混凝土配合比設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，越來越多的高樓拔地而起，因其直接關(guān)系到人民生命及財產(chǎn)的安全，所以高樓的施工質(zhì)量成為政府及個人關(guān)心的對象，而關(guān)系到其質(zhì)量的材料當(dāng)中的“混凝土”成為重要因素。我作為建筑材料檢測員，通過日常檢測試驗過程，對混凝土的質(zhì)量因素有了一定的了解，為了提高自身和與同行交流對混凝土配合比設(shè)計的幾點注意事項作了以下論述。

混凝土配合比設(shè)計它牽涉到很多問題主要有：一、保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性和所要求的其他性能；二、滿足施工工藝易于操作而又要具有施工要求的工作性；三、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、針對上述設(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、達(dá)到上述要求的同時降低成本。 為了保證以上問題的的正確解決，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計工作時應(yīng)作到： 1、混凝土配合比設(shè)計前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作 1.1熟悉掌握設(shè)計圖紙對混凝土結(jié)構(gòu)的全部要求，主要是各種強(qiáng)度和耐久性要求，及各構(gòu)件的截面尺寸、鋼筋的布置，以采用水泥品種及石子粒徑的大小等參數(shù)。 1.2熟練掌握標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有：《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2000）、《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》（JGJ52-92）、《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》（JGJ55-2000）、《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）、《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002） 、《混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》（GBJ82-85）。 我們的混凝土配合比設(shè)計人員還應(yīng)掌握混凝土的施工規(guī)范，特種集料的技術(shù)規(guī)定，這樣能保證混凝土配合比設(shè)計的技術(shù)性及準(zhǔn)確性。 1.3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小。了解施工工藝，比如運輸、澆注的措施，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。      掌握了以上這些資料，我們才能合理的選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計參數(shù)進(jìn)行配合比設(shè)計。   2、掌握并檢驗各種材料的特性及指標(biāo) 原材料的質(zhì)量控制及其波動，對混凝土質(zhì)量及施工工藝有很大影響。如水泥強(qiáng)度的波動，如水泥強(qiáng)度的波動，將直接影響混凝土的強(qiáng)度；各級石子粒徑顆粒含量的變化，導(dǎo)致混凝土級配的改變，并將影響新拌混凝土的和易性；骨料含水量的變化，對混凝土的水灰比影響極大。為了保證混凝土的質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，一定要對混凝土的原材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗，全部符合技術(shù)性能指標(biāo)方可應(yīng)用。骨料中含有害物質(zhì)，超過規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，則會妨礙水泥水化，降低混凝土的強(qiáng)度，削弱骨料與水泥的粘結(jié)。能與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生有害的膨脹的物質(zhì)。如果粘土、淤泥在砂中超過3%，碎石、卵石中超過2%，則這些極細(xì)粒材料在集料表面形成包裹層，妨礙集料與水泥的粘結(jié)；它們或者以松散的顆粒出現(xiàn)，大大的增加了需水量。如使用有機(jī)雜質(zhì)的沼澤水、海水等拌制混凝土，則會在混凝土表面形成鹽霜。對混凝土集料來說，影響配合比組成變異而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度過大波動的主要原因是含水率，含泥量的變化和石子含粉量的影響。在混凝土生產(chǎn)過程中，對原材料的質(zhì)量控制，除經(jīng)常性的檢測外，還要求質(zhì)量控制人員隨時掌握其含量的變化規(guī)律，并擬訂相應(yīng)的對策措施。如砂石的含泥量超出標(biāo)準(zhǔn)要求時，及時反饋給生產(chǎn)部門，及時篩選并采取能保證混凝土的其它有效措施。砂子含水率，通過干炒法，及時根據(jù)測定的含水率來調(diào)整混凝土配合比中的實際用量和集料用量。對于相同標(biāo)號之間水泥活性的變異，是通過膠砂強(qiáng)度試驗的快速測定，根據(jù)水泥活性結(jié)果予以調(diào)整混凝土的配合比。水泥、砂、石子各性能指標(biāo)必需達(dá)到規(guī)范要求。 2.1檢驗水泥的技術(shù)指標(biāo)，掌握不同種水泥的特性。水泥的質(zhì)量對混凝土的質(zhì)量起決定性作用。水泥是混凝土的膠凝材料，混凝土的強(qiáng)度、長期性、耐久性是水泥遇水硬化后完成的，所以混凝土配合比設(shè)計時應(yīng)堅持檢驗水泥的各項技術(shù)指標(biāo)。對于水泥出廠超過三個月的水泥，早強(qiáng)型出廠超過一個月的水泥，立窯水泥必須進(jìn)行使用前檢驗。 對不同種水泥的特性，混凝土配合比設(shè)計人員應(yīng)充分了解。如硅酸鹽水泥水化熱大，早期強(qiáng)度高；礦渣水泥水化熱小，早期強(qiáng)度低。搶工期工程應(yīng)用硅酸鹽水泥，大體積混凝土應(yīng)用礦渣水泥?；鹕交宜嗫?jié)B性好，而礦渣水泥抗?jié)B性不好，防水混凝土應(yīng)用火山灰水泥。 2.2檢驗混凝土使用的粗細(xì)骨料。砂石骨料約占混凝土總體積的70%，是混凝土中的主要材料。砂石骨料含泥量對混凝土強(qiáng)度影響很大，若含泥量增加，在骨料比表面積增加及泥土吸水作用的影響下，含泥量每增加2%，塌落度約減少1厘米。