水工混凝土標(biāo)號與強度等級的轉(zhuǎn)換關(guān)系
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摘 要： 該文敘述了國標(biāo)GBJ 107 - 87 規(guī)定的混凝土標(biāo)號與強度等級的關(guān)系， 著重介紹了水工鋼筋混凝土、水工大體積混凝土以及漿砌石壩膠結(jié)材料用混凝土的試件尺寸、期齡、保證率、混凝土標(biāo)號和強度等級的關(guān)系。
關(guān)鍵詞： 水工混凝土； 混凝土標(biāo)號； 混凝土強度等級
前言
1987 年國家計委頒布國標(biāo)《混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ107 - 87） 后， 工業(yè)、民用建筑部門在混凝土的設(shè)計和施工中均按上述標(biāo)準(zhǔn)， 以混凝土強度等級代替混凝土標(biāo)號。1996《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/ T191 - 96） 對水工混凝土強度等級定義做出明確規(guī)定， 特別是《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/ T5144 - 2001） 頒布實施后， 水工混凝土也較普遍采用強度等級代替混凝土標(biāo)號。由于水利樞紐混凝土工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 不同工程部位有不同保證率要求， 特別是我省大壩壩型廣泛采用漿砌石壩， 現(xiàn)行的砌石壩設(shè)計和施工規(guī)范對混凝土強度仍采用混凝土標(biāo)號， 因此， 對水工混凝土標(biāo)號與強度等級和其轉(zhuǎn)換關(guān)系應(yīng)有明確的認(rèn)識。近年來， 在不少在建的漿砌石壩工程中， 施工單位常將工業(yè)、民用建筑部門采用的混凝土標(biāo)號與強度等級的轉(zhuǎn)換關(guān)系用在水工混凝土中， 這顯然不夠全面， 也不正確。正確認(rèn)識與理解水工混凝土標(biāo)號與強度的定義和轉(zhuǎn)換關(guān)系對指導(dǎo)施工質(zhì)量的評定、確保工程安全和經(jīng)濟合理有著重要的意義。
1 現(xiàn)行國標(biāo)GBJ107 - 87 中混凝土標(biāo)號與強度等級的關(guān)系
《混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（ GBJ107 - 87） 將混凝土強度等級按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分?；炷翉姸鹊燃壊捎梅朇 與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（以N/ mm2 計） 表示。
新標(biāo)準(zhǔn)與已廢止的GBJ204 - 83 相比， 混凝土試樣尺寸由200mm 立方體改為150mm 立方體， 強度保證率由85 %提高到95 %。經(jīng)過換算， GBJ107 - 87 附錄中給出了混凝土標(biāo)號與新的混凝土強度等級的對應(yīng)關(guān)系， 如表1 。上述關(guān)系主要適用于工業(yè)與民用建筑用混凝土。由于水工混凝土的試件尺寸、設(shè)計齡期、保證率的不同， 表1 所列的關(guān)系不適用于水工混凝土。
 2 水工混凝土標(biāo)號與強度等級
2．1 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/ T191 - 96） 和《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/ T5144 - 2001） 對水工混凝土強度有關(guān)內(nèi)容的改動
?。?） 名稱改變。強度分級名稱由“標(biāo)號”改稱為“強度等級”。
?。?） 等級符號改變。過去在立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)值右上角加符號“ # ”表達(dá)， 如200 # 、150 # ……等?，F(xiàn)以C及其后面的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)， 如C15 、C20……等。建工系統(tǒng)混凝土均采用28d 齡期， 在強度等級符號后不再注明齡期值， C15、C20 ……系指28d 齡期的強度標(biāo)準(zhǔn)值為15MPa、20MPa ……強度等級。水工大體積混凝土普遍采用90d 或180d 齡期， 故在強度等級符號后加齡期下角標(biāo)，如C9015 、C9020 ……系指90d 齡期的強度標(biāo)準(zhǔn)值為15MPa、20MPa ……水工混凝土強度等級。
?。?） 混凝土強度及其標(biāo)準(zhǔn)符號的變化。過去混凝土立方體強度用符號“R”表示， 現(xiàn)在混凝土立方體抗壓強度用“fcu”表示， 其中“cu”是立方體的意思?；炷亮⒎襟w抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值以符號“fuc ，k”表示， 其中k 是標(biāo)準(zhǔn)值的意思。
（4） 計量單位的變化。過去混凝土強度單位為kgf/ cm2 ，現(xiàn)改為N/ mm2 （MPa） 。
?。?） 按標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護邊長為150mm 的立方體試件，在28d （大體積水工混凝土可采用90d 或180d） 期齡， 用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得具有設(shè)計保證率的抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值， 以確定其混凝土強度等級。
