關(guān)于混凝土配合比例的新探索

劉永豐

混凝土隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展,其用途也越來越廣泛,已到了跨行業(yè)、跨學(xué)科、互相滲透的非常廣泛的領(lǐng)域。混凝土配合比設(shè)計牽涉到幾個方面的內(nèi)容:一要保證混凝土硬化后的強(qiáng)度和所要求的其他性能和耐久性;二要滿足施工工藝易于操作而又不遺留隱患的工作性;三是在符合上述兩項要求下選用合適的材料和計算各種材料用量;四是對上述設(shè)計的結(jié)果進(jìn)行試配、調(diào)整,使之達(dá)到工程的要求;五是達(dá)到上述要求的同時,設(shè)法降低成本。

普通混凝土是由水泥、水、砂、石四種材料組成的,混凝土配合比設(shè)計就是解決4種材料用量的3個比例,即水灰比、砂率、膠骨比(膠凝體與骨料的比例)。

根據(jù)筆者的觀察和較深入的了解,認(rèn)為混凝土在配合比設(shè)計方面應(yīng)注意以下幾個問題:1.配合比設(shè)計前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分;2.區(qū)分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計及非數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強(qiáng)度的不同;3.生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制;4.在保證質(zhì)量的前提下,應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益。

一、配合比設(shè)計前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分

在配合比設(shè)計前,設(shè)計人員要做好下列工作:

1.掌握設(shè)計圖紙對混凝土結(jié)構(gòu)的全部要求,重點是各種強(qiáng)度和耐久性要求及結(jié)構(gòu)件截面的大小、鋼筋布置的疏密,以考慮采用水泥品種及石子粒徑的大小等參數(shù)。

2.了解是否有特殊性能要求,便于決定所用水泥的品種和粗骨料粒徑的大小。

3.了解施工工藝,如輸送、澆筑的措施,使用機(jī)械化的程度,主要是對工作性和凝結(jié)時間的要求,便于選用外加劑及其摻量。

二、區(qū)分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計及非數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強(qiáng)度的不同

根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ55—2000),混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計算:

fcu,0≥fcu,k+1.645σ(1)

式中:fcu,0—混凝土配制強(qiáng)度(MPa);

fcu,k—混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa);

σ—混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)。施工單位自己的歷年統(tǒng)計資料確定,無歷史資料時應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2002)的規(guī)定取用(高于C35,σ=6.0MPa)。

根據(jù)此公式,40#砼(以40#砼為例)的配制強(qiáng)度為:

fcu,0≥40+1.645x6.0=49.9MPa(2)

在正常情況下,(2)式可以采用等號,但當(dāng)現(xiàn)場條件與試驗條件有顯著差異時,或重要工程對混凝土有特殊要求時,或30級及其以下強(qiáng)度混凝土在工程驗收采用非數(shù)理統(tǒng)計方法評定時,則應(yīng)采用大于號。

《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ?071-98)中對水泥混凝土抗壓強(qiáng)度合格標(biāo)準(zhǔn)的評定方法分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計和非數(shù)理統(tǒng)計兩種。下面著重比較采用數(shù)理統(tǒng)計和非數(shù)理統(tǒng)計方法評定的差異之處。

1.采用數(shù)理統(tǒng)計方法評定

試件≥10組時,應(yīng)以數(shù)理統(tǒng)計方法按下述條件評定:

Rn-K1Sn≥0.9R(3)

Rmin≥K2R(4)

式中:n—同批混凝土試件組數(shù);

Rn—同批幾組試件強(qiáng)度的平均值;

Sn—同批幾組試件強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差(MPa),當(dāng)Sn<0.06R時,取Sn=0.06R;

R—混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級(或標(biāo)號)(MPa);

Rmin—n組試件中強(qiáng)度最低一組的值(MPa);

k1,k2——合格判定系數(shù)。

由公式(3)、(4)可計算得(假定試件組數(shù)為10~14組):

0.9R=0.9x40=36.0MPa,?K2R=0.9R=36.0MPa.

