新型建筑材料与新型施工技术在建设工程中的运用.docx
《新型建筑材料与新型施工技术在建设工程中的运用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新型建筑材料与新型施工技术在建设工程中的运用.docx（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
新型建筑材料与新型施工技术在建设工程中的运用
新型建筑材料与新型施工技术在建设工程中的运用
主讲老师：
王辉
课程讲义目录
第一篇 材料篇
第二篇 施工技术篇
第一篇 材料篇
一、高性能混凝土及配合比
（一）高性能混凝土
在当前世界的建筑物的建造中，钢筋混凝土作为主要的建筑结构材料而为各种工程上所采用，是一个毋庸置疑的事实。
钢筋混凝土这种重要的结构材料对于20世纪人类物质文明的发展有非常重要的贡献。
而到了21世纪，混凝土仍将继续成为主要的结构材料。
但近代混凝土的发展，随着强度的不断提高，而使其在更大领域的应用上不断产生新的课题。
混凝土从其自身的性质看，有强度、工作性和耐久性三个方面的要求。
而在目前的设计与使用中，似乎只重视混凝土强度的提高，而对其耐久性则没有充分的考虑，以致许多长期暴露于各有害介质腐蚀环境的混凝土结构过早的发生破坏。
山西大同的钢筋混凝土大水塔在1987年的突然塌毁，就是一个典型的案例。
目前在整个工程领域，大跨度桥梁、超高层建筑物、大型水利工程等超高、超大、超长的建筑物（构筑物）的施工的不断增加，未来的海底隧道、海上采油平台，核反应堆的外壳以及各有毒有害物的处置回收工程等在劣化环境中的建造，都将对混凝土耐久性提出更高的要求。
可以这么说，对于相当一部分建筑物（构筑物）而言，混凝土的耐久性甚至要比混凝土的强度更为重要、更有实际意义。
而从另一方面说，进入21世纪以来，混凝土的技术发生了突飞猛进的发展。
原材料的发展给混凝土的突破性使用带来可能性，而工程建设急需解决的耐久性问题，又是混凝土技术发展的一种必然。
当目前颇多的混凝土新材料、新技术快速的发展，就使各种混凝土如纤维混凝土、再生混凝土、自密实混凝土、聚合物混凝土以及高性能混凝土的不断涌现。
其中，高性能混凝土被誉为“21世纪混凝土”。
足以说明高性能混凝土的独特地位与作用。
1.高性能混凝土的现状与发展
20世纪80年代末，由于工程发展的需要，美国率先提出高性能混凝土的概念。
1990年5月，美国工程权威部门为高性能混凝土作出了如下定义：
即“具有所需性能要求的匀质混凝土。
”这些性能包括易于浇筑、捣实而不发生离析；能长期保持其力学性能；早期强度高、韧性高、体积稳定性好；在劣化环境下使用寿命长等。
随之，欧美及日本学者纷纷进行深入的研究，并不断提出对高性能混凝土的研究成果。
在世界范围内，一时间对此形成理论与实际的热点。
到1998年，美国混凝土协会更进一步定义高性能混凝土为：
“高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，如果采用传统的原材料组分和一般的拌和、浇筑与养护方法，未必总能大量地生产出这种混凝土。
”我国以冯乃谦、吴中伟教授为代表的工程界也对高性能混凝土的研究做出自己的贡献。
中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会为高性能混凝土作了定义性的描述：
“即以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。
”该种混凝土应能保证:
耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等诸项要求。
一般而言，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矿物细掺料和高效外加剂。
2.高强混凝土
一般我们常把强度等级为C10－C50的混凝土称为普通强度级别的混凝土，而把C60－C90的混凝土称为高强混凝土，强度等级大于C100的混凝土称为超高强混凝土。
而所谓高强混凝土是指采用常规的的通用水泥（即硅酸盐水泥等）、普通的砂石料作原材料，采用常规的制作工艺，同时掺加各种外加剂（主要是高效减水剂），同时也掺加一定数量的矿物质超细粉等活性混合材料制成的混凝土。
