混凝土配合比设计中需要注意的几个问题
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混凝土配合比设计中需要注意的几个问题
随着材料科学的不断发展
,
混凝土用途也越来
越广泛
,
已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广
泛的领域。混凝土配合比设计牵涉到几个方面的内
容
:
一要保证混凝土成型后的强度和所要求的其他
性能和耐久性
;
二要满足施工工艺易于操作的工作
性
;
三是在符合上述两项要求下选用合适的材料和
计算各种材料用量
;
四是对上述设计的结果进行试
配、调整
,
使之达到工程的要求
;
五是达到上述要求
的同时
,
设法降低成本。普通混凝土是由水泥、水、
砂、石
4
种材料组成的
,
混凝土配合比设计就是解决
4
种材料的用量和
3
个比例
,
即水灰比、砂率、胶骨
比
(
胶凝体与骨料的比例
)
。
根据笔者的观察和较深入的了解
,
认为混凝土
在配合比设计方面应注意以下几个问题
:
①配合比
设计前的准备工作应充分
;
②区分数理统计及非数
理统计方法评定混凝土强度的不同
;
③施工配合比
的调整及施工中的控制
;
④在保证质量的前提下
,
应
注重经济效益。
1
配合比设计前的准备工作应充分
在配合比设计前
,
设计人员要做好下列工作
:
a.
掌握设计图纸对混凝土结构的全部要求
,
重
点是各种强度和耐久性要求及结构件截面的大小、
钢筋布置的疏密
,
以考虑采用水泥品种及石子粒径
的大小等参数
;
b.
了解是否有特殊性能要求
,
便于决定所用水
泥的品种和粗骨料粒径的大小
;
c.
了解施工工艺
,
如输送、浇筑的措施
,
使用机
械化的程度
,
主要是对工作性和凝结时间的要求
,
便
于选用外加剂及其掺量
;
d.
了解所能采购到的材料品种、质量和供应能
力。
根据这些资料合理地选用适当的设计参数
,
进
行配合比设计。
2
区分数理统计及非数理统计方法评定混凝土强
度的不同
根据《普通混凝土配合比设计规程》
(JGJ 55
—
2000) ,
混凝土配制强度应按下式计算
:
f
cu,
0
≥
f
cu, k
+ 1. 645
R
,
⋯⋯⋯⋯
(1)
式中
:
f
cu,
0
——混凝土配制强度
,M Pa;
f
cu, k
——
混凝土立方体抗压强度标准值
,
M Pa;
R
——混凝土强度标准差
,M Pa
。
施工单位自己的历年统计资料确定
,
无历史资
料时应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量
验收规范》
(GB 50204
- 2002)
的规定取用
(
高于
C35,
R
=
6. 0M Pa)
。根据此公式
, 40
号砼
(
以
40
号
砼为例
)
的配制强度为
:
f
cu,
0
≥
40+ 1. 645
×
6. 0= 49. 9M
Pa
。⋯⋯
(2)
在正常情况下
,
式
(2)
可以采用等号
,
但当现场
条件与试验条件有显著差异时
,
或重要工程对混凝
土有特殊要求时
,
或
30
级及其以下强度混凝土在工
程验收采用非数理统计方法评定时
,
则应采用大于
号。
《公路工程质量检验评定标准》
(JTJ
071
—
98)
中对水泥混凝土抗压强度合格标准的评定方法分数
理统计和非数理统计两种。下面着重比较采用数理
统计和非数理统计方法评定的差异之处。
2. 1
采用数理统计方法评定
试件大于等于
10
组时
,
应以数理统计方法按下
述条件评定
:
R
n
-
k
1
S
n
≥
0.
9
R
,
⋯⋯⋯⋯⋯⋯
(3)
R
m in
≥
k
2
R
,
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
(4)
式中
:
n
——同批混凝土试件组数
;
R
n
——同批几组试件强度的平均值
;
S
n
——
同批几组试件强度的标准差
,M Pa,
当
S
n
< 0.
