水泥28天預測強度在普通混凝土臨時配合比設計中的應用初探

劉軍

【摘 要】普通混凝土臨時配合比設計中，水泥28d膠砂抗壓強度無實測值時，通常以水泥強度等級值與富余系數(shù)的乘積計算水泥28d膠砂抗壓強度。應用水泥28天預測強度替代水泥28d膠砂抗壓強度計算值確定混凝土臨時配合比中的水膠比，從而確定各材料的用量，對工程質(zhì)量控制和節(jié)約成本具有重要的意義。

【關鍵詞】預測強度；水膠比；普通混凝土臨時配合比設計

0.前言

水泥強度是混凝土強度的主要來源，也是混凝土強度設計的依據(jù)，更是混凝土配合比中決定經(jīng)濟性的重要材料。近幾年來隨著水泥生產(chǎn)技術和工藝的發(fā)展，同一強度等級的水泥實測28天強度較多年前的平均強度有了很大的提高，較水泥強度等級值與相應富余系數(shù)的乘積也要大得多。在這種情況下設計出的混凝土配合比比例，設計水泥用量偏高，從而原材料成本增加，造成不必要的浪費。在普通混凝土臨時配合比設計中，確定水泥28d膠砂抗壓強度是進行水膠比及其混凝土中所用材料用量計算的關鍵，且為工程質(zhì)量的控制和施工成本的節(jié)約提供一定的技術指導。

1.混凝土臨時配合比中水膠比的確定

1.1首先確定水泥28d膠砂抗壓強度（f）

f=γf

式中： γ-水泥強度等級值的富裕系數(shù)，按表1選用；

f-水泥強度等級值（MPa）。

表1水泥強度等級值的富余系數(shù)

1.2計算膠凝材料28d膠砂抗壓強度值（f）

f=γγf

式中： γ、γ-粉煤灰影響系數(shù)和?；郀t礦渣粉影響系數(shù)，可查表選用。

f-水泥28d膠砂抗壓強度（MPa），按1.1條確定。

1.3計算混凝土臨時配合比中的水膠比

依據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》，當混凝土強度等級小于C60時，混凝土水膠比W/B的確定是按照下式確定的：

WB=

式中： α、α-回歸系數(shù)，為常數(shù)；

f-混凝土配制強度；

f-膠凝材料28d膠砂抗壓強度。

2.水泥28天預測強度的應用技術關鍵

水泥28天預測強度為采用JC/T738-2004《水泥強度快速檢驗方法》，按照GB/T17671《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO）法》有關要求制備40mm×40mm×160mm棱柱試體三條，采用55℃濕熱養(yǎng)護加速水泥水化24h進行抗壓強度試驗，獲得水泥快速抗壓強度值，代入預測公式得到28天抗壓強度預測值。這要求檢測機構(gòu)需建立本單位使用的水泥28天抗壓強度預測公式。預測結(jié)果的置信區(qū)間，可以表示為

R

-2S

，R

+2S（R為預測28d抗壓強度，S為實驗標準差），即可預測到的強度值有95%的概率在此區(qū)間內(nèi)。將預測結(jié)果的下限值R-2S作為水泥28天抗壓強度值應用于混凝土臨時配合比的設計中，將有利于工程的質(zhì)量以及水泥成本的控制。

