淺談混凝土配合比設(shè)計中值得注意的幾個問題
2008-07-28 00:00
| 摘要：對混凝土配合比設(shè)計中值得注意的幾個問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防治措施。 關(guān)鍵詞：混凝土；配合比設(shè)計；問題；防治 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?；炷僚浜媳仍O(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。 1.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： 1.1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)； 1.2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??； 1.3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； 1.4了解所能采購到的材料品種、質(zhì)量和供應(yīng)能力。 根據(jù)這些資料合理地選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計參數(shù)，進(jìn)行配合比設(shè)計。 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 根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ 55—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。 2.1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)，見表1 表1 合格判定系數(shù)與組數(shù)n的對應(yīng)關(guān)系 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。 2.2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：1、……；2、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。 3.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： 3.1 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?；炷涟匆筮M(jìn)行施工。 3.2 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。 3.3 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。 4.在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益 不少施工單位在配合比設(shè)計時純粹是為了達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，按規(guī)范要求或以往經(jīng)驗進(jìn)行一組配合比設(shè)計，試配后強(qiáng)度達(dá)到要求就算完成了；若達(dá)不到要求，唯一的方法就是增加水泥用量，很少有人從材料調(diào)配、經(jīng)濟(jì)效益、混凝土工作質(zhì)量等方面綜合考慮。水泥用量過多，往往導(dǎo)致混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生和徐變增大，而且也相應(yīng)增加了施工成本。 防治措施：在規(guī)范要求允許的條件下，試驗室應(yīng)配制不同的配合比，從經(jīng)濟(jì)、工作性能、質(zhì)量等方面綜合考慮擇優(yōu)選用，并應(yīng)針對不同施工部位、不同評定方法給予適當(dāng)調(diào)整，盡量避免凡是同一強(qiáng)度均使用一個配合比的做法。試驗室還應(yīng)收集每次配合比及施工情況的詳細(xì)數(shù)據(jù)，并注意對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以便得出本試驗室的水灰比、用水量、砂率、水泥用量范圍及σ 數(shù)值，日積月累，就能成為一個很可觀、很寶貴的參考資料，對以后的施工將會起到不可估量的作用。當(dāng)然，這些事情的實際操作是比較枯燥無味、短期效益不明顯的，應(yīng)選派工作責(zé)任心較強(qiáng)，業(yè)務(wù)水平較高的人員去組織或收集，最重要的是單位領(lǐng)導(dǎo)及項目經(jīng)理應(yīng)給予他們足夠的理解和支持。 以上是本人在工作中的一些看法，若有不當(dāng)之處，還望各位專家同仁們指正。 參考文獻(xiàn)： 〔1〕JTJ 071—98 公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)·北京：人民交通出版社，1999； 〔2〕JGJ 55—2000 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程·北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001。 〔3〕李立權(quán). 混凝土配合比設(shè)計手冊.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002。 |
| 原作者： 張翠利 孟憲剛 |
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