混凝土配合比設(shè)計及其強度檢測探討

覃開仕　龍朗乾

摘要：混凝土的各項質(zhì)量指標(biāo)中，混凝土的強度與其他性能有較好的相關(guān)性，能夠較好地反映混凝土的質(zhì)量情況。本文概述了混凝土的配合比設(shè)計，探討了混凝土強度的檢測方法。

關(guān)鍵詞：混凝土配合比；強度檢測；水泥；澆筑

1 前言

普通混凝土是由水泥、水、砂、石4種材料組成的，混凝土配合比設(shè)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)。在實際工程中做好混凝土結(jié)構(gòu)分項工程的質(zhì)量控制，是保證混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的一項非常重要的工作。

2 配合比設(shè)計前的準(zhǔn)備工作

在配合比設(shè)計前，設(shè)計人員要做好下列工作：

掌握設(shè)計圖紙對混凝土結(jié)構(gòu)的全部要求，重點是各種強度和耐久性要求及結(jié)構(gòu)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)；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??；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(jié)時間的要求，便于選用外加劑及其摻量；了解所能采購到的材料品種、質(zhì)量和供應(yīng)能力。根據(jù)這些資料合理地選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計參數(shù)，進(jìn)行配合比設(shè)計。

3 混凝土混合比設(shè)計

傳統(tǒng)的混凝土配合比設(shè)計方法，是以采用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法所得的經(jīng)過28d期齡標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的抗壓強度為依據(jù)來設(shè)計和調(diào)整混凝土配合比，這種方法存在著試配周期長、不能適應(yīng)材料變化和現(xiàn)代快速施工的需要等缺點。為了解決這個問題，試驗室可采用早期推定混凝土強度進(jìn)行快速配制的方法，即通過檢測水泥3d強度值來推算水泥28d的強度值，具體為按公式：

來推測出混凝土28d的強度值。

3.1水灰比的確定

根據(jù)水灰比定律可知，在材料品種相同的條件下，混凝土的強度隨著水灰比的增大而降低，其變化規(guī)律呈曲線關(guān)系，而混凝土強度與水灰比的變化規(guī)律呈直線關(guān)系。在關(guān)系曲線未建立之前，可以采用《凝土配合比設(shè)計技術(shù)規(guī)定》JGJ 55-2000(以下簡稱《規(guī)定》)提供的公式 進(jìn)行初步計算，該式中的回歸系數(shù)A和B隨所用材料的品種及質(zhì)量不同而異，在試驗條件許可的情況下，應(yīng)結(jié)合丁程實際使用的材料通過試驗求出；當(dāng)缺乏試驗條件時，可參照《規(guī)定》中的有關(guān)數(shù)據(jù)：碎石混凝土A取0．46，B取0．48；卵石混凝土，A取0．07，B取0．33。 為水泥28d抗壓強度實測值。

但是，從多年來水泥的實測28d強度結(jié)果看，不同水泥廠的水泥富裕強度不盡相同，同一水泥廠同一品種水泥在不同時期也存在著一定的差異；同時，大部分施工企業(yè)為節(jié)省試驗費用，不能嚴(yán)格按施工檢驗程序送檢，一般僅在一個單項工程開工前進(jìn)行一次原料檢驗。若僅以這一次送檢結(jié)果作為整個工程的材料質(zhì)量指標(biāo)是不適宜的，因此，可以將此次檢測結(jié)果僅作為一個參考性的指標(biāo)，在實際配合比設(shè)計時采用一個系數(shù)加以折算修正，該系數(shù)可取0．7～0．9，這樣既考慮到水泥富裕強度的變化，又可以不使折減值低于標(biāo)準(zhǔn)值以致影響合格判定。