06
R
时
,
取
S
n
= 0.
06
R
;
R
—— 混凝土设计强度等级
(
或标号
) ,
M Pa;
R
m in
——
n
组试件中强度最低一组的值
,M Pa;
k
1
,
k
2
——合格判定系数。
由式
(3)
、式
(4)
可计算得
(
假定试件组数为
10
组—
14
组
) :
0. 9
R
= 0. 9
×
40 =
36. 0 M Pa,
k
2
R
= 0. 9
R
=
36. 0M Pa ,
据此反推
:
R
n
≥
0. 9
R
+
k
1
S
n
= 36. 0+ 1. 70
×
2. 4
= 40. 1M
Pa,
因此
,
只要该批试件的平均强度大于
等于
40. 1M
Pa,
且
R
m in
≥
36. 0M Pa,
即可判定为合
格。
2. 2
采用非数理统计方法评定
试件少于
10
组时
,
可用非统计方法按下述条件
进行评定
:
R
n
≥
1.
15
R
,
⋯⋯⋯⋯⋯⋯
(5)
R
m in
≥
0. 95
R
,
⋯⋯⋯⋯⋯
(6)
式中字母含义同数理统计公式。
若按式
(5)
、式
(6)
评定
,
则合格的条件为
:
R
n
≥
1.
15
×
40= 46. 0M Pa ,
R
m in
≥
0. 95
×
40= 38. 0M Pa
。
从两种评定方法来看
,
最低值
R
m
in
均易于保证
,
但后者的平均值比前者高出
46. 0 - 40. 1
=
5. 9M Pa,
这就正好对应了《普通混凝土配合比设计
规程》
(JGJ 55
—
2000)
中“
3. 0. 2
遇到下列情况时应
提高混凝土配制强度
: 1.
⋯⋯
; 2.
C30
级及其以上强
度等级的混凝土
,
采用非统计方法评定时”。在实际
工程中
,
由于结构部位的不同
,
往往要求不同的评定
方法
,
但很多单位仅按数理统计的方法进行混凝土
配合比设计
,
导致实际试配强度均达不到设计要求。
对于一般单位而言
,
在一个工程中通常只有混凝土
配合比
,
加之管理不到位
,
也往往用于要求非数理统
计的工程部位
,
结果只能出现砼强度达不到设计要
求的后果。
3
施工配合比的调整及施工中的控制
3. 1
严格控制混凝土施工时的用水量
在实际生产中
,
操作者为方便施工
,
往往追求较
大的坍落度
,
擅自增加用水量而不管强度是否能达
到要求;
再加上现场质检人员的管理不到位, 对水灰
比缺少严格的控制等原因, 均使混凝土实际用水量
大于理论用水量, 从而导致砼强度的降低。
防治措施: 加大质检抽查力度,
控制操作者不得
随意增加用水量; 若发现混凝土工作性能较差, 操作
者应及时向试验员反馈实际情况, 经试验员现场查
找原因、分析情况后采取相应对策,
并按试验员的指
令调整配合比; 现场质检人员也应按规范要求经常
检查混凝土的质量动态信息, 及时进行调整, 确保混
凝土按要求进行施工。
3. 2 调整施工配合比时应准确测量生产现场砂、石
的实际含水量
经到现场检查和了解, 有部分试验人员没有按
规定要求准确测量,
而是采用目测法来估计砂、石的
实际含水量, 这样做会导致施工配合比不准确。
防治措施: 砂、石中若含泥量超标, 应在混凝土
浇筑前3 d冲洗完毕,
并应在施工前按规范要求取样
并准确测量砂、石的实际含水量, 调整施工配合比以
从用水量中扣除含水量, 补回砂、石量, 严禁边冲洗
边拌制混凝土。
3. 3
砂、石材料应准确计量
不少施工单位在生产时, 第一车砂、石用磅称一
下,
随后就采用在小推车上画线的办法来控制重量,
