預(yù)拌砼配合比設(shè)計(jì)中的問題與對策

陳啟文，陳鞍豐

(1.馬鞍山鋼鐵建設(shè)集團(tuán)公司 安徽馬鞍山 243000；2.安徽澤栩市政建筑工程公司 安徽馬鞍山 243000)

砼配合比設(shè)計(jì)要考慮的因素較多，牽涉到幾個(gè)方面的內(nèi)容：一要保證砼硬化后的強(qiáng)度和所要求的耐久性等其他性能；二要滿足施工工藝易于操作而不遺留隱患的工作性能；三是在符合上述兩項(xiàng)要求下選用合適的材料和計(jì)算各種材料用量；四是對上述的要求及結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)、試配、調(diào)整，使之達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求；五是在達(dá)到上述要求的同時(shí)，設(shè)法降低成本。

普通砼由膠凝材料(水泥摻粉煤灰礦粉)、水、砂、石、外加劑五種材料組成的，砼配合比設(shè)計(jì)就是解決五種材料用量的三個(gè)比例，即水膠比、砂率、膠骨比(膠凝料與骨料的比例)。根據(jù)筆者多年工作實(shí)踐，認(rèn)為砼在配合比設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

1 砼配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分

在配合比設(shè)計(jì)前，試驗(yàn)室技術(shù)負(fù)責(zé)人要做好下列工作：

1.1 了解砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，重點(diǎn)是各種砼強(qiáng)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摻合料和石子級(jí)配粒徑的大小等參數(shù)。

1.2 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小及外加劑的選擇等。

1.3 了解施工工藝，如是否采用泵送、澆筑的措施，使用機(jī)械化的程度及季節(jié)性變化等，主要對砼工作性能和凝結(jié)時(shí)間的要求，便于選用外加劑及其摻量。

1.4 了解所能采購到的原材料品種、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(jì)試驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

2 區(qū)分統(tǒng)計(jì)方法與非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定砼強(qiáng)度的不同

根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55 - 2011)，砼配制強(qiáng)度fcu,0應(yīng)按下式計(jì)算：

fcu,0≥fcu，k+1.645σ

(1)

式中：fcu,0—砼配制強(qiáng)度(MPa)；

fcu，k—砼立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；

σ—砼強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)。

σ值由砼企業(yè)的歷年統(tǒng)計(jì)資料確定，無歷史資料時(shí)應(yīng)按《普通砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2011)的規(guī)定取用，(砼強(qiáng)度高于C25，σ=5.0)。根據(jù)公式(1)，C30砼(以C30砼為例)的配制強(qiáng)度為：

fcu,0 ≥ 30+1.645×5.0=38.2 MPa

(2)

在正常情況下，(2)式可以采用等號(hào)，但當(dāng)現(xiàn)場條件與試驗(yàn)條件有顯著差異時(shí)，或重要工程對砼有特殊要求時(shí)，或C30級(jí)及其以上強(qiáng)度砼在工程驗(yàn)收采用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定時(shí)，則應(yīng)采用大于號(hào)?！俄艔?qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50107-2010)中，對砼抗壓強(qiáng)度合格標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定方法分為統(tǒng)計(jì)和非統(tǒng)計(jì)二種。下面著重比較采用統(tǒng)計(jì)和非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定的差異之處。

2.1 采用統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定

砼試件≥10組時(shí)，應(yīng)以統(tǒng)計(jì)方法按下述條件評(píng)定：

mfcu ≥ fcu，k+λ1×S fcu

(3)

fcu，mIn ≥ λ2×fcu，k

(4)

式中：mfcu—同一檢驗(yàn)批砼立方體抗壓強(qiáng)度平均值(MPa)；

fcu，mIn—同一檢驗(yàn)批砼立方體抗壓強(qiáng)度最小值(MPa)；

fcu，k—砼立方體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；

S fcu—同一批砼強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)，(當(dāng)計(jì)算值S fcu<2.5時(shí)，應(yīng)取S fcu=2.5)；

