設計混凝土配合比應注意的問題
2009-09-23 00:00
混凝土隨著材料科學的不斷發(fā)展，其用途也越來越廣泛，已到了跨行業(yè)、跨學科、互相滲透的非常 廣泛的領域?；炷僚浜媳仍O計牽涉到幾個方面的內(nèi)容：一要保證混凝土硬化后的強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要求下選用合適的材料和計算各種材料用量；四是對上述設計的結果進行試配、調(diào)整，使之達到工程的要求；五是達到上述要求的同 時，設法降低成本。
普通混凝土是由水泥、水、砂、石四種材料組成的，混凝土配合比設計就是解決4種材料用量的3個比例，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，認為混凝土在配合比設計方面應注意以下幾個問題：1、配合比設計前的準備工作應充分；2、區(qū)分數(shù)理統(tǒng)計及非數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強度的不同；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，應注重經(jīng)濟效益。
1、配合比設計前的準備工作應充分
在配合比設計前，設計人員要做好下列工作：
1.1、掌握設計圖紙對混凝土結構的全部要求，重點是各種強度和耐久性要求及結構件截面的大小、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，使用機械化的程度，主要是對工作性和凝結時間的要求，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)量和供應能力。
根據(jù)這些資料合理地選用適當?shù)脑O計參數(shù)，進行配合比設計。
2、區(qū)分數(shù)理統(tǒng)計及非數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強度的不同
根據(jù)《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ 55—2000），混凝土配制強度應按下式計算
fcu,0≥fcu,k+1.645σ （ 1）
式中：fcu,0—混凝土配制強度(MPa)；
fcu,k—混凝土立方體抗壓強度標準值(MPa);
σ—混凝土強度標準差(MPa)。施工單位自己的歷年統(tǒng)計資料確定，無歷史資料時應按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構工程施工質(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，40#砼（以40#砼為例）的配制強度為：
fcu,0≥40+1.645x6.0=49.9MPa （2）
在正常情況下，（2）式可以采用等號，但當現(xiàn)場條件與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30級及其以下強度混凝土在工程驗收采用非數(shù)理統(tǒng)計方法評定時，則應采用大于號。
《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTJ 071-98）中對水泥混凝土抗壓強度合格標準的評定方法分數(shù)理統(tǒng)計和非數(shù)理統(tǒng)計兩種。下面著重比較采用數(shù)理統(tǒng)計和非數(shù)理統(tǒng)計方法評定的差異之處。
2.1、采用數(shù)理統(tǒng)計方法評定
試件≥10組時，應以數(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—同批幾組試件強度的平均值；
Sn—同批幾組試件強度的標準差(MPa)，當Sn<0.06R時，取Sn=0.06R；
R—混凝土設計強度等級(或標號)(MPa)；
Rmin —n組試件中強度最低一組的值(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的對應關系 [Page]
由公式（3）、（4）可計算得(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)計方法評定
試件少于10組時，可用非統(tǒng)計方法按下述條件進行評定：
Rn≥1.15R （5）
Rmin≥0.95R （6）
式中字母含義同數(shù)理統(tǒng)計公式。
若公式（5）、（6）評定，則合格的條件為：
Rn≥1.15x40=46.0MPa
Rmin≥0.95x40=38.0MPa
從兩種評定方法來看，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，這就正好對應了《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ 55—2000）中“3.0.2 遇到下列情況時應提高混凝土配制強度：1、……；2、C30級及其以上強度等級的混凝土，采用非統(tǒng)計方法評時”。
在實際工程中，由于結構部位的不同，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 進行混凝土配合比設計，導致實際試配強度均達不到49.9MPa。對于一般單位而言，在一個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)計的工程部位，結果只能出現(xiàn)砼強度達不到設計要求的后果。
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)整及施工控制中應注意出現(xiàn)以下問題：
3.1 嚴格控制混凝土施工時的用水量：在實際行產(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度是否能達到要求；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，從而導致砼強度的降低。 [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，及時進行調(diào)整，確?；炷涟匆筮M行施工。
3.2 調(diào)整生產(chǎn)配合比時，應準確測量生產(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，這樣做會導致生產(chǎn)配合比不準確。
防治措施：砂、石中若含泥量超標，應在混凝土澆筑前三天沖洗完畢，并應在施工前按規(guī)范要求取樣并準確測量砂、石的實際含水量，調(diào)整施工配合比以從用水量中扣除含水量,補回砂、石量，嚴禁邊沖洗邊拌制混凝土。
3.3 砂、石材料應準確計量：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，利用電腦準確計量；若實在沒有，應不怕麻煩，堅持每車過磅，以控制材料用量。
4、在保證質(zhì)量的前提下，應注重經(jīng)濟效益
不少施工單位在配合比設計時純粹是為了達到設計強度，按規(guī)范要求或以往經(jīng)驗進行一組配合比設 計，試配后強度達到要求就算完成了；若達不到要求，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，往往導致混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生和徐變增大，而且也相應增加了施工成本。
防治措施：在規(guī)范要求允許的條件下，試驗室應配制不同的配合比，從經(jīng)濟、工作性能、質(zhì)量等方 面綜合考慮擇優(yōu)選用，并應針對不同施工部位、不同評定方法給予適當調(diào)整，盡量避免凡是同一強度均使用一個配合比的做法。試驗室還應收集每次配合比及施工情 況的詳細數(shù)據(jù)，并注意對這些數(shù)據(jù)進行統(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，應選派工作責任心較強，業(yè)務水平較高的人員去組織或收集，最重要的是單位領導及項目經(jīng)理應給予他們足夠的理解和支持。
