談雷茨公式在混凝土質(zhì)量管理工作中的應(yīng)用

（南通宇部混凝土有限公司，江蘇 南通 226010）

0 引言

對(duì)于混凝土配合比設(shè)計(jì)中對(duì)于強(qiáng)度與水膠比關(guān)系，目前我國(guó)大部分地區(qū)在自 1950 年代起一直應(yīng)用的是保羅米（Bolomy）經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得出的公式：

此公式在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 JGJ 55《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》調(diào)整為：

式中：W/B——混凝土水膠比；

αa、αb——回歸系數(shù)；

fb——膠凝材料 28 天強(qiáng)度，MPa；

fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度，MPa。

此公式是經(jīng)采用常規(guī)的硅酸鹽水泥、良好的骨料（江砂、湖砂或河砂）、摻和料試驗(yàn)的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)回歸擬合得出的，雖然近年來(lái) JGJ 55 版本不斷修正，保羅米公式的參數(shù)選取在有一定的改進(jìn)，但因近年來(lái)水泥的細(xì)度、顆粒級(jí)配、摻合料的變化，以及砂、石性能的不斷變化，其準(zhǔn)確程度與實(shí)際試驗(yàn)和生產(chǎn)得出的結(jié)果仍存在較大差異，而且實(shí)際運(yùn)用起來(lái)也有諸多不便。

1932 年，挪威的 I.Lyse（雷茨）提出灰水比定則，明確了水灰比的倒數(shù)灰水比 C/W 與混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度成正比，兩者的關(guān)系用式：

公式中的 a、b 參數(shù)需要具體根據(jù)原材料的質(zhì)量及性能要求經(jīng)試驗(yàn)確定。

采用這個(gè)公式在線性圖表上表示出來(lái)比較方便，混凝土配合比設(shè)計(jì)以及混凝土強(qiáng)度分析管理用此式計(jì)算也非常直觀。經(jīng)過(guò)混凝土技術(shù)的快速發(fā)展以及多年實(shí)踐，現(xiàn)在水膠比代替了水灰比，灰水比也就成了膠水比。雷茨公式由于其合理性以及便捷性，在日本及其它一些國(guó)家混凝土質(zhì)量管理工作中得以廣泛應(yīng)用。雷茨公式具體體現(xiàn)的關(guān)系圖如圖 1。

圖1 水膠比與混凝土抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系

1 I.Lyse（雷茨）公式在混凝土配合比設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法及示例

目前按 JGJ 55《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行混凝土設(shè)計(jì)時(shí)，配制不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土?xí)r要按保羅米公式計(jì)算出水膠比，計(jì)算過(guò)程相當(dāng)繁瑣，計(jì)算的水膠比受到石子回歸系數(shù)以及膠凝材料 28 天膠砂抗壓強(qiáng)度等參數(shù)的影響比較大，有時(shí)偏差較大；設(shè)計(jì)后需要對(duì)應(yīng)地做配合比試拌試驗(yàn)，在試拌基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上還需進(jìn)行上下浮動(dòng)水膠比，共需三個(gè)配合比的強(qiáng)度試驗(yàn)，如要設(shè)計(jì)從 C15 至 C50 共 8 個(gè)等級(jí)的配合比，除去原材料等其它因素，至少做 8×3=24 盤次的攪拌試驗(yàn)，工作量很大，而且得到的結(jié)果是建立在一部分經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，與生產(chǎn)實(shí)際有一定的差異。

采用雷茨公式時(shí)，可以在混凝土配合比設(shè)計(jì)初期，根據(jù)施工要求的混凝土性能，結(jié)合混凝土試拌，采用滿足國(guó)家規(guī)范并且滿足施工條件的材料進(jìn)行三個(gè)以上的預(yù)設(shè)水膠比在同等條件下的試配，得出混凝土抗壓強(qiáng)度，然后根據(jù)雷茨公式，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸計(jì)算出強(qiáng)度和膠水比的線性關(guān)系從而求得所需強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的水膠比。這三個(gè)以上的預(yù)想水膠比試配必須要在同等條件下進(jìn)行，包括原材料的來(lái)源和性能均要相同，配合比的技術(shù)參數(shù)如砂率摻合料摻量比例等均要一致，材料不同或其他技術(shù)參數(shù)有區(qū)別就要單獨(dú)列出，重新進(jìn)行回歸分析?？紤]到不同等級(jí)混凝土使用部位的差異、摻合料比例和減水劑的使用差異以及普通混凝土高性能化的要求，C15～C30 使用相同配合比條件，C35 及以上使用相同配合比條件，這樣可以分段求得關(guān)系式并得以實(shí)際應(yīng)用。同樣設(shè)計(jì)以上所說(shuō)的 8 個(gè)等級(jí)配合比，采用雷茨公式方法從理論上只需要做大于 3 個(gè)預(yù)設(shè)水膠比的攪拌試驗(yàn)，當(dāng)然預(yù)設(shè)水膠比越多，得到的結(jié)果越精準(zhǔn)，并且更加貼近實(shí)際情況，此方法適用于所有類型的混凝土配合比設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)試驗(yàn)步驟如圖 2 所示。