混凝土的用水量、水泥用量及砂率都要根據(jù)石子的最大粒徑、砂的細(xì)度模數(shù)進(jìn)行調(diào)整，盡可能的選用連續(xù)級配或人工級配的砂石，以求得小空隙率最大容中的粗細(xì)骨料。 3、混凝土配合比設(shè)計時的調(diào)整和施工中的控制 3.1試驗室所確定的混凝土配合比，其和易性不一定能與實際施工條件完全適合，或當(dāng)施工設(shè)備、運輸方法或運輸距離、施工氣候等條件發(fā)生變化時，所要求的混凝土塌落度也隨之改變。為保證混凝土和易性符合施工要求，需將混凝土含水率及用量做適當(dāng)調(diào)整（保持水灰比不變）。1.嚴(yán)格控制混凝土施工時的用水量：在實際生產(chǎn)中，操作者為方便施工，往往追求較大的塌落度，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)致混凝土強(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，確保混凝土按要求進(jìn)行施工。 3.2配合比生產(chǎn)調(diào)整時，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)在混凝土澆注前三天沖洗完畢，并應(yīng)在施工前按規(guī)定要求取樣并準(zhǔn)備測量砂、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。 3.4水泥用量既不宜過多也不能過少。有些配合比設(shè)計人員為了保證混凝土的質(zhì)量而單純提高水泥用量，無疑是一種浪費。在滿足混凝土的流動性、強(qiáng)度要求的前提下節(jié)約水泥，降低成本是混凝土配合比設(shè)計的一項基本原則，同時混凝土中水泥用量過多不但不經(jīng)濟(jì)而且在水泥水化時膠凝量過多，在混凝土硬化過程中增大體積收縮會造成混凝土開裂，給混凝土結(jié)構(gòu)帶來危害。還有些配合比設(shè)計人員認(rèn)為節(jié)約水泥就是混凝土用量越少越好，這顯然也是不恰當(dāng)?shù)?。每立方米混凝土的水泥用量都是通過公式計算并經(jīng)過了試配而得來的。但為什么還有每立方米混凝土不少于一定數(shù)量的規(guī)定呢？這主要是為了保證混凝土的耐久性提出的。因為混凝土一般都要使用幾十年甚至上百年，在長期的使用過程中要經(jīng)過各種荷載、風(fēng)雨侵蝕凍融作用、化學(xué)腐蝕和機(jī)械機(jī)械磨損等，沒有足夠的水泥用量就抗御不了這些外力的作用，影響耐久性。 4、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》（JGJ55-2000），配合比配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計算：fcu.o≥fcu.k+1.645σ（1）                    式中：fcu.o-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，C40砼的配制強(qiáng)度為：fcu.o≥40+1.645×6.0=49.9MPa（2） 在正常情況下，（2）式可以采用等號，但當(dāng)現(xiàn)場條件于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C30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?！豆饭こ藤|(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ071-98）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。 4.1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)。由式（3）、（4）可計算得（假定試件組數(shù)為10 -14組）： 0.9R=0.9×40=36.0MPa，K2R=0.9R=36.0MPa。 據(jù)此反推：Rn≥0.9R+K1Sn=36.0+1.70×2.4=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，即可判定合格。 4.2采用非數(shù)理統(tǒng)計方法評定。試件少于10組時，可用非數(shù)理統(tǒng)計方法按下述方法進(jìn)行評定：Rn≥1.15R（5）   Rmin≥0.95R（6）則合格條件為：Rn≥1.15×40=46.0MPa     Rmin≥0.95×40=38.0MPa 從兩種評定方法來看，最低值Rmin易于保證，但后者的平均值比前者高出46.0-40.1=5.9MPa，這就正好對應(yīng)了《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2000）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，采用非數(shù)理統(tǒng)計方法評定”。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一個混凝土配合比，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)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求的后果。 5、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)的增加了成本。 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。     綜合上五點所述，結(jié)合到我工作中實際應(yīng)用，得到了不錯了效果，能達(dá)到保證質(zhì)量同時，又控制了成本。當(dāng)然這只是我個人所見，能力有限，望同行指點。      參考文獻(xiàn) （1） JTJ071-98 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） JGJ55-2000 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） JGJ52-92 普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法 （4） JGJ53-92 普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法 （5） GB/T50081-2002 普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn) （6） GB50204-2002 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 （7） 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。