淺談混凝土配合比設(shè)計(jì)中值得注意的幾個(gè)問題

　　摘要：對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)中值得注意的幾個(gè)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(jì)；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(jì)牽涉到幾個(gè)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(xiàng)要求下選用合適的材料和計(jì)算各種材料用量；四是對(duì)上述設(shè)計(jì)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(shí)，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(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。

　　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》，混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：
　　fcu,0≥fcu,k+1.645σ
　　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，無歷史資料時(shí)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(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定取用。

　　根據(jù)此公式，40#砼的配制強(qiáng)度為：
　　fcu,0≥40+1.645x6.0=49.9MPa

　　在正常情況下，式可以采用等號(hào)，但當(dāng)現(xiàn)場條件與試驗(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)》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
　　Rmin≥K2R
　　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)，見表1
　　表1合格判定系數(shù)與組數(shù)n的對(duì)應(yīng)關(guān)系
　　由公式、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
　　Rmin≥0.95R
　　式中字母含義同數(shù)理統(tǒng)計(jì)公式。
　　若公式、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》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。

　　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?；炷涟匆筮M(jìn)行施工。

　　3.2調(diào)整生產(chǎn)配合比時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確測量生產(chǎn)現(xiàn)場砂、石的實(shí)際含水量：經(jīng)到現(xiàn)場檢查和了解，有部分試驗(yàn)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(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)在沒有，應(yīng)不怕麻煩，堅(jiān)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(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(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。
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〕JTJ071—98公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)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(jì)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(jì)手冊.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002。

原作者：張翠利孟憲剛