该种混凝土制成后，具有很高的抗压强度、孔隙率极低、密实度较好，而抵抗变形的能力大等特点。
高强度混凝土是为满足现代的超高、超大、超长的建筑物（或构筑物）的建设而发展起来的混凝土品种，在建筑、桥梁、港口、海工、地下等各种工程的广泛应用，使其越来越为工程界所重视，工程上的广泛应用使高强混凝土在理论与实践不断得到发展。
高强度混凝土与传统的普通混凝土相比，它在原材料的选用和配合比的设计中，有显著的区别。
其一是原材料使用的多样化，即使用大量的矿物质超细粉体，这样可使水泥水化产物Ca（OH）2及水发生水化反应，生成有利于强度的水化产物。
超细的矿物质粉体还能使水泥水化生成的Ca（OH）2,使结晶物更为细小，减少有害的片状物Ca（OH）2含量，提高界面过渡层的密实程度，从而改变混凝土的微观结构。
另外，由于超细的矿物质粉体的掺入，可使混凝土内部的孔隙得以进一步的填充。
其二是采用低水灰比。
高效减水剂的引进，可解决混凝土低水灰比要解决的技术问题。
一般混凝土中的水泥水化要求水灰比不应低于0.4，但为使混凝土具有较高强度，水胶比（即胶凝材料不仅包括水泥，而且应包括超细矿物质粉料）应在0.3～0.4，所以有相当一部分水泥颗粒不能完全参加水化作用，在混凝土中实际上起骨架作用。
当然，如果能减少水泥的用量，而用超细的矿物质粉料加以替代，使掺入的这部分超细的矿物质粉料能起很好的填充作用，也可防止水泥水化热而引起的开裂。
我们应看到，对高强混凝土强度起最主要作用的应推粗骨料，其性能和种类将影响混凝土的抗压强度和弹性模量。
强度等级为C50－C60的混凝土，可能对骨料没有更多的要求；但如果强度等级为C70乃至C70以上的高强混凝土，应重点关注所采用的粗骨料的性能。
从规范JGJ55—2000中看，应注意以下几个问题：
①应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；
②对C60级的混凝土粗骨料的最大粒径不大于31.5mm，对大于C60级混凝土粗骨料的最大粒径不大于25mm，要控制针片状颗粒，其含量不应大于5.0%，含泥量不应大于0.5%；
③细骨料的细度模数不宜大于2.6，含泥量不应大于2.0%；
④高强混凝土的配制宜选用高效减水剂；
⑤高强混凝土的配制宜采用活性较好的矿物掺合料，优先考虑复合矿物掺合料的掺入；
⑥高强混凝土的用水量可采用普通混凝土的确定方法加以确定；
⑦高强混凝土的基准配合比中的水灰比计算应着眼于根据现有试验所提供的数据资料加以选取，而不仅采用保罗米公式，不单纯依赖于简单的数学关系，对所采用的砂率、外加剂以及矿物掺合料的种类与掺量，均应通过试验加以确定；
⑧高强混凝土配合比的试配和计算步骤应与普通混凝土基本相同。
3.高性能混凝土
（1）高性能混凝土的分类
目前已经开发应用的高性能混凝土主要有三类：
1.）活性细粉混凝土
指在混凝土中掺入超细粉物质，一方面超细粉矿物质掺合料作为微集料填充胶凝材料空隙，使硬化水泥石结构致密，孔径细化，改善混凝土界面结构；另一方面，还能参与胶凝材料水化反应，从而提高混凝土的耐久性和强度。
2.）机敏型高性能混凝土
指具有自身诊断、自身控制、自身修复等机敏能力功能的混凝土，如自密实混凝土、内养护混凝土、承受高温的高强混凝土。
3.）纤维混凝土
是指混凝土中掺加各种纤维，包括钢纤维、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、开夫拉纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维等。
普通水泥基材具有较高的抗压强度、较大的刚度与较好的长期耐久性，但存在着凝结硬化过程中收缩大、抗拉强度低、极限延伸率小、抗冲击性差等特点。
而纤维掺入混凝土可改善抗拉性能和抗裂性能。
（2）高性能混凝土的特点
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：
1）高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定该种混凝土都具有高强度，中、低强度亦可。