圖2 采用雷茨公式進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的步驟

例 1：根據(jù)預(yù)想水膠比試驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)（C15～C30 采用同一配合比條件，C30 以上采用同一配合比條件）見(jiàn)表 1。

表1 根據(jù)預(yù)設(shè)水膠比試驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)

根據(jù)表 1 中數(shù)據(jù)，分析出膠水比與強(qiáng)度關(guān)系式分別見(jiàn)圖 3 和圖 4。

圖3 C15～C30 膠水比與強(qiáng)度關(guān)系式

圖4 C35～C50 膠水比與強(qiáng)度關(guān)系式

根據(jù)上述圖表關(guān)系以及 JGJ 55 所規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)需達(dá)到的配制強(qiáng)度，最終推算出各強(qiáng)度等級(jí)的配合比所需確定的膠水比，從而得到相應(yīng)的水膠比，具體見(jiàn)表2。

與保羅米公式相比，雷茨公式在混凝土配合比設(shè)計(jì)中確定水膠比的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)：一是便捷，二是精準(zhǔn)度高，三是可針對(duì)當(dāng)前原材料特點(diǎn)確定，針對(duì)性更強(qiáng)。

2 I.Lyse（雷茨）公式在混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析方面的應(yīng)用

在日常的工作中，對(duì)混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，也可運(yùn)用雷茨公式分析膠水比與強(qiáng)度關(guān)系，從而為更加準(zhǔn)確地調(diào)整配合比提供指導(dǎo)依據(jù)。統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)是混凝土大批量生產(chǎn)后獲得的，生產(chǎn)控制水平越高，數(shù)據(jù)的波動(dòng)性就越小，據(jù)此分析出的關(guān)系式就會(huì)越精準(zhǔn)。以前常規(guī)的做法是統(tǒng)計(jì)出混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差后計(jì)算配制強(qiáng)度，而后根據(jù)配制強(qiáng)度計(jì)算出新的水膠比，這又是一個(gè)繁瑣的過(guò)程。運(yùn)用雷茨公式就可以跨越這個(gè)過(guò)程。本文上述根據(jù)預(yù)設(shè)水膠比試驗(yàn)后強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析出的膠水比與強(qiáng)度關(guān)系式的過(guò)程，其實(shí)就是一次分析的過(guò)程。

例 2：表 3 是某混凝土公司根據(jù)日常生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)回歸的膠水比與強(qiáng)度關(guān)系式 f28=-18.27+28.35×B/W，實(shí)施管理一段時(shí)間后的強(qiáng)度 C24～C33 等級(jí)數(shù)據(jù)。（該國(guó)家混凝土強(qiáng)度等級(jí)以 3MPa 一個(gè)進(jìn)位，強(qiáng)度保證系數(shù)為 2.0）。

圖5 是根據(jù)相應(yīng)時(shí)段強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析出的回歸式（實(shí)際膠水比數(shù)據(jù)部分經(jīng)過(guò)試驗(yàn)修正）

圖5 根據(jù)表 3 數(shù)據(jù)擬合出的線性圖表

根據(jù)圖 5 中回歸擬合出的關(guān)系式，結(jié)合反應(yīng)數(shù)據(jù)波動(dòng)性的標(biāo)準(zhǔn)差，重新計(jì)算配制強(qiáng)度、膠水比及水膠比，見(jiàn)表 4。

表4 改善計(jì)劃值

3 結(jié)語(yǔ)

（1）運(yùn)用雷茨公式相對(duì)保羅米公式更加簡(jiǎn)潔直觀，所得數(shù)據(jù)貼近原材料及生產(chǎn)實(shí)際情況。

（2）運(yùn)用雷茨公式時(shí)要注意不同強(qiáng)度等級(jí)區(qū)間的配合比的材料條件及性能要求保持一致。

（3）雷茨公式在混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管理過(guò)程中的運(yùn)用也是工程全面質(zhì)量管理的一部分，與質(zhì)量管理戴明環(huán)的“計(jì)劃—執(zhí)行—檢查—處理”四個(gè)環(huán)節(jié)相符合。