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普通混凝土配合比设计的几点经验

信息来源:hunningtu.biz  时间:2006-07-04  浏览次数:241

  在合理确定配制强度的基础上确定最佳水灰比、单位用水量以及适当砂率是混凝土配合比设计的核心所在。尽管《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)提供了许多理论依据,但对于标准差σ、砂率β 、单位用水量mw0 这些重要参数,却只是一个原则性的概数,而非准则性的指标。
  我们将根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)进行的试配试验结果进行了对比,有以下几点经验可供配合比设计时参考使用。
  1配制强度公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ的对比公式fc28=(C/W-B)
  为了保证配制强度的可靠性,我们一般在fcu.o与fc28二者中取较大值作为拟定的配制强度,以达到相应的强度保证率。一般来说,σ值在没有统计数据之前,我们参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)的相应规定进行选用。根据历年来强度统计评定资料结果,从试件强度统计出来的标准差σ的实际值较配制时按GB50204-2002相关规定选用的σ值均有不同程度的减小;而在公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ中fcu.o 是个定值,σ减小,但fcu.o并未减小,相反还得到了一定程度的增大。因为我们的设计公式是基于混凝土强度保证率为95%之上的,故t值取1.645,这种结果反而表明我们的施工质量水平有了提高,也就是t值出现了变化所致。保证率P与概率t的关系,我们可通过标准正态分布曲线方程得出。σ应由25组以上试压结果通过计算得出。配制工作通常在σ无可靠资料的情况下按表1经验数值选取。
  表1的经验数值是根据GB50204—2002初选值配制出的混凝土强度统计评定资料得到的,并结合《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2000)有关σ的选用规定进行确定的。它既防止了σ值偏低以致降低混凝土强度的实际可靠度,又防止了σ值偏高造成配制强度过高。
  2 水灰比的合理选择
  根据水灰比定律,即在材料品种相同的条件下,混凝土强度随水灰比的增大而降低,其变化规律呈曲线关系,而混凝土强度与灰水比的变化规律呈直线关系,见图1,2。
  在关系曲线未建立之前,我们可采用JGJ55—2000提供的计算公式:
  式中 αaαb——回归系数
  fce——水泥28 d抗压强度实测值(MPa)。
  回归系数αa和αb随所用材料的品种及质量不同而异,因此在试验条件许可下,应结合工程实际使用材料通过试验求出。当缺乏试验条件时,可参照规程有关数据:碎石混凝土,αa取0.46,αb取0.48;卵石混凝土,αa取0.07,αb取0.33。对fce的选取,规范中指的是水泥28d抗压强度实测值,但通常情况下施工单位难以做到提前28d送检,因此为不耽误工期,大多以3d强度或快测强度推定28d强度。从实际应用情况来看,这种作法极为普遍而又客观合理,因此在新规程5.0.3第2条中予以确认。
  根据实测水泥28d强度的结果来看,不同水泥厂水泥富余系数均不尽相同,同一水泥厂相同品种水泥在不同时期也存在一定程度的差异,并存在较大的偏高标准值的现象,甚至出现个别实测强度超过相应强度等级的情况。同时大部分施工企业为节省试验费用和避免工作繁琐,不能严格按施工检验程序送检,一般一个单项工程仅在开工前进行一次原料检验。若仅以这一次送检结果作为整个工程的材料质量指标,特别是较大偏高标准值以至超强度等级的强度实测值作为依据的话,就有点以偏概全了。因此我们将此次检测结果仅作为一个参考性的指标,在实际配合比设计时宜按0.7~0.9的系数加以折算修正,目的是既考虑到水泥富余系数的变化,又考虑到不使折减值低于标准值以致影响合格判定。例如某品种32.5级的水泥28d抗压强度实测值为42.8MPa,按0.7的系数折算修正后为30.0MPa,此值未达标准值,显然与实际检验结果不吻合。故宜取0.8或0.9的系数修正,即修正值为34.2MPa或38.5MPa。
  水灰比的大小直接影响混凝土的强度及耐久性,在一定范围内,水灰比越小,强度越高,耐久性越好,但水泥用量大,提高成本,并使混凝土在硬化过程中增大水化热及收缩值。因此,确定水灰比的原则是,在满足强度及耐久性的要求下,尽可能选用较大的水灰比。
  3.单住用水量mw0的选取
  单位用水量的选取通常参照JGJ 55—2000规程中的表4.0.1—2进行,也就是说根据坍落度和石子类别及最大粒径确定,只有水灰比小于0.4的混凝土以及特殊成型工艺的混凝土的单位用水量才通过试验确定。因此,坍落度又与砂率β8之间存在相应的关系,β8的峰值所对应的坍落度即为最佳值。为了合理确定单位用水量,各地区根据当地的砂石料种类,通过多次试验制定出适合当地的砂率β8与坍落度曲线,以便配合比设计时采用。根据本地的试验情况,用于基础部位时,坍落度一般取10~30mm,主体部位坍落度取30~50mm,单位用水量分别为150~160kg/m3 和170~l80kg/m3。一般来说,卵石混凝土用水量取下限,碎石混凝土用水量取上限。
  4.选取适宜的砂率β8
  砂率的选取是配合比设计中一个比较重要而又难以准确把握的参数。这是因为影响砂率的因素较多,而且目前还没有粘聚性的定量指标,所以无法建立砂率与粘聚性的关系。我们在进行配合比设计时,通常采用JGJ55—200O规程中表4.0.2,根据水灰比、石子类别和最大粒径查表选取。表中所列砂率是一个浮动较大的变动值,而计算所需定值的选取要借助实际配合比经验。因此,我们可以根据公式得出计算值,与表4.0.2中所列数值进行对比取舍。若计算出的 。值在表4.0.2的范围以外,则取最为接近的数值作为计算时的砂率值。
  式中,po和p0 分别为砂石料的堆积密度; 为砂浆剩余系数,通常取1.1一1.4,细砂时取a=1.1,粗砂时取a=1.4,中砂时取 =1.2—1.3;γ为石子空隙率,可查找相关石子试验报告数据选取。
  根据试验室配合比设计情况来看,砂率的选取基本为28%~32%,仅个别预制构件混凝土配合比的砂率稍大,可达到35%~38%。
  5.混凝土配合比设计结果宜用重量法表示
  规范要求,工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量,因此,混凝土配合比设计宜采用重量法,以方便施工操作及提高施工配合比的可靠度。按重量法进行配合比设计时.我们需要确定混凝土拌合物的假定密度以便计算每立方米混凝土中各材料的用量。在JGJ55—2000中,混凝土拌合物假定密度的范围为2350—2450kg/m3。为了设计操作的统一性,不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg/m3进行计算。按此设计的配合比,经现场大量试用和测定(除C10外),试配后混凝土体积达不到1m3,表明我们对假定密度取值偏小。经过对混凝土密度的大量测试,发现在一定范围内混凝土表观密度随强度等级的升高而增大,除Cl0混凝土以外,基本在2450kg/m3以上。因此,将高于Cl0的混凝土拌合物的假定密度调整为2450kg/m3,基本满足了混凝土表观密度假定计算值与实测值之差的绝对值不超过假定计算值的2%的要求,从而达到了重量与体积的吻合。

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