普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

  在合理確定配制強(qiáng)度的基礎(chǔ)上確定最佳水灰比、單位用水量以及適當(dāng)砂率是混凝土配合比設(shè)計(jì)的核心所在。盡管《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2000)提供了許多理論依據(jù),但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)差σ、砂率β 、單位用水量mw0 這些重要參數(shù),卻只是一個(gè)原則性的概數(shù),而非準(zhǔn)則性的指標(biāo)。

  我們將根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2000)進(jìn)行的試配試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)可供配合比設(shè)計(jì)時(shí)參考使用。

  1 配制強(qiáng)度公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ的對(duì)比公式fc28=(C/W-B)
  為了保證配制強(qiáng)度的可靠性,我們一般在fcu.o與fc28二者中取較大值作為擬定的配制強(qiáng)度,以達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度保證率。一般來說,σ值在沒有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)之前,我們參照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50204—2002)的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行選用。根據(jù)歷年來強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)評(píng)定資料結(jié)果,從試件強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)出來的標(biāo)準(zhǔn)差σ的實(shí)際值較配制時(shí)按GB50204-2002相關(guān)規(guī)定選用的σ值均有不同程度的減??;而在公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ中fcu.o 是個(gè)定值,σ減小,但fcu.o并未減小,相反還得到了一定程度的增大。因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)公式是基于混凝土強(qiáng)度保證率為95%之上的,故t值取1.645,這種結(jié)果反而表明我們的施工質(zhì)量水平有了提高,也就是t值出現(xiàn)了變化所致。保證率P與概率t的關(guān)系,我們可通過標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線方程得出。σ應(yīng)由25組以上試壓結(jié)果通過計(jì)算得出。配制工作通常在σ無可靠資料的情況下按表1經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取。

  表1的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值是根據(jù)GB50204—2002初選值配制出的混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)評(píng)定資料得到的,并結(jié)合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55—2000)有關(guān)σ的選用規(guī)定進(jìn)行確定的。它既防止了σ值偏低以致降低混凝土強(qiáng)度的實(shí)際可靠度,又防止了σ值偏高造成配制強(qiáng)度過高。

  2 水灰比的合理選擇
  根據(jù)水灰比定律,即在材料品種相同的條件下,混凝土強(qiáng)度隨水灰比的增大而降低,其變化規(guī)律呈曲線關(guān)系,而混凝土強(qiáng)度與灰水比的變化規(guī)律呈直線關(guān)系,見圖1,2。

  在關(guān)系曲線未建立之前,我們可采用JGJ55—2000提供的計(jì)算公式:

  式中 αaαb——回歸系數(shù)
     fce——水泥28 d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(MPa)。

  回歸系數(shù)αa和αb隨所用材料的品種及質(zhì)量不同而異,因此在試驗(yàn)條件許可下,應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際使用材料通過試驗(yàn)求出。當(dāng)缺乏試驗(yàn)條件時(shí),可參照規(guī)程有關(guān)數(shù)據(jù):碎石混凝土,αa取0.46,αb取0.48;卵石混凝土,αa取0.07,αb取0.33。對(duì)fce的選取,規(guī)范中指的是水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值,但通常情況下施工單位難以做到提前28d送檢,因此為不耽誤工期,大多以3d強(qiáng)度或快測(cè)強(qiáng)度推定28d強(qiáng)度。從實(shí)際應(yīng)用情況來看,這種作法極為普遍而又客觀合理,因此在新規(guī)程5.0.3第2條中予以確認(rèn)。

  根據(jù)實(shí)測(cè)水泥28d強(qiáng)度的結(jié)果來看,不同水泥廠水泥富余系數(shù)均不盡相同,同一水泥廠相同品種水泥在不同時(shí)期也存在一定程度的差異,并存在較大的偏高標(biāo)準(zhǔn)值的現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)個(gè)別實(shí)測(cè)強(qiáng)度超過相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的情況。同時(shí)大部分施工企業(yè)為節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用和避免工作繁瑣,不能嚴(yán)格按施工檢驗(yàn)程序送檢,一般一個(gè)單項(xiàng)工程僅在開工前進(jìn)行一次原料檢驗(yàn)。若僅以這一次送檢結(jié)果作為整個(gè)工程的材料質(zhì)量指標(biāo),特別是較大偏高標(biāo)準(zhǔn)值以至超強(qiáng)度等級(jí)的強(qiáng)度實(shí)測(cè)值作為依據(jù)的話,就有點(diǎn)以偏概全了。因此我們將此次檢測(cè)結(jié)果僅作為一個(gè)參考性的指標(biāo),在實(shí)際配合比設(shè)計(jì)時(shí)宜按0.7~0.9的系數(shù)加以折算修正,目的是既考慮到水泥富余系數(shù)的變化,又考慮到不使折減值低于標(biāo)準(zhǔn)值以致影響合格判定。例如某品種32.5級(jí)的水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值為42.8MPa,按0.7的系數(shù)折算修正后為30.0MPa,此值未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)值,顯然與實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果不吻合。故宜取0.8或0.9的系數(shù)修正,即修正值為34.2MPa或38.5MPa。

