水工混凝土標號與強度等級的轉(zhuǎn)換關(guān)系

摘要：該文敘述了國標GBJ 107 - 87 規(guī)定的混凝土標號與強度等級的關(guān)系，著重介紹了水工鋼筋混凝土、水工大體積混凝土以及漿砌石壩膠結(jié)材料用混凝土的試件尺寸、期齡、保證率、混凝土標號和強度等級的關(guān)系。關(guān)鍵詞：水工混凝土；混凝土標號；混凝土強度等級前言　　1987 年國家計委頒布國標《混凝土強度檢驗評定標準》后，工業(yè)、民用建筑部門在混凝土的設(shè)計和施工中均按上述標準，以混凝土強度等級代替混凝土標號。1996《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對水工混凝土強度等級定義做出明確規(guī)定，特別是《水工混凝土施工規(guī)范》頒布實施后，水工混凝土也較普遍采用強度等級代替混凝土標號。由于水利樞紐混凝土工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同工程部位有不同保證率要求，特別是我省大壩壩型廣泛采用漿砌石壩，現(xiàn)行的砌石壩設(shè)計和施工規(guī)范對混凝土強度仍采用混凝土標號，因此，對水工混凝土標號與強度等級和其轉(zhuǎn)換關(guān)系應(yīng)有明確的認識。近年來，在不少在建的漿砌石壩工程中，施工單位常將工業(yè)、民用建筑部門采用的混凝土標號與強度等級的轉(zhuǎn)換關(guān)系用在水工混凝土中，這顯然不夠全面，也不正確。正確認識與理解水工混凝土標號與強度的定義和轉(zhuǎn)換關(guān)系對指導(dǎo)施工質(zhì)量的評定、確保工程安全和經(jīng)濟合理有著重要的意義。1 　現(xiàn)行國標GBJ107 - 87 中混凝土標號與強度等級的關(guān)系　　《混凝土強度檢驗評定標準》將混凝土強度等級按立方體抗壓強度標準值劃分?；炷翉姸鹊燃壊捎梅朇與立方體抗壓強度標準值表示?！　⌒聵藴逝c已廢止的GBJ204 - 83 相比，混凝土試樣尺寸由200mm 立方體改為150mm 立方體，強度保證率由85 %提高到95 %。經(jīng)過換算， GBJ107 - 87 附錄中給出了混凝土標號與新的混凝土強度等級的對應(yīng)關(guān)系，如表1 。上述關(guān)系主要適用于工業(yè)與民用建筑用混凝土。由于水工混凝土的試件尺寸、設(shè)計齡期、保證率的不同，表1 所列的關(guān)系不適用于水工混凝土?！　　　? 　水工混凝土標號與強度等級　　2．1 　《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《水工混凝土施工規(guī)范》對水工混凝土強度有關(guān)內(nèi)容的改動　　名稱改變。強度分級名稱由“標號”改稱為“強度等級”?！　?等級符號改變。過去在立方體抗壓強度標準值的數(shù)值右上角加符號“ # ”表達，如200 # 、150 # ……等。現(xiàn)以C及其后面的立方體抗壓強度標準值表達，如C15 、C20……等。建工系統(tǒng)混凝土均采用28d 齡期，在強度等級符號后不再注明齡期值， C15、C20 ……系指28d 齡期的強度標準值為15MPa、20MPa ……強度等級。水工大體積混凝土普遍采用90d 或180d 齡期，故在強度等級符號后加齡期下角標，如C9015 、C9020 ……系指90d 齡期的強度標準值為15MPa、20MPa ……水工混凝土強度等級?！　?混凝土強度及其標準符號的變化。過去混凝土立方體強度用符號“R”表示，現(xiàn)在混凝土立方體抗壓強度用“fcu”表示，其中“cu”是立方體的意思?；炷亮⒎襟w抗壓強度標準值以符號“fuc ，k”表示，其中k 是標準值的意思?！　?計量單位的變化。過去混凝土強度單位為kgf/ cm2 ，現(xiàn)改為N/ mm2 ?！　?按標準方法制作養(yǎng)護邊長為150mm 的立方體試件，在28d 期齡，用標準試驗方法測得具有設(shè)計保證率的抗壓強度標準值，以確定其混凝土強度等級?！　?水利樞紐混凝土工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同工程部位有不同保證率要求。如大體積混凝土一般要求P = 80 % ，體積較大的鋼筋混凝土工程要求P = 85 %～90 % ，薄壁結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土工程要求P = 95 %。2.2 　水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土2.2.1 　水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土強度等級確定　　原標準規(guī)定水工混凝土強度等級為強度總體分布的平均值減去1.27 倍標準差，《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》改為強度總體分布的平均值減去1.645 倍標準差。用公式表示為：　　　　f cu ，k =μ f cu ，15 - 11645σfcu =μ fcu ，15 　　式中： f cu ，k為混凝土立方體抗壓強度標準值，即混凝土強度等級值， MPa ；　　　　μ fcu ，15為混凝土立方體抗壓強度總體分布平均值；　　　　σ fcu為混凝土立方體抗壓強度標準差；　　　　δ fcu為混凝土立方體抗壓強度變異系數(shù)。　　2.2.2 　原標準混凝土標號與新標準混凝土強度等級之間的換算關(guān)系　　R 與C 的換算關(guān)系如式，結(jié)果見表2 ?！　∈街校?0.95 為試件尺寸由200mm 立方體改為150mm 立方體的尺寸效應(yīng)系數(shù)；　　　　0.1 為計量單位換算系數(shù)；　　　　δ fcu ，15為混凝土立方體抗壓強度變異系數(shù)?！　　　?.3 　水工大體積混凝土　　根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》和《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》對水工大體積混凝土的規(guī)定，其強度標準值為按照標準方法制作養(yǎng)護的邊長為150mm 的立方體試件，采用90d齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過20 %?；炷亮⒎襟w抗壓強度標準值fcu ，k = 10N/ mm2 的混凝土，其強度等級表示為C9010 。水工大體積混凝土立方體抗壓強度標準值可用下式表示?！　　　　　cu ，k =μf cu ，15 　　同《水工混凝土施工規(guī)范》定義的混凝土設(shè)計標號相比，混凝土試塊尺寸一致，強度保證率取值一致，設(shè)計期齡一致。因此，水工大體積混凝土標號與強度等級的換算可簡化為強度單位的換算，即將kgf/ cm2 換算為N/ mm2 ，以符號C90 表示。2.4 　漿砌石壩膠結(jié)材料用混凝土　　我省漿砌石壩所用膠結(jié)材料一般均為2 級配混凝土。根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計規(guī)范》和《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定》的規(guī)定，混凝土標號根據(jù)150mm 立方體試件28d 齡期的極限抗壓強度確定，強度保證率為80 %。立方體抗壓強度標準值采用式計算。其混凝土標號與強度等級的換算亦可簡化為強度單位換算，即將kgf/ cm2 換算為N/ mm2 ，以符號C 表示，并說明設(shè)計混凝土強度保證率為80 %。如漿砌石用標號R100 的混凝土可改寫為強度保證率為80 %的C10 強度等級的混凝土。3 　結(jié)語　　混凝土標號R 和強度等級C 的計算均與混凝土試件尺寸、設(shè)計齡期及強度保證率等三個因素有關(guān)。設(shè)計、施工、質(zhì)檢人員應(yīng)掌握設(shè)計、施工規(guī)程、規(guī)范對所采用混凝土的試件尺寸、齡期、強度保證率的規(guī)定，才能正確計算混凝土的標號、強度等級以及轉(zhuǎn)換關(guān)系。

原作者：程光化