2）高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模板；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。
3）高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。
能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，在使用的寿命周期中不发生显著的强度与性能损失，是高性能混凝土应用的主要着眼点。
4）高性能混凝土具有较高的体积稳定性，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，在保持工程结构的体积稳定性方面较好。
概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，高性能混凝土能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。
（3）高性能混凝土材料组成
高性能混凝土材料组成包括了与普通混凝土相同的水泥、水及砂、石等粗细骨料等四种成分，当然还必须有高效外加剂、矿物微细粉等第五和第六种成分。
因为混凝土要达到人们所要求的高性能，最重要的技术手段就是使用复合的超塑化剂和超细矿物质掺合料。
之所以强调高性能混凝土与普通混凝土的不同，原因之一即原材料的使用方面的要求，对高性能混凝土的影响远大于对普通混凝土的影响。
1）水泥
配制高性能混凝土对于水泥的要求，先要确保其最低流动性的要求，其次还要求在低水灰比的条件下，该种水泥能促进水泥的水化反应，使水泥石的结构更加密实。
因而，减少水泥熟料中的铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）的总量是必须的，一般认为，硅酸二钙（C2S）含量超过50%的低热型硅酸盐水泥，在配制高性能混凝土时是较为适宜的水泥品种。
一般来说，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥是常采用的品种。
除此以外，还有一些新型水泥也应在配制高性能混凝土时作为所选之列。
如：
球形水泥、调粒水泥、超细水泥和活化水泥等。
球形水泥是指将水泥的颗粒制作成球状，而目前使用的各种通用水泥，在电子显微镜下观测，是碎石状的，这是在水泥生产过程中采用球磨机磨细的结果。
这种形状的差异使球形水泥在水化凝结过程中有了自身的优势。
它比普通水泥具有更加优良的物理与力学性能，是一种高性能水泥。
调粒水泥是指将水泥组成中的各种粒径分布进行重新调整，以提高胶凝材料的在混凝土中的填充率，同时由于超细分的矿物质的掺入，可获得最密实的填充。
由此，这种水泥具有一定的早期强度，水化热较低且放热速度较慢，流动性较好。
该类胶凝材料比通用水泥具有更多优良性能的特点。
超细水泥是指水泥的比表面积可超10000cm2/g的水泥。
（注意，硅酸盐水泥的比表面积应不小于300cm2/g与普通水泥不同的是，其凝结硬化速度更快、早期强度增长更快，且其24h内的水化反应及结构形成，也与普通水泥不同。
活化水泥是指将水泥熟料和粉状超塑化剂混合湿磨，也可把矿物质材料与粉状超塑化剂混磨，可得到需水量地的胶结材料，其活性会大大提高。
2）粗、细骨料
配制高性能混凝土的关键之一，是正确地选择骨料品种。
一般而言，选择碎石比卵石有利；粗细骨料的吸水率低的品种较有利。
高性能混凝土可用河砂或碎石砂作细骨料，在配制抗压强度为100MPa以上的高强度、高性能混凝土时，应选用硬质砂岩碎石，山卵石不宜用来配制高性能混凝土。
选择骨料的基本原则是：
骨料级配良好，空隙率尽可能低，在达到同样流动性时的水泥浆用量少，混凝土的自收缩变形低，水化热低、体积稳定性好，因而对强度、对耐久性都好；骨料的力学性能应满足基本要求，其体积密度和堆积密度应较大，有较低的吸水率，表面应粗糙，粒形好，针片状颗粒比例低，粗骨料最大粒径应低于20mm；弹性模量较大，无碱活性；不含泥块，含泥量低于1.0%，不含有机物、硫化物和硫酸盐等杂质。
