模袋混凝土衬砌渠道具有整体性好、适应冻胀能力强、便于机械化施工等优点,在内蒙古河套灌区得以快速推广应用。本文研究目标为提出满足各项性能指标要求的模袋混凝土最优配比参数方案,从而指导模袋混凝土衬砌渠道的实际施工,有助于模袋混凝土技术的进一步推广应用。渠道衬砌模袋混凝土的基本要求为:强度等级为C25,抗冻等级为F250,扩展度应在500 mm～600 mm的范围,而大流动性和高抗冻性对水胶比和单位用水量的要求存在矛盾,如何使模袋混凝土在大流动性下实现高抗冻性已成为生产实践中亟待解决的问题。模袋混凝土配合比设计应采用以下技术途径:低水胶比和低单位用水量、掺用矿物掺和料、掺用高效减水剂、增大含气量,但减水剂的大量使用和高含气量会给模袋混凝土带来含气量经时损失大、流动性经时损失大、有害大气泡多的问题,导致模袋混凝土的泵送性能降低,抗冻性不易达到设计要求。为了使模袋混凝土在大流动性下在实现高抗冻性,本文首先对减水剂、引气剂、消泡剂和增稠剂等混凝土外加剂开展了品种优选试验,随后利用正交试验设计研究了含气量和消泡剂、增稠剂对模袋混凝土工作性、力学性能和抗冻性的影响,分析了消泡剂和增稠剂复掺对抗冻性的影响机理;然后在最优外加剂品种及掺量的基础上,利用五元二次正交组合设计研究了单位用水量、水胶比、粉煤灰掺量、矿渣掺量、激发剂掺量等配比参数对模袋混凝土工作性、力学性能和抗冻性的影响,分析了粉煤灰和矿渣间的交互效应,以及气泡间距系数和相对动弹性模量的相关性,随后利用频数优化法获取了模袋混凝土配比参数合理区间,利用响应面优化法获取了模袋混凝土最优配比参数;最后在配比参数试验结果的基础上,开展了粗骨料体积分数对模袋混凝土工作性、力学性能和抗冻性的影响研究。主要研究成果如下:（1）本试验减水剂应选用PCA-Q005聚羧酸减水剂,引气剂应选用K12引气剂,消泡剂应选用聚醚改性有机硅消泡剂,增稠剂应选用羟丙基甲基纤维素醚。各试验因素对模袋混凝土气泡间距系数、质量损失率和相对动弹性模量的作用程度均为:含气量>消泡剂掺量>增稠剂掺量,含气量和消泡剂掺量是显著因素,增稠剂掺量是非显著因素,随着含气量、消泡剂掺量和增稠剂掺量的增大,相对动弹性模量先增大后减小,分别在含气量为5.5%、消泡剂掺量为0.15%、增稠剂掺量为0.03%相对动弹性模量最大。当含气量为5.5%时,0.15%消泡剂和0.03%增稠剂复掺使模袋混凝土含气量损失率降低了64.28%,扩展度损失率降低了55.04%,有害大气泡数量降低81.38%,小气泡数量增大了14.89%,气泡间距系数降低了11.54%,相对动弹性模量提高了11.97%。（2）各试验因素对模袋混凝土气泡间距系数、质量损失率和相对动弹性模量的作用程度均为:水胶比>粉煤灰掺量>单位用水量>矿渣掺量>激发剂掺量,单位用水量、水胶比和粉煤灰掺量是显著因素,随着单位用水量和水胶比的增大,相对动弹性模量逐渐降低,随着粉煤灰掺量的增大,相对动弹性模量先增大后减小,表明低水胶比和低单位用水量有助于实现高抗冻性,粉煤灰掺量存在最优值;粉煤灰和矿渣间具有显著的交互作用,当粉煤灰掺量为23%,矿渣掺量为17%时,相对动弹性模量最大。气泡间距系数和相对动弹性模量的相关性良好,抗冻等级为F250时模袋混凝土气泡间距系数临界值为338μm,抗冻等级为F300时为252μm。（3）同时满足扩展度达到500 mm～600 mm、强度等级为C25、抗冻等级达到F250的模袋混凝土配比参数合理区间为:单位用水量为152 kg/m3～160 kg/m3,水胶比为0.38～0.41,粉煤灰掺量为26%～35%,矿渣掺量为14%～19%,激发剂掺量为1.93%～2.61%。以相对动弹性模量最大为目标,以扩展度500 mm～600 mm、强度等级为C25为约束条件,得到的模袋混凝土最优配比参数为:单位用水量为153 kg/m3,水胶比为0.4,粉煤灰掺量为28%,矿渣掺量为15%,粗骨料体积分数为0.33,聚羧酸减水剂掺量为0.75%,含气量为5.5%,消泡剂掺量为0.15%,增稠剂掺量为0.03%,激发剂掺量为2.13%。（4）随着粗骨料体积分数的增大,模袋混凝土的湿堆积密实度和相对动弹性模量先增大后减小,在粗骨料体积分数为0.33时湿堆积密实度和相对动弹性模量最大,验证了最优配合比参数的合理性。湿堆积密实度和扩展度、相对动弹性模量的相关性良好,随着湿堆积密实度的增大,扩展度和相对动弹性模量逐渐增大。