胶凝材料用量减小混凝土总收缩值。

对于后者最有效的办法是降低单位用水量常通过掺用高效减水剂来实现。

在这方面美国学者设定高性能混凝土中水泥浆与集料的体积比为35∶65对不同强度等级的混凝土设定用水量。

日本学者则设定C50C60 2 混凝土单位用水量为165175kg/m3C75以上混凝土单位用水量为150kg/m3对C75混凝土强度每增加15MPa每立方米混凝土用水量减少10kg。

2 高性能混凝土用水量的计算2.1 计算公式对于密实的混凝土胶凝材料浆的体积应略多于集料的空隙率。

根据吴中伟先生的研究结果砂石配合适当时集料最小空隙率为α视密度-体积密度/视密度1α通常在2022之间。

在进行混凝土配合比计算时根据原材料与工作性的要求决定胶凝材料浆量的富余值β。

对于大流动性混凝土富余值为9101。

1立方米高性能混凝土中胶凝材料的重量Jkg由式2计算n J1000αβ/∑Pi/γi水胶比/1 2 i1式中Pi——胶凝材料各组分占胶凝材料总量的百分数γi——胶凝材料各组分的密度g/cm3。

则高性能混凝土用水量Wkg/m3的计算公式为WJ215水胶比32.2 计算外加剂减水率对于不掺减水类外加剂的混凝土其用水量可参照JGJ55中的规定取值。

高性能混凝土（High performance concrete,简称HPC ）1.概念：高性能混凝土是一种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新型高技术混凝土。

它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。

为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。

2.定义过程：高性能混凝土并没有一个完全准确的定义。

1950年5月美国国家标准与技术研究院（NIST ）和美国混凝土协会（ACI ）首次提出高性能混凝土的概念。

但是到目前为止，各国对高性能混凝土提出的要求和涵义完全不同。

美国的工程技术人员认为：高性能混凝土是一种易于浇注、捣实、不离析，能长期保持高强、韧性与体积稳定性，在严酷环境下使用寿命长的混凝土。

美国混凝土协会认为：此种混凝土并不一定需要很高的混凝土抗压强度，但仍需达到55MPa 以上，需要具有很高的抗化学腐蚀性或其他一些性能。

日本工程技术人员则认为，高性能混凝土是一种具有高填充能力的的混凝土，在新拌阶段不需要振捣就能完善浇注；在水化、硬化的早期阶段很少产生有水化热或干缩等因素而形成的裂缝；在硬化后具有足够的强度和耐久性。

加拿大的工程技术人员认为，高性能混凝土是一种具有高弹性模量、高密度、低渗透性和高抗腐蚀能力的混凝土。

综合各国对高性能混凝土的要求，可以认为，高性能混凝土具有高抗渗性（高耐久性的关键性能）；高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量）；适当的高抗压强度；良好的施工性（高流动性、高粘聚性、自密实性）。

中国在《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。

3.产生背景当代大跨、高层、海洋、军事工程结构的发展对混凝土提出的更高的要求;处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果;原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。

高性能混凝土配合比设计及应用作者：潘丽嫦来源：《城市建设理论研究》2012年第35期摘要：本文通过对高性能混凝土的材料组成，新拌混凝土的各种性能进行配合比设计，不断进行优化，最终确定最佳试验室配合比。

试验结果表明，采用常规材料、常规工艺，在常温下，用与水泥匹配的高效减水剂，掺入适量活性掺合料，完全可以配制出高强度、高耐久性的高性能混凝土。

关键词：高性能混凝土；特性；配合比设计；应用中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：一、高性能混凝土(HPC)特性1.1新拌混凝土的工作性：新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。

HPC要求新拌混凝土具有大流动性(坍落度15cm～25cm)及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。

甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。

最终得到均匀稳定的混凝土。

1.2硬化混凝土的性能：现代建筑向高层化、大跨度方向发展,在高层建筑中需要更高强的混凝土，同时HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时,就考虑到耐久性问题。

特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低,因而提高了混凝土抗裂缝能力，无初始结构缺陷。

硬化后的混凝土密实、渗透性低。

这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最终得到耐久性好的混凝土。

二、高性能混凝土的原料选择高性能混凝土配制后要同时满足符合高性能混凝土的3个基本要求：①新伴混凝土良好的工作性；②硬化混凝土的高强度；③硬化混凝土的高耐久性。

2.1水泥的品种、标号及水泥的用量选择原则上说，配制高性能混凝土应尽可能采用C3A含量低、强度等级高的水泥。

但考虑生产成本等因素，不同强度和性能要求的高性能混凝土可选择不同标号及不同品种的水泥。

另外，水泥强度等级的选择还与所采用的减水剂和活性超细粉的种类、品质及施工工艺有一定关系。

一般说来，如果采用较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性超细粉，品种则应优先考虑采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