3.2單位用水量的確定

單位用水量的選取通常參照《規(guī)定》進(jìn)行，即根據(jù)混凝土的坍落度、粗骨料的品種以及粗細(xì)骨料的最大粒徑確定。只有水灰比w／C

坍落度按lO～30mm、35～50mm、55～70mm 、75～90mm的順序每調(diào)一檔，用水量應(yīng)增加lOkg／m3 左右；

細(xì)骨料按粗、中、細(xì)的順序每調(diào)一檔，用水量應(yīng)增加18kg／m3 左右；

碎石比卵石的用水量應(yīng)增加15kg／m3 左右；

粗骨料最大粒徑按40 mm 、31．5 mm、20mm、16mm的順序每調(diào)一檔，用水量應(yīng)增加12kg／m3左右。

3.3重量法表示混凝土配合比的設(shè)計結(jié)果

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50204-2002(以下簡稱《規(guī)范》)規(guī)定，工地現(xiàn)場混凝土拌和均采用實物過磅計量。因此，為了方便施工操作以及提高施工配合比的可靠度，混凝土配合比的設(shè)計結(jié)果最好采用重量法表示。按重量法進(jìn)行配合比設(shè)計需要確定混凝土拌合物的假定密度，以便計算單位體積混凝土中各種材料的用量。在《規(guī)定》中，混凝土拌合物假定密度的范圍為2350～2450kg／m3 。為了設(shè)計操作的統(tǒng)一性，不同強度等級均取混凝土拌合物的假定密度為2400kg／m3 進(jìn)行計算。經(jīng)過對混凝土密度的大量試驗統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)混凝土的表觀密度隨著強度等級的升高而增大，除C10混凝土之外，基本在2450kg／m以上。因此，將高于C10的混凝土拌合物的假定密度調(diào)整為2450kg／m3，基本上滿足混凝土表觀密度假定計算值與實測值之差的絕對值不超過假定計算值的2％的要求，同時使重量和體積相吻合。

3.4混凝土試件

《規(guī)范》針對留置強度試件的作用，強調(diào)應(yīng)留置3種混凝土強度試件：第1種為混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件；第2種為用于確定施工期間混凝土強度的同條件養(yǎng)護試件；第3種為用于結(jié)構(gòu)實體檢驗的同條件養(yǎng)護試件。混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件主要是驗證混凝土的實際質(zhì)量與混凝土配合比設(shè)計要求的一致性，并用于混凝土的強度檢驗評定，它能反映出原材料、配合比及材料的計量等混凝土施工質(zhì)量方面的控制情況。這種混凝土試件每次取樣都應(yīng)該留置，并標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28d進(jìn)行試壓，用于確定施工期間混凝土強度的同條件養(yǎng)護試件，即確定構(gòu)件拆模、出池、 廠、吊裝、張拉、放張等施期間臨時負(fù)荷時的混凝土強度。工程中應(yīng)用比較多的是確定拆模強度，這種混凝土試件應(yīng)根據(jù)實際情況確定其試壓日期。用于結(jié)構(gòu)實體檢驗的混凝土試件，即與結(jié)構(gòu)實體混凝土組成、養(yǎng)護條件相同的混凝土試件，其強度可以作為檢驗結(jié)構(gòu)實體混凝土強度的依據(jù)，能夠較準(zhǔn)確地反映混凝土結(jié)構(gòu)實體的真實強度。

4混凝士強度檢測

4.1混凝土取樣

對于按照既定配合比施工的混凝土工程，全方位地加強施工質(zhì)量的檢測與評定，是保證混凝土工程滿足混凝土結(jié)構(gòu)承載力性能要求較直接的手段。混凝土試件強度作為混凝土強度評定的依據(jù)，是混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的重點。根據(jù)《規(guī)范》，混凝土試件類型與數(shù)量的確定應(yīng)滿足幾個基本原則，即獨立的試件類型、足夠的試件數(shù)量和試件取樣頻率的代表性。

《規(guī)范》針對留置強度試件的作用，強調(diào)應(yīng)留置3種混凝土強度試件：第1種為混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件；第2種為用于確定施工期間混凝土強度的同條件養(yǎng)護試件；第3種為用于結(jié)構(gòu)實體檢驗的同條件養(yǎng)護試件。

4.2強度檢測

根據(jù)《混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 107-87，試驗檢測技術(shù)人員除了在試驗室依據(jù)混凝土試件對現(xiàn)場澆筑的混凝土工程質(zhì)量進(jìn)行檢洲評定之外，當(dāng)需要對被檢測的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件作出準(zhǔn)確的判斷時，還需要根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的具體情況及檢測條件進(jìn)行現(xiàn)場檢測。

目前，在施工現(xiàn)場對混凝土進(jìn)行強度檢測的方法很多，例如超聲法、回彈法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、后裝拔出法、抗拔法等，其中以回彈法、超聲法、鉆芯法較為常用。至于采用何種方法為宜，需要對檢測數(shù)據(jù)的可靠性、檢測結(jié)構(gòu)構(gòu)件的適用性、檢測費用、檢測速度以及對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞程度等條件綜合考慮。一般情況下，當(dāng)需要準(zhǔn)確判定混凝土的強度等級且有條件時，可優(yōu)先考慮采用鉆芯法或采用鉆芯法修正；當(dāng)混凝土質(zhì)量比較均勻時，可采用回彈法和超聲回彈法，如果用鉆芯法進(jìn)行校核，可以提高回彈法和超聲回彈法的精確度。

5結(jié)束語

混凝土在配合比方面應(yīng)注意以下幾個問題：(1)配合比設(shè)計前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分；(2)區(qū)分?jǐn)?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(yīng)注重經(jīng)濟效益。