λ1、λ2—為合格評(píng)定系數(shù)(依據(jù)砼試件組數(shù)確定)。

由公式(3)、(4)可計(jì)算得(假定試件組數(shù)為10～14組，依據(jù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)λ1=1.15；λ2=0.9)：

mfcu≥30+1.15×2.5=32.9 MPa

fcu，mIn ≥ 0.9×30=27.0 MPa

因此，只要該批砼試件的實(shí)際平均強(qiáng)度大于等于32.9 MPa，且最小值大于等于27.0 MPa，即可評(píng)定為合格。

2.2 采用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定

砼試件小于10組時(shí)，應(yīng)以非統(tǒng)計(jì)方法按下述條件進(jìn)行評(píng)定：

mfcu ≥ λ3×fcu，k

(5)

fcu，mIn ≥ λ4 × fcu，k

(6)

式中字母含義同統(tǒng)計(jì)方法公式。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和以上條件，λ3=1.15；λ4=0.95，按公式(5)、(6)評(píng)定，則合格的條件為：

mfcu≥1.15×30=34.5 MPa

fcu，mIn≥0.95×30=28.5 MPa

從兩種評(píng)定方法來看，最小值fcu，mIn易于保證，但后者的平均值比前者高出34.5-32.9=1.6 MPa，因此，在遇到下列情況時(shí)應(yīng)當(dāng)提高5%左右砼配制強(qiáng)度，1、現(xiàn)場條件與試驗(yàn)室有顯著差異者；2、C30及以上強(qiáng)度等級(jí)的砼采用非統(tǒng)計(jì)方法時(shí)。

在實(shí)際工程中，由于結(jié)構(gòu)部位的不同，往往要求不同的評(píng)定方法，但一些砼企業(yè)僅按統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行砼配合比設(shè)計(jì)，導(dǎo)致實(shí)際試配強(qiáng)度均達(dá)不到38.2 MPa。對于一般企業(yè)而言，在一個(gè)工程中每種砼強(qiáng)度通常只有一個(gè)砼配合比，加之管理不到位，也往往用于要求非統(tǒng)計(jì)的工程部位，結(jié)果只能出現(xiàn)砼強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)合格的評(píng)定要求或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情況。

3 生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制

在生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工控制中應(yīng)注意出現(xiàn)以下問題：

嚴(yán)格控制砼施工時(shí)的用水量，在實(shí)際生產(chǎn)中，操作者為方便施工，往往追求較大的坍落度，擅自增加用水量而不管強(qiáng)度是否能達(dá)到規(guī)定要求；再加上現(xiàn)場質(zhì)檢人員的管理不到位，對水膠比缺少嚴(yán)格的控制等原因，均使砼實(shí)際用水量大于理論用水量，從而導(dǎo)致砼強(qiáng)度的降低。

防治措施：加大質(zhì)檢抽查力度，控制操作者不得隨意增加用水量，若發(fā)現(xiàn)砼拌合物和易性能較差，操作者應(yīng)及時(shí)向試驗(yàn)室人員反饋實(shí)際情況，經(jīng)試驗(yàn)人員現(xiàn)場查找原因、分析情況后采取相應(yīng)對策，并按試驗(yàn)人員的指令調(diào)整配合比：現(xiàn)場質(zhì)檢人員也應(yīng)按范要求經(jīng)常檢查砼的質(zhì)量動(dòng)態(tài)信息(如砼坍落度、和易性、強(qiáng)度等)，及時(shí)要求試驗(yàn)調(diào)整，確保砼按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行施工。

根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)配合比調(diào)整生產(chǎn)用配合比時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確測量生產(chǎn)現(xiàn)場砂、石料的實(shí)際含水量。經(jīng)現(xiàn)場了解，有少數(shù)試驗(yàn)人員沒有按規(guī)定要求準(zhǔn)確測量，而是采用目測法和手捏法來估計(jì)砂、石的實(shí)際含水量，這樣做會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)配合比不準(zhǔn)確。造成砼性能和強(qiáng)度波動(dòng)異常。