3.水泥28天預測強度的應用驗證

為了更好地檢驗水泥28天強度預測強度在混凝土配合比設計中的適用性和實用性，我們理論結(jié)合實際，在試驗室進行了驗證試驗。

以某委托單位委托的混凝土配合比設計強度等級C20為例（未摻加粉煤灰和粒化高爐礦渣粉），預施工工程部位：基礎、墊層，材料情況如下表2：

表2 送檢混凝土配合比原材料基本情況

按照標準JGJ-2011設計要求，分別以水泥28天預測強度和無實測值時按公式計算的水泥28d膠砂抗壓強度兩種方法計算的設計方案。

混凝土試配強度：f=20+1.645×4=26.6MPa

3.1以水泥快速養(yǎng)護預測28天強度為膠凝膠砂強度

對用于該混凝土中水泥進行水泥強度快速檢測得出R=27.2MPa，代入本單位預測公式R28預=44.9MPa，剩余標準偏差S為3.19MPa。

計算試驗標準差如下：

Sx =S×

=3.19×1.022

=3.3MP

則28d水泥強度預測結(jié)果有95%的概率在44.9-2×3.3，44.9+2×3.3內(nèi)。

膠凝材料膠砂強度值f取下限值44.9-2×3.3=38.3MPa。

3.2無實測值時按公式計算的水泥28d膠砂抗壓強度

f=1.12×32.5=36.4MPa

兩種方法確定膠凝材料膠砂強度計算得出的配合比方案及試配后混凝土試件強度見下表3：

表3 C20配合比設計方案

從對C20的驗證試驗可以看出，以水泥快速養(yǎng)護預測28天強度為膠凝膠砂強度的方法確定的水泥用量較無實測值時按公式計算的水泥28d膠砂抗壓強度方法確定的每立方水泥用量節(jié)約14kg，混凝土試配強度同時滿足設計要求。我們又在同原材料、同混凝土配合比設計等級、同設計表觀密度、同砂率的情況下，進行混凝土強度等級C25、C30、C35的平行試驗3組，以水泥快速養(yǎng)護預測28天強度為膠凝膠砂強度的方法確定的水泥用量較無實測值時按公式計算的水泥28d膠砂抗壓強度方法確定的每立方水泥用量均有不同程度的節(jié)約，且混凝土試配強度均滿足設計要求。由此可見，以水泥快速養(yǎng)護預測28天強度為膠凝膠砂強度的方法確定混凝土配合比水泥用量是可行的，在控制水泥用量方面是經(jīng)濟合理的，在施工過程中是完全適用的。

4.結(jié)論

在建設工程施工工程中，由于考慮進度、投資等因素，水泥進場后施工單位通常不等出具水泥28天抗壓強度結(jié)果，便依據(jù)混凝土臨時配合比進行混凝土工程的施工。以水泥強度等級與富余系數(shù)的乘積確定水泥用量，水泥28天實測強度合格的話，設計水泥用量偏高，造成不必要的浪費；一旦水泥28天實測強度不合格，設計水泥用量偏少，可能產(chǎn)生已施工部位實體檢測費用或加固甚至返工的成本追加和經(jīng)濟損失普通混凝土配合比設計方法應滿足設計和施工要求，保證混凝土工程質(zhì)量，達到經(jīng)濟合理。

（1）當水泥快速養(yǎng)護28天強度預測值高于水泥強度等級指標值與富裕系數(shù)的乘積時，以水泥快速養(yǎng)護預測28天強度作為膠凝膠砂強度的方法替代無實測值時按公式計算法確定膠凝材料，將大大減少水泥用量，從而達到節(jié)約施工成本的節(jié)約。

節(jié)約的成本=（公式法計算的單位水泥用量-以預測強度確定的單位水泥用量）×工程量×水泥單位價格

（2）如果水泥快速養(yǎng)護28天強度預測值低于水泥強度等級指標值與富裕系數(shù)的乘積，警示施工單位應預先做好工程質(zhì)量的控制，適量增加水泥的用量，從而杜絕或減少加固或返工等施工成本增加情況的發(fā)生，避免不必要的經(jīng)濟損失。

經(jīng)濟損失包括：已施工部位實體結(jié)構(gòu)的檢測費用+加固或返工增加的成本（+拆除已施工部位的費用（如經(jīng)檢測，已施工部位需拆除））

因此，普通混凝土臨時配合比的設計中，將水泥28天預測強度應用水膠比的計算對于施工成本和工程質(zhì)量的控制具有重要意義，并且該方法適用、可行。