隨著城市建設的快速發展，混凝土已越來越成為不可或缺的成分，但傳統混凝土由于污染大、強度低，且使用年限短等缺點越來越受到人們的重視。高強高性能混凝土作為一種新型的建筑材料，具有比傳統混凝土強度更高，使用年限更長，但變形撓度卻更小等優點越來越受到建筑行業的青睞。但是高強高性能的優越性在很大程度上依賴于其原材料自身的性質以及在混凝土成型過程中的各種添加劑，因此各種組分的合理配比是獲得高強高性能混凝土的關鍵。
由于高強混凝土影響因素眾多: 如水膠比、砂率、減水劑以及各種礦物顆粒等，傳統的試驗方法以不能達到設計要求，國內外學者為此進行了多種研究。
Vanderplaats 等通過改變混凝土中膠結材料的含量，并測定最終抗壓強度，從而找到最優的膠結材料的比例; Hirotaka Nakayama為了有效避免混凝土試配造成的時間及金錢浪費，法國路橋著手于原材料的流變以及力學性能試驗，從而獲得了最優配比參數; 邵陣通過ANN 建立數值模型，并利用 MATLAB 軟件進行數據的計算與處理，研究混凝土的配合比并進行優化設計; 喻樂華等，王博等分別通過在混凝土中添加珍珠巖粉以及磨細鋼渣等對混凝土的抗壓強度進行試驗研究; 朱凱等主要研究了混凝土集料對混凝土性能的影響，對配置混凝土原材料提出了要求; 黃有豐等主要研究了水泥顆粒的級配以及水泥顆粒的表面形態等，從細觀上說明了水泥對混凝土性能的影響; 羅華連等對高性能混凝土的礦物添加物中粉煤灰、硅粉等進行了研究，并著重研究了其對混凝土抗壓強度的影響;以上雖然進行了大量研究，但是試驗研究因素較少，結果離散性較大。當試驗因素較多時，將耗費大量的人力、物力、財力來進行試驗已獲得較理想的試驗結果。因此本文以利用 SPSS 軟件，以正交方案為基礎，進行多因素的配合比設計試驗，研究高強高性能混凝土的抗壓強度、坍落度在各種因素下的變化規律，并探討各種因素變化對兩個指標的相關性大小，試驗結果對進一步理解各因素對混凝土抗壓強度及坍落度的影響以及權重有重要意義。
1、 混凝土原材料及試驗方法
1． 1 原材料
水泥采用 P． O42. 5 硅酸鹽水泥，安定性合格，初凝時間 120min，終凝時間 205min; 粗骨料采用港溝碎石，最大密度 2. 55g/cm3，容重1389kg / m3，最大粒徑 18mm; 細骨料采用干河沙，細模 2. 5，密度為2543kg / m3; 外加劑采用格雷斯生產的聚羧酸系緩效減水劑; 礦物摻合料主要為硅粉和粉煤灰，拌合水采用自然飲用水。
1． 2 試驗方法
將原材料按照配合比拌合均勻，倒入攪拌機，攪拌式緩慢添加拌合水及添加劑，達到規范要求粘度后，及時取樣留作坍落度試驗，然后澆筑成邊長 150mm 立方體的試件，標準養護 28d 后，取樣并做抗壓強度試驗。
\\(1\\) 坍落度試驗: 將攪拌粘稠的混凝土試樣分三次均勻裝入坍落度桶中，每次為桶高的 1/3，并敲擊桶壁，以免混凝土密實不均勻，最后將坍落度桶豎直往上慢慢拔出，是混凝土在自重作用下緩慢下沉，直至最終穩定，測出混凝土頂部試驗前后高度差即為坍落度值。
\\(2\\) 力學性能試驗: 取標準試件，注意表面不要有麻面且各個棱邊不要破損，以免由于混凝土試件本身缺陷造成結果的誤差，按照規定方法在試驗機上進行壓縮試驗，并記錄最大抗壓強度。不考慮各個因素之間的交互作用，利用 SPSS 本身設計試驗過程，這樣可避免常規的選取正交表的麻煩，而且也有利于最終數據的計算與處理，試驗方案如表 1 所示。
2、 試驗結果分析
為了了解各個影響因素對混凝土性能的影響大小，利用 SPSS 軟件，計算各個影響因素對混凝土抗壓強度及坍落度的相關性系數抗壓強度。
2． 1 抗壓強度相關性
抗壓強度是表征混凝土性能的重要指標，為了直觀表現各個影響因素與混凝土抗壓強度的相關性，繪制如圖 1 所示。