防治措施：砂、石中若含泥量超標(biāo)，應(yīng)在砼澆筑前三天沖洗完畢，并應(yīng)在生產(chǎn)前按規(guī)范要求取樣并準(zhǔn)確測量砂、石料的實(shí)際含水量，調(diào)整施工配合比，以從設(shè)計(jì)配合比總用水量中扣除砂石含水量，補(bǔ)回砂、石量，嚴(yán)禁邊沖洗邊拌制砼。

砂、石等配合比材料用量應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量。預(yù)拌砼攪拌站電腦計(jì)量誤差應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，少數(shù)單位計(jì)量設(shè)備沒有定期自效或以計(jì)量所法定檢定代替自效，導(dǎo)致電子稱計(jì)量誤差超標(biāo)。少量有交通不便偏遠(yuǎn)地區(qū)零星工程在現(xiàn)場臨時(shí)攪拌砼時(shí)，往往第一車砂、石料用磅秤一下，隨后就采用在小推車上畫線的經(jīng)驗(yàn)辦法來控制重量，從而導(dǎo)致了砂、石料的偏差超標(biāo)過大。

防治措施：要求盡量采用預(yù)拌商品砼，攪拌站電腦控制計(jì)量，每工作班開始前，應(yīng)對計(jì)量設(shè)備進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。每月應(yīng)對計(jì)量傳感器設(shè)備及顯示系統(tǒng)誤差自效一次以上，發(fā)現(xiàn)誤差超標(biāo)及時(shí)調(diào)整；有少量交通不便又偏遠(yuǎn)地區(qū)的零星工程砼，數(shù)量又很小，不便采用預(yù)拌砼，也不要怕麻煩，應(yīng)堅(jiān)持現(xiàn)場每車過磅計(jì)量攪拌，以控制材料用量。

4 在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益

少量企業(yè)在預(yù)拌砼配合比設(shè)計(jì)時(shí)純粹是為了達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，按規(guī)范要求或以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一組配合比設(shè)計(jì)，試配后強(qiáng)度達(dá)到要求就算完成了；若達(dá)不到要求，唯一的方法就是增加水泥用量，較少從材料調(diào)配、經(jīng)濟(jì)效益、砼工作性能及質(zhì)量等方面綜合考慮。水泥用量過多，往往導(dǎo)致砼收縮裂縫的產(chǎn)生和徐變增大，而且也相應(yīng)增加了工程施工成本。

防治措施：在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求允許的條件下，攪拌站試驗(yàn)室應(yīng)配制不同的配合比，從經(jīng)濟(jì)、工作性能、質(zhì)量等方面綜合考慮擇優(yōu)選用，并應(yīng)針對不同施工部位、不同評(píng)定方法給予適當(dāng)調(diào)整，盡量避免凡是同一強(qiáng)度均使用一種配合比的做法。

5 結(jié)語

針對砼配合比設(shè)計(jì)方面存在的問題及影響因素，攪拌站試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)收集日常配合比使用及砼工作性能、質(zhì)量等情況的詳細(xì)數(shù)據(jù)，注意定期對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以使得出本試驗(yàn)室的水膠比、用水量、砂率、水泥用量、粉煤灰礦粉摻量范圍及強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)差等數(shù)據(jù)，經(jīng)過積累，就能成為一批寶貴的參考資料，對以后的砼生產(chǎn)將會(huì)起到有效的參考作用。當(dāng)然，這些業(yè)務(wù)事情的實(shí)際操作是比較枯燥無味、且短期效益不明顯的，應(yīng)由相關(guān)試驗(yàn)專業(yè)資質(zhì)的技術(shù)人員去組織完成，更重要的是單位領(lǐng)導(dǎo)的理解和支持。

[1] JGJ 55-2011普通砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011