2.混凝土外加剂与外掺料
（1）混凝土外加剂
外加剂是当今混凝土研究和应用领域的重点与热点之一，是混凝土不可缺少的组成成分之一。
国内外的工程实践表明，混凝土性能的改善以及其施工技术的进步均与应用外加剂紧密相关。
掺加少量的外加剂可以改善新拌混凝土的工作性能，提高硬化混凝土的物理性质和耐久性，同时，外加剂的研究和应用，也促进了混凝土的生产和施工工艺的发展，当然也促进了新型混凝土材料的研究与发展。
混凝土外加剂有很多种类，根据《混凝土外加剂的分类、命名与定义》（GB8075—1987）的规定，混凝土外加剂按其主要功能划分可有四类。
1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。
如减水剂、引气剂等。
2）调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂。
如早强剂、缓凝剂、速凝剂等。
3）改善混凝土耐久性的外加剂。
如阻锈剂、防水剂等。
4）改善混凝土其他性能的外加剂。
如膨胀剂、泵送剂、发泡剂、着色剂等。
混凝土外加剂大部分为化工制品，也有一部分为工业副产品。
外加剂由于其掺量小、作用大，因而使用的范围广泛。
在诸多的混凝土外加剂中，减水剂是目前研究和使用最为广泛的一种外加剂。
它的技术水平可以代表整个外加剂的使用水平。
混凝土减水剂也可称为分散剂、超塑化剂。
目前，国内外工程界又将混凝土减水剂分为标准型、引气型和早强型等几种。
既然混凝土减水剂是一种旨在改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，那么弄清它的作用机理就非常必要。
减水剂其本质是一种表面活性物质，加入混凝土中能起到吸附和分散作用，当混凝土中的水泥开始水化时，易形成絮状结构，并包裹相当一部分水分，这部分水不参加水化，未来蒸发后将成为混凝土中孔隙的来源，而影响混凝土的强度等功能。
正因为减水剂的活性分散的作用，可把水泥絮状体中的水分释放出来，以参加水化，也使水泥质点间的润滑作用加强，水化速度改变，从而提高了混凝土的密实性。
一般认为，混凝土减水剂的发展可有三个阶段，即以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂使用阶段，这类减水剂属于阴离子表面活性剂；以萘系为代表的第二代高效减水剂的使用阶段；以聚羧酸盐为代表的第三代高效能减水剂使用阶段，这是目前正经历的以此作为研究和应用重点的阶段。
聚羧酸盐为代表的第三代高效能减水剂的研究开发开始于20世纪80年代末90年代初，其分子结构形式可有多种变化，可直接合成得到性能不同的各种减水剂，其分散能力远高于萘系为代表的第二代高效减水剂，可满足混凝土坍落度损失控制的要求，并能同时适应建筑工程对混凝土多种性能的要求，有广阔的研究与开发前景。
聚羧酸盐为代表的第三代高效能减水剂是一种性能独特、无污染的新型高效减水剂，是高效能混凝土的理想外加剂。
与众多系列的减水剂相比较，混凝土聚羧酸盐系高性能减水剂具有高效减水（减水率最高可达25%甚至更多）、改善孔结构和改善其密实程度、可控制坍落度损失，更好的控制混凝土的引气、缓凝、泌水等问题。
在用于不同类的水泥时，与其有相对更好的相容性。
该类减水剂即使在低掺量时，也能使混凝土获得较高的流动性，在低水灰比时具有低粘度等性能。
与众多系列的减水剂相比较，混凝土聚羧酸盐系高性能减水剂有以下几个优点：
①低掺量（仅为水泥等胶凝材料用量的0.2%～0.5%）而发挥较高的分散特性；②坍落度损失小；③在流动性相同的条件下，延缓凝结时间较少；④分子结构的自由度大，制造中可控因素多，高性能化的潜力大；⑤合成时不使用甲醛，对环境不易造成污染；⑥与水泥和其他种类的外加剂相容性好；⑦使用该类型的减水剂，可能是由更多的矿渣或粉煤灰作为水泥的替代物，可降低成本；⑧低收缩，有一定的引气量；⑨聚合途径较多，合成工艺简单；⑩合成的材料来源广泛。
由以上特点可知，21世纪世界范围内使用的混凝土外加剂，尤其是用于高效能混凝土的外加剂主要应是聚羧酸盐系高性能减水剂。
我国目前，几乎在所有国家的大中型重点工程、重大工程中，聚羧酸盐系高性能减水剂均得到广泛的应用，诸如桥梁、海工、水利、水电等使用的尤其较多。
