混凝土水膠比計算取值應注意的問題

祁漢仁，劉在靜，董永生

（1. 威海市望島建筑公司攪拌站，山東 威海 264200；2. 威海市建筑工程服務中心，山東 威海 264200）

目前，JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》是我國混凝土攪拌站在配合比設計時使用的現行標準。在配合比設計時，對于設計要求的強度等級、強度保證率和混凝土的工作性、耐久性、施工要求及原材料選用等都是按照或參照該標定進行的。當混凝土有多項性能要求時，還要結合其他相關標準、規范中的規定執行。如：GB/T 50476—2019《混凝土耐久性設計規范》、GB 50496—2018《大體積混凝土施工規范》、JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應用技木規程》、DL/T 5330—2015《水工混凝土配合比設計規程》等等。

《普通混凝土配合比設計規程》中規定：當混凝土強度等級小于 C60 時，混凝土水膠比按下式計算：

在水膠比計算過程中，涉及到幾個指標和依據：水泥強度、摻和料（礦渣粉、粉煤灰）摻量的影響系教、強度標準差和強度保證率系數。這些指標的取值，雖然規程中給出了參考范圍，但在現實的混凝土生產和過程控制當中，由于材料的波動、技術檢測的局限性和試驗結果的延緩性，從很大程度上難以掌控混凝土水膠比的準確性。

1 水泥 28d 強度對水膠比的影響

現實中，水泥生產企業基本都是邊粉磨（進儲備倉）邊出廠（從儲備倉進散裝水泥車），一個生產批次的水泥發往若干個攪拌站。可以說，進入攪拌站的水泥是一車一個出廠編號（合格證），攪拌站只能按照自己的檢驗批次進行復檢，較難和水泥廠的出廠批次相對應。因此，使用中水泥存在著一定的質量波動，由于復檢結果具有延緩性，在混凝土生產中，難以真實地得到所用水泥的實際強度（不可能等到水泥結果出來后再進行生產）作為水膠比的控制依據。

水泥強度對混凝土水膠比的影響見表 1。

表1 水泥強度對水膠比的影響

2 礦物摻和料摻量的影響系數對水膠比的影響

目前，由于摻和料在混凝土中的廣泛使用，其供應日益緊缺，質量波動范圍遠遠大于水泥，雖然相關規范、標準中對其也做出了等級劃分和性能要求，但對于混凝土性能貢獻較重要的火山灰效應和形態效應常常難以滿足規范中的要求，所以在水膠比計算中，對其影響系數的確定值也需要引起重視。

礦物摻和料摻量的影響系數對水膠比的影響見表2。

表2 礦物摻和料摻量的影響系數對水膠比的影響

3 強度標準差的取值對水膠化的影響

在混凝土配合比的水膠比計算過程中，為了保證混凝土的合格率，《普通混凝土配合比設計規程》中規定了強度標準差取值，并說明“這些取值與目前實際控制水平的標準差比較是偏于安全的……”，如附表 1。

附表 1 強度標準差取值 б MPa

從表中可以看出，規程中規定的混凝土強度標準值范圍較大。DL/T 5330—2015《水工混凝土配合比設計規程》中對此表數據做了分析：“與本條規定的標準參考值比較，其取值偏大，不能反映現代混凝土生產和施工的質量管理水平，造成材料的浪費，不利于降低施工成本；且按照強度等級分類的范圍較粗，可操作性不強。”該規程規定的強度標準差取值見附表 2。

附表 2 強度標準差選用值 б MPa

在水泥強度，摻和料摻量影響系數和強度保證率一定的條件下，強度標準差每提高 0.5，其水膠比會降低0.01（如表 3）。

表3 強度標準差對水膠比的影響

4 混凝土強度保證率對水膠比的影響

《普通混凝土配合比設計規程》中規定：混凝土的配制強度應按 fcu,0≥ fcu,k+1.645б（C60 以下），其中1.645 為混凝土強度保證系數，表示混凝土強度保證率為 95%，即混凝土的不合格率的可能性為 5%（見附表3）。混凝土生產量越大，強度試驗組數越多，混凝土的合格率與保證率就越接近，也就是說，據此確定的配合比，在較大試驗組數的情況下，合格率不小于 95%就可以滿足規范要求。但是，根據預拌混凝土的現實情況，混凝土生產時如果采用 95% 的保證率控制，而運輸、澆筑和養護過程對混凝土強度的保證率肯定會小于95%。因此，為了保證成型后的混凝土結構的強度保證率達到 95%，我們在計算水膠比和確定配合比時，必須充分考慮各種不利因素，提高強度保證率概率度系數。可根據攪拌站的實際控制水平，按照 fcu,k+2～fcu,k+2.5 來計算水膠比（見表 4）。

附表 3 強度保證率和概率度系數關系

表4 在水泥強度、摻和料影響系數、強度標準差一定的條件下，強度保證率概率系數對水膠比的影響

綜合上述，在混凝土配合比設計中，水膠比的計算取值是一個重要環節，由此對水膠比影響的因素很多。試驗證明：在一定范圍內，0.01 個水膠比相當于 1～1.5MPa 的混凝土強度。因此，我們在水膠比計算時，應進行多方面不利因素的考慮，尤其是混凝土攪拌站使用兩家以上的水泥生產廠家，同品種水泥在相同摻和料摻量的情況下，由于水泥中混合材料的品種、摻量等因素不同，其影響系數是不相同的。所以，建議攪拌站選擇質量穩定的水泥生產廠家和摻和料供應商，加強對其進廠的檢驗頻率，掌握水泥強度曲線的變化范圍和摻和料性能的波動范圍，合理地、針對性地進行計算取值，以確定配合比中的水膠比。

預拌混凝土，是本著預防為主、事前控制、過程控制、事中控制的原則，以消除混凝土發生的質量隱患；預拌混凝土的質量是在各個工序中形成的，而不是靠最后檢驗出來的。