  水灰比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度及耐久性,在一定范圍內(nèi),水灰比越小,強(qiáng)度越高,耐久性越好,但水泥用量大,提高成本,并使混凝土在硬化過程中增大水化熱及收縮值。因此,確定水灰比的原則是,在滿足強(qiáng)度及耐久性的要求下,盡可能選用較大的水灰比。

  3.單住用水量mw0的選取
  單位用水量的選取通常參照J(rèn)GJ 55—2000規(guī)程中的表4.0.1—2進(jìn)行,也就是說根據(jù)坍落度和石子類別及最大粒徑確定,只有水灰比小于0.4的混凝土以及特殊成型工藝的混凝土的單位用水量才通過試驗(yàn)確定。因此,坍落度又與砂率β8之間存在相應(yīng)的關(guān)系,β8的峰值所對(duì)應(yīng)的坍落度即為最佳值。為了合理確定單位用水量,各地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳笆戏N類,通過多次試驗(yàn)制定出適合當(dāng)?shù)氐纳奥师?與坍落度曲線,以便配合比設(shè)計(jì)時(shí)采用。根據(jù)本地的試驗(yàn)情況,用于基礎(chǔ)部位時(shí),坍落度一般取10-30mm,主體部位坍落度取30~50mm,單位用水量分別為150-160kg/m3 和170~180kg/m3。一般來說,卵石混凝土用水量取下限,碎石混凝土用水量取上限。

  4.選取適宜的砂率β8
  砂率的選取是配合比設(shè)計(jì)中一個(gè)比較重要而又難以準(zhǔn)確把握的參數(shù)。這是因?yàn)橛绊懮奥实囊蛩剌^多,而且目前還沒有粘聚性的定量指標(biāo),所以無法建立砂率與粘聚性的關(guān)系。我們?cè)谶M(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),通常采用JGJ55—200O規(guī)程中表4.0.2,根據(jù)水灰比、石子類別和最大粒徑查表選取。表中所列砂率是一個(gè)浮動(dòng)較大的變動(dòng)值,而計(jì)算所需定值的選取要借助實(shí)際配合比經(jīng)驗(yàn)。因此,我們可以根據(jù)公式得出計(jì)算值,與表4.0.2中所列數(shù)值進(jìn)行對(duì)比取舍。若計(jì)算出的。值在表4.0.2的范圍以外,則取最為接近的數(shù)值作為計(jì)算時(shí)的砂率值。

  式中,po和p0分別為砂石料的堆積密度; 為砂漿剩余系數(shù),通常取1.1—1.4,細(xì)砂時(shí)取a=1.1,粗砂時(shí)取a=1.4,中砂時(shí)取a=1.2—1.3;γ為石子空隙率,可查找相關(guān)石子試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)選取。

  根據(jù)試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)情況來看,砂率的選取基本為28%~32%,僅個(gè)別預(yù)制構(gòu)件混凝土配合比的砂率稍大,可達(dá)到35%~38%。

  5.混凝土配合比設(shè)計(jì)結(jié)果宜用重量法表示
  規(guī)范要求,工地現(xiàn)場(chǎng)混凝土拌和均采用實(shí)物過磅計(jì)量,因此,混凝土配合比設(shè)計(jì)宜采用重量法,以方便施工操作及提高施工配合比的可靠度。按重量法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí).我們需要確定混凝土拌合物的假定密度以便計(jì)算每立方米混凝土中各材料的用量。在JGJ55—2000中,混凝土拌合物假定密度的范圍為2350—2450kg/m3。為了設(shè)計(jì)操作的統(tǒng)一性,不同強(qiáng)度等級(jí)均取混凝土拌合物的假定密度為2400kg/m3進(jìn)行計(jì)算。按此設(shè)計(jì)的配合比,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)大量試用和測(cè)定(除C10外),試配后混凝土體積達(dá)不到1m3,表明我們對(duì)假定密度取值偏小。經(jīng)過對(duì)混凝土密度的大量測(cè)試,發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)混凝土表觀密度隨強(qiáng)度等級(jí)的升高而增大,除C10混凝土以外,基本在2450kg/m3以上。因此,將高于C10的混凝土拌合物的假定密度調(diào)整為2450kg/m3,基本滿足了混凝土表觀密度假定計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之差的絕對(duì)值不超過假定計(jì)算值的2%的要求,從而達(dá)到了重量與體積的吻合。

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