在三峡工程、龙滩水电站、杭州湾大桥、磁悬浮铁路工程等均加以采用。
随着工程实践的验证，随着科学界、研究和设计领域对聚羧酸盐系高性能减水剂的认识的加深，企业方面的大力宣传与推广，聚羧酸盐系高性能减水剂已被作为新世纪的一项重要的产业。
可以预见，随着聚羧酸盐系高性能减水剂在原材料质量、生产工艺、复配技术和应用技术等方面的不断提高与发展，目前制约聚羧酸盐系高性能减水剂广泛应用的许多技术难点会被逐一的解决，聚羧酸盐系高性能减水剂在我国混凝土工程应用中会面临更多的机遇，其市场前景也会越来越广阔。
（2）外掺料
活性超细矿物质是在掺加于混凝土中，并作为混凝土胶凝材料的一部分，用于改善和提高高强度、高性能混凝土拌合物及其硬化后的混凝土的性能、其粒径≤10um（微米）的矿物质粉体，被称为“混凝土的第六种材料”，如果要使普通混凝土高性能化，活性超细矿物质必然是其不可或缺的一部分。
由于超细矿物质粉体的这种超细化的颗粒特征，它必然存在着与其它混凝土组成材料不同的新的特性。
如：
化学活性较高，有较高的流化作用；对混凝土中的微细孔有良好的填充作用；同时其表面能较高。
在高性能混凝土采用活性超细矿物质是因其可使提高混凝土拌合物的流动性，可使水泥石结构达到致密的程度。
一般而言，活性超细矿物质粉体具有如下作用：
改善新拌混凝土的工作性和抹面的质量，也降低了混凝土的温升；可以调整混凝土不同阶段强度的发展，提高混凝土的后期强度；提高混凝土抗化学腐蚀能力。
超细矿物质粉体的外掺料的主要种类有粉煤灰、硅粉、高炉矿渣、沸石等。
分别介绍如下：
1）粉煤灰
粉煤灰是用煤粉炉发电的电厂排放出的烟道灰，即工业废弃物，其由大部分直径以um（微米）计的实心和中空的玻璃微珠组成，还包括有少量的托勃莫来石、石英等物质。
目前，粉煤灰作为水泥混凝土中的一个重要组分，能显著提高混凝土的强度和耐久性，同时还能保证混凝土的外观质量，它的普遍在工程上的采用，还可提高环保效益，亦可节约水泥，从而降低了工程造价。
可以说，粉煤灰作为混凝土的材料之一加以应用，是水泥混凝土持续发展的方向，有着广泛的应用前景。
2）硅粉
硅粉（简写SF）又称硅灰，铁合金在冶炼硅铁和工业硅（金属硅）时，从烟尘中收集的一种飞灰，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的二氧化硅（SiO2）和硅（Si）气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而形成的一种球状体。
它是大工业冶炼中的副产物，整个过程需要用除尘环保设备进行回收，因为其质量比较轻，还需要用加密设备进行加密。
根据硅石原料、还原剂或炉况的不同，绝大多数微硅粉呈灰色或深灰色。
在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。
白色微硅粉较为罕见。
3）高炉矿渣高炉矿渣是高炉铸铁过程中的副产品，也称粒化高炉矿渣。
高炉矿渣是指生产铸铁时，每吨铸铁需要一定量的铁矿石、焦炭和石灰石，将其装入高炉内，鼓入热风，而此时焦炭的燃烧，会放出热量，也包括还原性气体，靠其将铁矿石还原、熔融，生成生铁水。
而铁矿石中的杂质和焦炭中的灰分等成分与石灰石在高炉内形成高炉矿渣，这种矿渣密度较小，融于生铁水表面。
生铁每一吨，即可产生约0.3吨的渣。
这种矿渣经水或水蒸气等的急速冷却处理得到质地疏松、多孔的粒状物，也称水淬矿渣。
粒化高炉矿渣在急冷的过程中，熔融矿渣的粘度增加很快，来不及结晶，大部分呈玻璃态，其中储存有潜在的化学能。
水淬高炉矿渣的密度为1.89～2.77g/㎝3,比表面积3500㎝2/g的矿渣，密度为1.89～2.77g/㎝3。
粒化高炉矿渣的化学成分有氧化钙、氧化锰、氧化铝，二氧化硅和氧化铁等和少量的硫化物。
一般矿渣中，氧化钙、氧化铝和二氧化硅含量占90%以上。
其活性主要来源于活性氧化钙和活性氧化铝。
其粉体松散的堆积密度1.1㎏/L，密实的堆积密度1.25㎏/L。
矿渣的超细粉替代混凝土中的部分水泥后，可降低混凝土每立米的用水量，即可提高混凝土的耐久性与强度。
活性超细粉的矿物质等量的替代水泥的最大用量，一般应按以下要求：