?。?） 水利樞紐混凝土工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 不同工程部位有不同保證率（ P） 要求。如大體積混凝土一般要求P = 80 % ，體積較大的鋼筋混凝土工程要求P = 85 %～90 % ， 薄壁結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土工程要求P = 95 %。
2.2 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土
2.2.1 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土強度等級確定
原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水工混凝土強度等級為強度總體分布的平均值減去1.27 倍標(biāo)準(zhǔn)差（保證率90 %） ， 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/ T191 - 96） 改為強度總體分布的平均值減去1.645 倍標(biāo)準(zhǔn)差（保證率95 %） 。用公式表示為：
f cu ，k =μ f cu ，15 - 11645σfcu =μ fcu ，15 （1 – 1.645δ fcu） （1）
式中： f cu ，k為混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值， 即混凝土強度等級值， MPa ；
μ fcu ，15為混凝土立方體（邊長150mm） 抗壓強度總體分布平均值；
σ fcu為混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)差；
δ fcu為混凝土立方體抗壓強度變異系數(shù)。
2.2.2 原標(biāo)準(zhǔn)混凝土標(biāo)號（R） 與新標(biāo)準(zhǔn)（ SL/ T191 - 96）混凝土強度等級（C） 之間的換算關(guān)系
R 與C 的換算關(guān)系如式（2） ， 結(jié)果見表2 。
式中： 0.95 為試件尺寸由200mm 立方體改為150mm 立方體的尺寸效應(yīng)系數(shù)；
0.1 為計量單位換算系數(shù)；
δ fcu ，15為混凝土立方體抗壓強度變異系數(shù)。
 2.3 水工大體積混凝土
根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/ T5144 - 2001） 和《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（DL5108 - 1999） 對水工大體積混凝土（大壩常態(tài)混凝土） 的規(guī)定， 其強度標(biāo)準(zhǔn)值為按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護的邊長為150mm 的立方體試件， 采用90d齡期， 用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強度總體分布中的一個值， 強度低于該值的百分率不超過20 %?；炷亮⒎襟w抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu ，k = 10N/ mm2 的混凝土， 其強度等級表示為C9010 。水工大體積混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值可用下式表示。
fcu ，k =μf cu ，15 （1 – 0.842σf cu ，15） （3）
同《水工混凝土施工規(guī)范》（SDJ207 - 82） 定義的混凝土設(shè)計標(biāo)號相比， 混凝土試塊尺寸一致（均為150mm 立方體） ， 強度保證率取值一致（均為80 %） ， 設(shè)計期齡一致（均為90d） 。因此， 水工大體積混凝土標(biāo)號與強度等級的換算可簡化為強度單位的換算， 即將kgf/ cm2 換算為N/ mm2 ， 以符號C90 表示（注明設(shè)計齡期） 。
2.4 漿砌石壩膠結(jié)材料用混凝土
我省漿砌石壩所用膠結(jié)材料一般均為2 級配混凝土。根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計規(guī)范》（SL25 - 91） 和《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定》（SD120 -84） 的規(guī)定， 混凝土標(biāo)號根據(jù)150mm 立方體試件28d 齡期的極限抗壓強度確定， 強度保證率為80 %。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值采用（3） 式計算。其混凝土標(biāo)號與強度等級的換算亦可簡化為強度單位換算， 即將kgf/ cm2 換算為N/ mm2 ，以符號C 表示， 并說明設(shè)計混凝土強度保證率為80 %。如漿砌石用標(biāo)號R100 的混凝土可改寫為強度保證率為80 %的C10 強度等級的混凝土。
3 結(jié)語
混凝土標(biāo)號R 和強度等級C 的計算均與混凝土試件尺寸、設(shè)計齡期及強度保證率等三個因素有關(guān)。設(shè)計、施工、質(zhì)檢人員應(yīng)掌握設(shè)計、施工規(guī)程、規(guī)范對所采用混凝土的試件尺寸、齡期、強度保證率的規(guī)定， 才能正確計算混凝土的標(biāo)號、強度等級以及轉(zhuǎn)換關(guān)系。 |
| 原作者： 程光化 |
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