由圖 1 可以看出，各個影響因素與混凝土抗壓強度的相關性變化范圍較大，其中水膠比、砂率與混凝土抗壓強度呈現負相關，而減水劑、硅粉、粉煤灰與混凝土抗壓強度呈現正相關。減水劑、粉煤灰與抗壓強度的相關性分別為 0. 6、0. 654，即表現出較高的正相關性，說明在本實驗取值范圍內，增加減水劑及硅粉的用量能夠較大的提高混凝土的抗壓強度; 水膠比與砂率對混凝土抗壓強度影響的相關性指數分別為 －0. 381、－ 0. 293，兩者較接近且均為負值，說明此兩種影響因素的變化對混凝土強度的宏觀響應較相似，且均減小了混凝土的抗壓強度。粉煤灰對混凝土抗壓強度的影響僅為 0. 231，影響效果不明顯。
因此若配置某一混凝土設計抗壓強度，可通過改變減水劑及硅粉的比例來快速接近混凝土設計抗壓強度，然后改變水膠比、砂率的含量來精確的達到混凝土設計抗壓強度，而不通過改變粉煤灰含量來提高或減小混凝土抗壓強度。
2． 2 坍落度相關性
坍落度值的大小直接影響了混凝土的和易性，因此繪制各個影響因素與混凝土坍落度的相關性，如圖 2 所示。
由圖 2 可以看出，各個影響因素與混凝土坍落度的相關性變化范圍較小，其中水膠比、砂率、減水劑、硅粉與混凝土坍落度呈現正相關，而粉煤灰呈現負相關。
水膠比與混凝土坍落度的相關系系數最大，為 0. 344，說明改變水膠比能夠較大的改變混凝土的坍落度; 砂率、減水劑、硅粉與混凝土坍落度的相關性系數較接近且明顯低于水膠比的相關性系數，分別為0. 196、0. 25、0. 227，說明此三者對混凝土的坍落度有影響，但影響效果一般，若僅靠改變此三者來達到預計坍落度較困難; 粉煤灰是本次坍落度試驗因素中唯一顯示負相關的因素，說明粉煤灰含量會減小混凝土的坍落度，但是其值僅為 －0. 073，即高度的不相關性，說明粉煤灰雖然對提高混凝土坍落度不利，但是影響非常小，因此可以忽略。
因此，若配置某一坍落度的混凝土，可通過改變水膠比來快速接近，然后改變砂率、減水劑或硅粉任一影響因素的含量來達到設計值。
綜合圖 1、圖 2 可得，除減水劑以及硅粉對混凝土抗壓強度及坍落度的影響全部表現為正相關外，其它各個影響因素對混凝土的抗壓強度及坍落度的影響并非全部表現為正相關或者是負相關。如水膠比、砂率對混凝土抗壓強度的影響表現為負相關，對混凝土坍落度的影響表現為負相關; 同時可以看出，水膠比對混凝土的抗壓強度及坍落度的影響程度近似相當，而砂率主要表現為能較好的減小混凝土抗壓強度;粉煤灰對混凝土抗壓強度及坍落度的影響與水膠比及砂率的影響整好相反，但由于相關系數均較小，因此可以較少的考慮。減水劑以及硅粉對混凝土抗壓強度的相關性系數遠遠大于其對混凝土坍落度的相關性系數，因此主要表現為可以較大的提高混凝土的抗壓強度，而對坍落度的影響可以作為次要方面。
3、結論
基于 SPSS 軟件，對混凝土進行了 16 次正交試驗，同時對計算結果進行了統計分析，討論各個影響因素對混凝土抗壓強度及坍落度的影響，主要結論如下: \\(1\\) 各個影響因素對混凝土抗壓強度及坍落度的影響既有正相關又有負相關，且對混凝土抗壓強度的相關性系數變化范圍較大，而對混凝土坍落度的相關性系數變化范圍則較小; \\(2\\) 各個影響因素對混凝土抗壓強度的影響權重順序為: 硅粉 ＞ 減水劑 ＞ 水膠比＞ 砂率 ＞ 粉煤灰，即硅粉對抗壓強度的影響程度最大，達 0. 654，呈現較高的正相關性; \\(3\\) 各個影響因素對混凝土坍落度的影響權重順序為:水膠比 ＞ 減水劑 ＞ 硅粉 ＞ 砂率 ＞ 粉煤灰，即水膠比與混凝土坍落度的相關性最大，達 0. 344; \\(4\\) 各個影響因素的正、負相關性并不總是保持一致。水膠比、砂率對混凝土抗壓強度及坍落度的影響分別表現為負相關和正相關，且其值相對較小，而粉煤灰的影響恰好相反，且可以忽略不計; 但是減水劑與硅粉對二者的影響均表現為正相關，且主要表現為可以較大的改變混凝土的抗壓強度。
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