混凝土配合比設計應注意的幾個問題

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隨著城市建設的快速發(fā)展，越來越多的高樓拔地而起，因其直接關系到人民生命及財產(chǎn)的安全，所以高樓的施工質量成為政府及個人關心的對象，而關系到其質量的材料當中的“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計的幾點注意事項作了以下論述。

混凝土配合比設計它牽涉到很多問題主要有：一、保證混凝土的強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、針對上述設計的結果進行試配、調整使之達到工程的要求；五、達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，進行混凝土配合比設計工作時應作到： 1、混凝土配合比設計前應做好準備工作 1.1熟悉掌握設計圖紙對混凝土結構的全部要求，主要是各種強度和耐久性要求，及各構件的截面尺寸、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熟練掌握標準規(guī)范，我國現(xiàn)行標準規(guī)范有：《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55-2000）、《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ52-92）、《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》（JGJ55-2000）、《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》（GB/T50080-2002）、《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（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計人員還應掌握混凝土的施工規(guī)范，特種集料的技術規(guī)定，這樣能保證混凝土配合比設計的技術性及準確性。 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。      掌握了以上這些資料，我們才能合理的選用適當?shù)脑O計參數(shù)進行配合比設計。   2、掌握并檢驗各種材料的特性及指標 原材料的質量控制及其波動，對混凝土質量及施工工藝有很大影響。如水泥強度的波動，如水泥強度的波動，將直接影響混凝土的強度；各級石子粒徑顆粒含量的變化，導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量，在生產(chǎn)過程中，一定要對混凝土的原材料進行質量檢驗，全部符合技術性能指標方可應用。骨料中含有害物質，超過規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，則會妨礙水泥水化，降低混凝土的強度，削弱骨料與水泥的粘結。能與水泥的水化產(chǎn)物進行化學反應，并產(chǎn)生有害的膨脹的物質。如果粘土、淤泥在砂中超過3%，碎石、卵石中超過2%，則這些極細粒材料在集料表面形成包裹層，妨礙集料與水泥的粘結；它們或者以松散的顆粒出現(xiàn)，大大的增加了需水量。如使用有機雜質的沼澤水、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致混凝土強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，對原材料的質量控制，除經(jīng)常性的檢測外，還要求質量控制人員隨時掌握其含量的變化規(guī)律，并擬訂相應的對策措施。如砂石的含泥量超出標準要求時，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)測定的含水率來調整混凝土配合比中的實際用量和集料用量。對于相同標號之間水泥活性的變異，是通過膠砂強度試驗的快速測定，根據(jù)水泥活性結果予以調整混凝土的配合比。水泥、砂、石子各性能指標必需達到規(guī)范要求。 2.1檢驗水泥的技術指標，掌握不同種水泥的特性。水泥的質量對混凝土的質量起決定性作用。水泥是混凝土的膠凝材料，混凝土的強度、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計時應堅持檢驗水泥的各項技術指標。對于水泥出廠超過三個月的水泥，早強型出廠超過一個月的水泥，立窯水泥必須進行使用前檢驗。 對不同種水泥的特性，混凝土配合比設計人員應充分了解。如硅酸鹽水泥水化熱大，早期強度高；礦渣水泥水化熱小，早期強度低。搶工期工程應用硅酸鹽水泥，大體積混凝土應用礦渣水泥?；鹕交宜嗫?jié)B性好，而礦渣水泥抗?jié)B性不好，防水混凝土應用火山灰水泥。 2.2檢驗混凝土使用的粗細骨料。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?；炷恋挠盟?、水泥用量及砂率都要根據(jù)石子的最大粒徑、砂的細度模數(shù)進行調整，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骨料。 3、混凝土配合比設計時的調整和施工中的控制 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，或當施工設備、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調整（保持水灰比不變）。1.嚴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度是否能達到要求；再加上現(xiàn)場質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，從而導致混凝土強度的降低。 防治措施：加大質檢抽查力度，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整配合比；現(xiàn)場質檢人員也應按規(guī)范要求經(jīng)常檢查混凝土的質量動態(tài)信息，及時進行調整，確?；炷涟匆筮M行施工。 3.2配合比生產(chǎn)調整時，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，應在混凝土澆注前三天沖洗完畢，并應在施工前按規(guī)定要求取樣并準備測量砂、石的實際含水量，調整施工配合比以從用水量中扣除水量，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。 3.4水泥用量既不宜過多也不能過少。有些配合比設計人員為了保證混凝土的質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、強度要求的前提下節(jié)約水泥，降低成本是混凝土配合比設計的一項基本原則，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，給混凝土結構帶來危害。還有些配合比設計人員認為節(jié)約水泥就是混凝土用量越少越好，這顯然也是不恰當?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、風雨侵蝕凍融作用、化學腐蝕和機械機械磨損等，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》（JGJ55-2000），配合比配制強度應按下式計算：fcu.o≥fcu.k+1.645σ（1）                    式中：fcu.o-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?！豆饭こ藤|量檢驗評定標準》（JTJ071-98）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)。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，這就正好對應了《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55-2000）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，采用非數(shù)理統(tǒng)計方法評定”。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，結果只能出現(xiàn)混凝土強度達不到設計要求的后果。 5、在保證質量的前提下，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，很少有人從材料調配、經(jīng)濟效益、混凝土工作質量等方面綜合考慮。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，試驗室應配制不同的配合比，從經(jīng)濟、工作性能、質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。     綜合上五點所述，結合到我工作中實際應用，得到了不錯了效果，能達到保證質量同時，又控制了成本。當然這只是我個人所見，能力有限，望同行指點。      參考文獻 （1） JTJ071-98 公路工程質量檢驗評定標準•北京：人民交通出版社，1999； （2） JGJ55-2000 普通混凝土配合比設計規(guī)程•北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001。 （3） JGJ52-92 普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法 （4） JGJ53-92 普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法 （5） GB/T50081-2002 普通混凝土力學性能試驗方法標準 （6） GB50204-2002 混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范 （7） 李立權 混凝土配合比設計手冊•廣州：華南理工大學出版社，2002。