一、高性能混凝土用水量摘要：本文阐述了高性能混凝土用水量的取值原则，对高性能混凝土用水量的计算及实现高性能混凝土低用水量的技术途径进行了探讨关键词：高性能混凝土用水量高效减水剂1 高性能混凝土用水量的取值原则1.1 保证高性能混凝土工作性需要混凝土工作性特性是流动性，主要取决于混凝土单位用水量。

我国现行混凝土设计规范中混凝土用水量的取值是依据混凝土坍落度和石子最大粒径确定的。

设计高性能混凝土配合比时，用水量仍以满足其工作性为条件，按规范所列经验数据选用。

1.2 根据混凝土强度等级设定最大用水量高性能混凝土的早期开裂问题已引起国际混凝土界的关注。

由于高性能混凝土水胶比低，混凝土水化引起的早期自收缩有时达到混凝土总收缩的50%，因而对于早期(甚至在初凝后)养护不当的高性能混凝土，常出现早期开裂。

解决问题的主要途径是：采取多种手段，加强早期湿养护；降低胶凝材料用量，减小混凝土总收缩值。

对于后者，最有效的办法是降低单位用水量，常通过掺用高效减水剂来实现。

在这方面，美国学者，设定高性能混凝土中水泥浆与集料的体积比为35∶65，对不同强度等级的混凝土设定用水量。

日本学者则设定：C50～C60混凝土，单位用水量为165～175kg/m3；C75以上混凝土，单位用水量为150kg/m3，对C75混凝土，强度每增加15MPa，每立方米混凝土用水量减少10kg。

2 高性能混凝土用水量的计算2.1 计算公式对于密实的混凝土，胶凝材料浆的体积应略多于集料的空隙率。

根据吴中伟先生的研究结果，砂石配合适当时，集料最小空隙率为：α=(视密度-体积密度)/视密度(1)α通常在20～22%之间。

在进行混凝土配合比计算时，根据原材料与工作性的要求，决定胶凝材料浆量的富余值(β)。

对于大流动性混凝土，富余值为9～10%［1］。

1立方米高性能混凝土中胶凝材料的重量J(kg)由式(2)计算：nJ=1000(α+β)/(∑ Pi /γi+水胶比/1) (2)i=1式中Pi——胶凝材料各组分占胶凝材料总量的百分数；γi——胶凝材料各组分的密度，g/cm3。

C60高强高性能混凝土配合比设计一、配合比设计原则1、水灰比W/C现行《普通混凝士配合比设计规程》中的鲍罗米公式对C60以上的混凝土已不适用，而《高强混凝十结构设计与施工指南》要求混凝十的施工配制强度不应低干强度的1.15倍，故该混凝一配制强度定为≥69MPa。

此外，水灰比是决定混凝土强度的主要因素，目前尚无完善的公式可供选用，故配合比设计时通常根据设计强度等级、原材料和经验选定水灰比。

根据以上设计原则，结合工程实践与试验经验，在试验中选用了选择水胶比为0.25~0.27进行混凝土性能试验。

2、用水量和水泥用量普通强度等级混凝十中，水量可根据圳落度要求，集料品种，粒径来选择。

因此，高强度高性能混凝十可参考执行，如由此确定的用水量导致水泥或胶凝材料总用量过大时，可通过调整减水剂品种或掺量来降低用水量或胶凝材料用量。

也可以根据强度和耐久性要求，首先确定水泥或胶凝材料用量，再由水灰比计算用水量，当流动性不能满足设计要求时，再通过调整减水剂品种或掺量加以调整，考虑到混凝土在运输期间坍落度会有所损失，故将试配时湿凝十的坍落度控制在220~240mm之间，又因单方用水量不宜超过180kg故选用145kg。

根据水灰比0.25~0.27，计算得出每立方米混凝土胶凝材料用量为537~603kg。

3、砂率根据《混凝土泵送施工技术规程》及《普通混凝土配合比设计规程》规定，泵送混凝土的砂率为38%~45%。

但由于C60高强高性能混凝土胶凝材料用量较大、用水量较少，故适当降低砂率，选34%~38%即可。

并通过试验确定最优砂率。

二、C60高强高性能混凝士配合比实验与应用根据《高强混凝土结构技术规程)及《普通混凝土配合比设计规程》及以往混凝土配合比设计经验，确定试配强度为69.0MPa，砂率取36%，粉煤灰按5%掺入，超量系数取1.4，矿粉按20%掺入，超量系数取1.1%，容重取2400kg/m3。

水灰比以0.26为基准分别增减±0.01，经计算得出配合比，进行试配，并进行混凝土拌合物性能、混凝土力学性能和耐久性能检测。