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
普通混凝土是由水泥、水、砂、石四種材料組成的，混凝土配合比設計就是解決4種材料用量的3個比例，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，認為混凝土在配合比設計方面應注意以下幾個問題：1、配合比設計前的準備工作應充分；2、區(qū)分數(shù)理統(tǒng)計及非數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強度的不同；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，應注重經(jīng)濟效益。
1、配合比設計前的準備工作應充分
在配合比設計前，設計人員要做好下列工作：
1.1、掌握設計圖紙對混凝土結構的全部要求，重點是各種強度和耐久性要求及結構件截面的大小、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，使用機械化的程度，主要是對工作性和凝結時間的要求，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)量和供應能力。
根據(jù)這些資料合理地選用適當?shù)脑O計參數(shù)，進行配合比設計。
2、區(qū)分數(shù)理統(tǒng)計及非數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強度的不同
根據(jù)《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ 55—2000），混凝土配制強度應按下式計算
fcu,0≥fcu,k+1.645σ （ 1）
式中：fcu,0—混凝土配制強度(MPa)；
fcu,k—混凝土立方體抗壓強度標準值(MPa);
σ—混凝土強度標準差(MPa)。施工單位自己的歷年統(tǒng)計資料確定，無歷史資料時應按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構工程施工質(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，40#砼（以40#砼為例）的配制強度為：
fcu,0≥40+1.645x6.0=49.9MPa （2）
在正常情況下，（2）式可以采用等號，但當現(xiàn)場條件與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30級及其以下強度混凝土在工程驗收采用非數(shù)理統(tǒng)計方法評定時，則應采用大于號。
《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTJ 071-98）中對水泥混凝土抗壓強度合格標準的評定方法分數(shù)理統(tǒng)計和非數(shù)理統(tǒng)計兩種。下面著重比較采用數(shù)理統(tǒng)計和非數(shù)理統(tǒng)計方法評定的差異之處。
2.1、采用數(shù)理統(tǒng)計方法評定
試件≥10組時，應以數(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—同批幾組試件強度的平均值；
Sn—同批幾組試件強度的標準差(MPa)，當Sn<0.06R時，取Sn=0.06R；
R—混凝土設計強度等級(或標號)(MPa)；
Rmin —n組試件中強度最低一組的值(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的對應關系 [Page]
由公式（3）、（4）可計算得(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)計方法評定
試件少于10組時，可用非統(tǒng)計方法按下述條件進行評定：
Rn≥1.15R （5）
Rmin≥0.95R （6）
式中字母含義同數(shù)理統(tǒng)計公式。
若公式（5）、（6）評定，則合格的條件為：
Rn≥1.15x40=46.0MPa
Rmin≥0.95x40=38.0MPa
從兩種評定方法來看，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，這就正好對應了《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ 55—2000）中“3.0.2 遇到下列情況時應提高混凝土配制強度：1、……；2、C30級及其以上強度等級的混凝土，采用非統(tǒng)計方法評時”。
在實際工程中，由于結構部位的不同，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 進行混凝土配合比設計，導致實際試配強度均達不到49.9MPa。對于一般單位而言，在一個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)計的工程部位，結果只能出現(xiàn)砼強度達不到設計要求的后果。
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)整及施工控制中應注意出現(xiàn)以下問題：
3.1 嚴格控制混凝土施工時的用水量：在實際行產(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度是否能達到要求；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，從而導致砼強度的降低。 [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，及時進行調(diào)整，確?；炷涟匆筮M行施工。
3.2 調(diào)整生產(chǎn)配合比時，應準確測量生產(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，這樣做會導致生產(chǎn)配合比不準確。
防治措施：砂、石中若含泥量超標，應在混凝土澆筑前三天沖洗完畢，并應在施工前按規(guī)范要求取樣并準確測量砂、石的實際含水量，調(diào)整施工配合比以從用水量中扣除含水量,補回砂、石量，嚴禁邊沖洗邊拌制混凝土。
3.3 砂、石材料應準確計量：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，利用電腦準確計量；若實在沒有，應不怕麻煩，堅持每車過磅，以控制材料用量。
4、在保證質(zhì)量的前提下，應注重經(jīng)濟效益
不少施工單位在配合比設計時純粹是為了達到設計強度，按規(guī)范要求或以往經(jīng)驗進行一組配合比設 計，試配后強度達到要求就算完成了；若達不到要求，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，往往導致混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生和徐變增大，而且也相應增加了施工成本。
防治措施：在規(guī)范要求允許的條件下，試驗室應配制不同的配合比，從經(jīng)濟、工作性能、質(zhì)量等方 面綜合考慮擇優(yōu)選用，并應針對不同施工部位、不同評定方法給予適當調(diào)整，盡量避免凡是同一強度均使用一個配合比的做法。試驗室還應收集每次配合比及施工情 況的詳細數(shù)據(jù)，并注意對這些數(shù)據(jù)進行統(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，應選派工作責任心較強，業(yè)務水平較高的人員去組織或收集，最重要的是單位領導及項目經(jīng)理應給予他們足夠的理解和支持。
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
編輯：
監(jiān)督：0571-85871667
投稿：news@ccement.com
本文內(nèi)容為作者個人觀點，不代表水泥網(wǎng)立場。聯(lián)系電話：0571-85871513，郵箱：news@ccement.com。