①磨细矿渣≤70%；
②粉煤灰≤30%；
③硅灰≤10%；
④磨细天然沸石≤10%；
⑤复合的活性超细粉掺量一般≤30%。
对于超细粉矿物质掺料的研究表明，目前的应用都非单掺，一般认为，采用单一的超细粉矿物质掺料因其在混凝土中的作用是有其各自的优缺点的，不能充分发挥起主要的作用，两种或两种以上的超细粉矿物质掺料的混合使用复合效果会更好。
复合材料有其“超叠效应”，如采用适当的比例使用两种或两种以上的超细粉矿物质掺料，会充分利用各种掺合料的优点。
3.混凝土的配合比
能配制高性能混凝土的最主要的技术手段，就是使用复合的超塑化剂和超细的矿物质粉料的掺合料。
与配制普通的混凝土相比，其高性能的要求和对各种材料成分的要求会更加严格，只有采用这样的配合比设计，混凝土才能更加均匀，质地更加致密，其性能也才能大为改善。
当然，与普通的混凝土的配制相比，高性能混凝土配合比的设计和计算会更加复杂。
（1）基本要求
1）更高的工作性和普通混凝土相比，高性能混凝土的配制要求有更高的工作性，高性能混凝土拌合物的工作性应该比强度更显得重要。
它是保证混凝土浇筑质量的关键。
高性能混凝土拌合物一定应具有高流动性。
其坍落度应不小于180mm，若要求免振时，其坍落度应不小于250mm。
为适应混凝土泵送的要求，还应有可泵型的要求。
当然，混凝土拌合物的特性中，也不应缺少体积稳定、不离析、不泌水等的特点。
该高性能混凝土拌合物在配制时，还应考虑减少流动性的损失（也即坍落度的损失），以满足施工质量的要求。
作为高性能混凝土拌合物工作性的影响因素，水泥砂浆用量、骨料的级配、外加剂的品种及掺用量应该是比较主要的因素。
2）更高的耐久性混凝土是在一定的环境条件下使用的，研究不同环境与条件对其性能的影响是非常重要的方面。
所谓耐久性，一般包括抗渗性、抗冻性、抗碳化性、抗碱－骨料反应以及抗化学腐蚀性等方面。
高性能混凝土配制的着眼点，主要是其耐久性。
应根据不同环境和要求，仔细研究，充分考虑其各种影响，才能正确地进行配合比设计。
在需要以强度为主控制配合比设计的承重结构的混凝土配合比中，在满足强度要求的同时，要考虑结构耐久性的基本要求。
3）相应的强度要求
4）经济性
对高性能混凝土的配合比也应遵循混凝土配合比的法则，即水灰比的法则、混凝土密实体积的法则、最小单位用水量法则和最小水泥用量法则等。
水灰比的法则是指混凝土的水灰比大小将决定混凝土的强度，并影响混凝土的耐久性。
混凝土的强度与水泥强度成正比，与灰水比成正比。
水灰比一经确定，不能轻易改变。
当然对于高性能混凝土而言，水灰比中的“灰”不仅指水泥，而且包括所有的胶凝材料，故我们可称其为水胶比。
这种理论是在1918年美国的阿布拉姆斯作了五万多次试验，而提出的水灰比法则，认为塑性混凝土的抗压强度完全受水灰比的控制，而与其他因素无关。
我国自20世纪50年代以来，长期使用保罗米的统计公式，我们现在的教科书，也以此为经典内容。
其推导的计算公式如下：
原公式试验时的条件是采用硅酸盐水泥、级配良好而清洁的河砂、粒形均匀的石子，系数A、B依石子品种而定。
这个公式一般应适用于坍落度为10～90mm的塑性混凝土。
考虑施工的可操作性和满足经济性的要求，在使用该公式时，我国要求水泥强度Rc和混凝土强度R28的关系为Rc=（1.5～2.0）R28。
但随着水泥标准的变化，《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－2002）修改了保罗米的统计公式。
水泥的标准的修改，原经验系数A和B，现在采用回归系数αa和αb，其值也根据全国范围内的进行的水泥的1184次水泥强度和混凝土3768次强度试验，得出的规范推荐值。
目前的水灰比计算公式就成了现在的形式：
我国自1970年以来，开始引进高效减水剂，上个世纪的80年代至今，高效减水剂得到大量应用以后，混凝土的强度不再单纯依赖水泥的强度，我们现在已经能用原GB175－1977水泥标准的425＃水泥（相当于现在的水泥标准的32.5强度等级）配制出C60的泵送混凝土。
虽然从原材料的构成看，还是水泥、粗细骨料和水构成的硬化体，但其内涵已发生了大变化。
强度的总体水平大为提高，流
升级会员 