設(shè)計(jì)混凝土配合比應(yīng)注意的問(wèn)題
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(jì)就是解決4種材料用量的3個(gè)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(jì)方面應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:1、配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分;2、區(qū)分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計(jì)及非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)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(jì)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分
在配合比設(shè)計(jì)前,設(shè)計(jì)人員要做好下列工作:
1.1、掌握設(shè)計(jì)圖紙對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的全部要求,重點(diǎn)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(duì)工作性和凝結(jié)時(shí)間的要求,便于選用外加劑及其摻量;
1.4、了解所能采購(gòu)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(jì)參數(shù),進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。
2、區(qū)分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計(jì)及非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定混凝土強(qiáng)度的不同
根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55—2000),混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)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(jì)資料確定,無(wú)歷史資料時(shí)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)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(hào),但當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件與試驗(yàn)條件有顯著差異時(shí),或重要工程對(duì)混凝土有特殊要求時(shí),或30級(jí)及其以下強(qiáng)度混凝土在工程驗(yàn)收采用非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定時(shí),則應(yīng)采用大于號(hào)。
《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ 071-98)中對(duì)水泥混凝土抗壓強(qiáng)度合格標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定方法分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計(jì)和非數(shù)理統(tǒng)計(jì)兩種。下面著重比較采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定的差異之處。
2.1、采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定
試件≥10組時(shí),應(yīng)以數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法按下述條件評(píng)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(shí),取Sn=0.06R;
R—混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)(或標(biāo)號(hào))(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(jiàn)表1
表1 合格判定系數(shù)與組數(shù)n的對(duì)應(yīng)關(guān)系 [Page]
由公式(3)、(4)可計(jì)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(jì)方法評(píng)定
試件少于10組時(shí),可用非統(tǒng)計(jì)方法按下述條件進(jìn)行評(píng)定:
Rn≥1.15R (5)
Rmin≥0.95R (6)
式中字母含義同數(shù)理統(tǒng)計(jì)公式。
若公式(5)、(6)評(píng)定,則合格的條件為:
Rn≥1.15x40=46.0MPa
Rmin≥0.95x40=38.0MPa
從兩種評(píng)定方法來(lái)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(duì)應(yīng)了《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55—2000)中“3.0.2 遇到下列情況時(shí)應(yīng)提高混凝土配制強(qiáng)度:1、……;2、C30級(jí)及其以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土,采用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)時(shí)”。
在實(shí)際工程中,由于結(jié)構(gòu)部位的不同,往往要求不同的評(píng)定方法,但很多單位僅按數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法 進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì),導(dǎo)致實(shí)際試配強(qiáng)度均達(dá)不到49.9MPa。對(duì)于一般單位而言,在一個(gè)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(jì)的工程部位,結(jié)果只能出現(xiàn)砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)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(wèn)題:
3.1 嚴(yán)格控制混凝土施工時(shí)的用水量:在實(shí)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(chǎng)質(zhì)檢人員的管理不到位,對(duì)水灰比缺少嚴(yán)格的控制等原因,均使混凝土實(shí)際用水量大于理論用水量,從而導(dǎo)致砼強(qiáng)度的降低。 [Page]
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(shí)向試驗(yàn)員反饋實(shí)際情況,經(jīng)試驗(yàn)員現(xiàn)場(chǎng)查找原因、分析情況后采取相應(yīng)對(duì)策,并按試驗(yàn)員的指令調(diào)整配合比;現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)態(tài)信息,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,確保混凝土按要求進(jìn)行施工。
3.2 調(diào)整生產(chǎn)配合比時(shí),應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)砂、石的實(shí)際含水量:經(jīng)到現(xiàn)場(chǎng)檢查和了解,有部分試驗(yàn)人員沒(méi)有按規(guī)定要求準(zhǔn)確測(cè)量,而是采用目測(cè)法來(lái)估計(jì)砂、石的實(shí)際含水量,這樣做會(huì)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(cè)量砂、石的實(shí)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(jì)量:不少施工單位在生產(chǎn)時(shí),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(lái)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(jì)量;若實(shí)在沒(méi)有,應(yīng)不怕麻煩,堅(jiān)持每車過(guò)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(jì)時(shí)純粹是為了達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,按規(guī)范要求或以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一組配合比設(shè) 計(jì),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(guò)多,往往導(dǎo)致混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生和徐變?cè)龃?,而且也相?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(yàn)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(duì)不同施工部位、不同評(píng)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(gè)配合比的做法。試驗(yàn)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(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以便得出本試驗(yàn)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(gè)很可觀、很寶貴的參考資料,對(duì)以后的施工將會(huì)起到不可估量的作用。當(dāng)然,這些事情的實(shí)際操作是比較枯燥無(wú)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(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)給予他們足夠的理解和支持。
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