據(jù)此反推:Rn≥0.9R+k1Sn=36.0+1.70x2.4=40.1MPa,因此,只要該批試件的平均強(qiáng)度大于等于40.1MPa,且Rmin≥36.0MPa,即可判定為合格。

2.采用非數(shù)理統(tǒng)計方法評定

試件少于10組時,可用非統(tǒng)計方法按下述條件進(jìn)行評定:

Rn≥1.15R(5)

Rmin≥0.95R(6)

式中字母含義同數(shù)理統(tǒng)計公式。

若公式(5)、(6)評定,則合格的條件為:

Rn≥1.15x40=46.0MPa

Rmin≥0.95x40=38.0MPa

從兩種評定方法來看,最低值Rmin均易于保證,但后者的平均值比前者高出46-40.1=5.9MPa,這就正好對應(yīng)了《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ?55—2000)中“3.0.2遇到下列情況時應(yīng)提高混凝土配制強(qiáng)度:……C30級及其以上強(qiáng)度等級的混凝土,采用非統(tǒng)計方法評時”。

在實際工程中,由于結(jié)構(gòu)部位的不同,往往要求不同的評定方法,但很多單位僅按數(shù)理統(tǒng)計的方法進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計,導(dǎo)致實際試配強(qiáng)度均達(dá)不到49.9MPa。對于一般單位而言,在一個工程中通常只有混凝土配合比,加之管理不到位,也往往用于要求非數(shù)理統(tǒng)計的工程部位,結(jié)果只能出現(xiàn)砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求的后果。

三、生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制

在生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工控制中應(yīng)注意出現(xiàn)以下問題:

1.嚴(yán)格控制混凝土施工時的用水量:在實際行產(chǎn)中,操作者為方便施工,往往追求較大的坍落度,擅自增加用水量而不管強(qiáng)度是否能達(dá)到要求;再加上現(xiàn)場質(zhì)檢人員的管理不到位,對水灰比缺少嚴(yán)格的控制等原因,均使混凝土實際用水量大于理論用水量,從而導(dǎo)致砼強(qiáng)度的降低。

防治措施:加大質(zhì)檢抽查力度,控制操作者不得隨意增加用水量;若發(fā)現(xiàn)混凝土工作性能較差,操作者應(yīng)及時向試驗員反饋實際情況,經(jīng)試驗員現(xiàn)場查找原因、分析情況后采取相應(yīng)對策,并按試驗員的指令調(diào)整配合比;現(xiàn)場質(zhì)檢人員也應(yīng)按規(guī)范要求經(jīng)常檢查混凝土的質(zhì)量動態(tài)信息,及時進(jìn)行調(diào)整,確保混凝土按要求進(jìn)行施工。

2.調(diào)整生產(chǎn)配合比時,應(yīng)準(zhǔn)確測量生產(chǎn)現(xiàn)場砂、石的實際含水量:經(jīng)到現(xiàn)場檢查和了解,有部分試驗人員沒有按規(guī)定要求準(zhǔn)確測量,而是采用目測法來估計砂、石的實際含水量,這樣做會導(dǎo)致生產(chǎn)配合比不準(zhǔn)確。

防治措施:砂、石中若含泥量超標(biāo),應(yīng)在混凝土澆筑前三天沖洗完畢,并應(yīng)在施工前按規(guī)范要求取樣并準(zhǔn)確測量砂、石的實際含水量,調(diào)整施工配合比以從用水量中扣除含水量,補(bǔ)回砂、石量,嚴(yán)禁邊沖洗邊拌制混凝土。

3.砂、石材料應(yīng)準(zhǔn)確計量:不少施工單位在生產(chǎn)時,第一車砂、石用磅秤一下,隨后就采用在小推車上畫線的辦法來控制重量,從而導(dǎo)致了砂、石材料的用量偏差。

防治措施:有條件的單位盡量采用混凝土拌和樓,利用電腦準(zhǔn)確計量;若實在沒有,應(yīng)不怕麻煩,堅持每車過磅,以控制材料用量。□

(編輯/李舶)