从而导致了砂、石材料的用量偏差。
防治措施: 有条件的单位尽量采用混凝土拌和
楼, 利用电脑准确计量; 若实在没有,
应不怕麻烦, 坚
持每车过磅, 以控制材料用量。
4 在保证质量的前提下应注重经济效益
不少施工单位在配合比设计时纯粹是为了达到
设计强度, 按规范要求或以往经验进行一组配合比
设计,
试配后强度达到要求就算完成了; 若达不到要
求, 唯一的方法就是增加水泥用量,
很少有人从材料
调配、经济效益、混凝土工作质量等方面综合考虑。
水泥用量过多,
往往导致混凝土收缩裂缝的产生和
徐变增大, 而且也相应增加了施工成本。
防治措施:
在规范要求允许的条件下, 试验室应
配制不同的配合比, 从经济、工作性能、质量等方面
综合考虑择优选用, 并应针对不同施工部位、不同评
定方法给予适当调整,
尽量避免凡是同一强度均使
用一个配合比的做法。试验室还应收集每次配合比
及施工情况的详细数据, 并注意对这些数据进行统
计分析,
以便得出本试验室的水灰比、用水量、砂率、
水泥用量范围及R 数值, 日积月累, (下转第30
页)
·28· 山西交通科技
3 期
片石进行施工, 对于片石要求采用边长大于15 cm
的材料, 对超过30 cm
的大片石要进行破碎, 采用人
工码砌的方法, 把片石的小面和尖角向下, 大面向
上,
要求厚度必须达到30 cm 以上, 待摆平之后, 采
用50 t振动碾进行强振压5 遍以上,
等到片石碾压
平整和无下沉之后, 在片石上面用砂卵石进行嵌缝,
整平后,
再用振动压路机进行碾压平整, 然后分层碾
压砂砾, 砂砾的压实厚度不超过30 cm ,
按每层
25 cm 厚度进行控制。
按试铺的松铺系数进行放线控制, 碾压过程中
严格控制含水量和平整度, 最后用灌砂法检查压实
度, 在整个施工过程中,
有些特别软的局部不良地
段, 干压片石后出现了翻浆、出水现象, 及时采用了
局部挖除和增加片石厚度的办法。软地基路段施工
逐段进行, 一段一段向前延伸,
每段长度不小于
200 m , 直到彻底处理完毕, 对于大新高速公路8、9、
10标段的软基处理, 我们进行了彻底根治, 并取得了
较好的效果, 在路基的施工中,
10标段的路基工程被
评为全大新高速公路的样板工程。在2002 年的路面
基层施工之前, 我们对2001 年的路基标高的沉降进
行了观测, 发现下沉量基本为0
mm —2 mm 之内。
对于桥头路堤和低路堤的袋装砂井和钻孔压浆
的施工,
由于是请专业队伍施工, 此处不再详述。
通过软地基施工方案的确定和实施, 使我们体
会到, 在高等级公路的施工中, 首先要对原设计和实
2003 年第
际施工现场进行认真调查,
并进行科学的验证, 提出
可靠的数据, 象大新高速公路K70+ 000—K97+ 000
之间的软地基处理, 经过省交通厅和设计院的有关
专家在我们申报的资料基础上,
下决心进行了合理
变更设计, 并进行了科学施工, 使工程达到了优良标
准。
(上接第28 页) 就能成为一个很可观、很宝贵的参考
资料,
对以后的施工将会起到不可估量的作用。当
然, 这些事情的实际操作是比较枯燥无味的, 短期效
益是不明显的, 应选派工作责任心较强, 业务水平较
高的人员去组织或收集,
最重要的是单位领导及项
目经理应给予他们足够的理解和支持。
5 结束语
在混凝土配合比的设计中, 不仅要满足混凝土
的设计强度、耐久性等设计指标,
而且还要满足施工
过程中的和易性。在施工过程中要根据具体情况及
时调整配合比,
使既能满足质量要求, 也能注重经济
效益。