混凝土水膠比計(jì)算取值應(yīng)注意的問(wèn)題

祁漢仁，劉在靜，董永生

（1. 威海市望島建筑公司攪拌站，山東 威海 264200；2. 威海市建筑工程服務(wù)中心，山東 威海 264200）

目前，JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》是我國(guó)混凝土攪拌站在配合比設(shè)計(jì)時(shí)使用的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)、強(qiáng)度保證率和混凝土的工作性、耐久性、施工要求及原材料選用等都是按照或參照該標(biāo)定進(jìn)行的。當(dāng)混凝土有多項(xiàng)性能要求時(shí)，還要結(jié)合其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中的規(guī)定執(zhí)行。如：GB/T 50476—2019《混凝土耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50496—2018《大體積混凝土施工規(guī)范》、JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技木規(guī)程》、DL/T 5330—2015《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》等等。

《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中規(guī)定：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于 C60 時(shí)，混凝土水膠比按下式計(jì)算：

在水膠比計(jì)算過(guò)程中，涉及到幾個(gè)指標(biāo)和依據(jù)：水泥強(qiáng)度、摻和料（礦渣粉、粉煤灰）摻量的影響系教、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差和強(qiáng)度保證率系數(shù)。這些指標(biāo)的取值，雖然規(guī)程中給出了參考范圍，但在現(xiàn)實(shí)的混凝土生產(chǎn)和過(guò)程控制當(dāng)中，由于材料的波動(dòng)、技術(shù)檢測(cè)的局限性和試驗(yàn)結(jié)果的延緩性，從很大程度上難以掌控混凝土水膠比的準(zhǔn)確性。

1 水泥 28d 強(qiáng)度對(duì)水膠比的影響

現(xiàn)實(shí)中，水泥生產(chǎn)企業(yè)基本都是邊粉磨（進(jìn)儲(chǔ)備倉(cāng)）邊出廠（從儲(chǔ)備倉(cāng)進(jìn)散裝水泥車），一個(gè)生產(chǎn)批次的水泥發(fā)往若干個(gè)攪拌站?？梢哉f(shuō)，進(jìn)入攪拌站的水泥是一車一個(gè)出廠編號(hào)（合格證），攪拌站只能按照自己的檢驗(yàn)批次進(jìn)行復(fù)檢，較難和水泥廠的出廠批次相對(duì)應(yīng)。因此，使用中水泥存在著一定的質(zhì)量波動(dòng)，由于復(fù)檢結(jié)果具有延緩性，在混凝土生產(chǎn)中，難以真實(shí)地得到所用水泥的實(shí)際強(qiáng)度（不可能等到水泥結(jié)果出來(lái)后再進(jìn)行生產(chǎn)）作為水膠比的控制依據(jù)。

水泥強(qiáng)度對(duì)混凝土水膠比的影響見(jiàn)表 1。

表1 水泥強(qiáng)度對(duì)水膠比的影響

2 礦物摻和料摻量的影響系數(shù)對(duì)水膠比的影響

目前，由于摻和料在混凝土中的廣泛使用，其供應(yīng)日益緊缺，質(zhì)量波動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥，雖然相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其也做出了等級(jí)劃分和性能要求，但對(duì)于混凝土性能貢獻(xiàn)較重要的火山灰效應(yīng)和形態(tài)效應(yīng)常常難以滿足規(guī)范中的要求，所以在水膠比計(jì)算中，對(duì)其影響系數(shù)的確定值也需要引起重視。

礦物摻和料摻量的影響系數(shù)對(duì)水膠比的影響見(jiàn)表2。

表2 礦物摻和料摻量的影響系數(shù)對(duì)水膠比的影響

3 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的取值對(duì)水膠化的影響

在混凝土配合比的水膠比計(jì)算過(guò)程中，為了保證混凝土的合格率，《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中規(guī)定了強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差取值，并說(shuō)明“這些取值與目前實(shí)際控制水平的標(biāo)準(zhǔn)差比較是偏于安全的……”，如附表 1。

附表 1 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差取值 б MPa

從表中可以看出，規(guī)程中規(guī)定的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值范圍較大。DL/T 5330—2015《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中對(duì)此表數(shù)據(jù)做了分析：“與本條規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參考值比較，其取值偏大，不能反映現(xiàn)代混凝土生產(chǎn)和施工的質(zhì)量管理水平，造成材料的浪費(fèi)，不利于降低施工成本；且按照強(qiáng)度等級(jí)分類的范圍較粗，可操作性不強(qiáng)?！痹撘?guī)程規(guī)定的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差取值見(jiàn)附表 2。

附表 2 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差選用值 б MPa

在水泥強(qiáng)度，摻和料摻量影響系數(shù)和強(qiáng)度保證率一定的條件下，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差每提高 0.5，其水膠比會(huì)降低0.01（如表 3）。

表3 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)水膠比的影響

4 混凝土強(qiáng)度保證率對(duì)水膠比的影響

《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中規(guī)定：混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)按 fcu,0≥ fcu,k+1.645б（C60 以下），其中1.645 為混凝土強(qiáng)度保證系數(shù)，表示混凝土強(qiáng)度保證率為 95%，即混凝土的不合格率的可能性為 5%（見(jiàn)附表3）?；炷辽a(chǎn)量越大，強(qiáng)度試驗(yàn)組數(shù)越多，混凝土的合格率與保證率就越接近，也就是說(shuō)，據(jù)此確定的配合比，在較大試驗(yàn)組數(shù)的情況下，合格率不小于 95%就可以滿足規(guī)范要求。但是，根據(jù)預(yù)拌混凝土的現(xiàn)實(shí)情況，混凝土生產(chǎn)時(shí)如果采用 95% 的保證率控制，而運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)過(guò)程對(duì)混凝土強(qiáng)度的保證率肯定會(huì)小于95%。因此，為了保證成型后的混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度保證率達(dá)到 95%，我們?cè)谟?jì)算水膠比和確定配合比時(shí)，必須充分考慮各種不利因素，提高強(qiáng)度保證率概率度系數(shù)?？筛鶕?jù)攪拌站的實(shí)際控制水平，按照 fcu,k+2～fcu,k+2.5 來(lái)計(jì)算水膠比（見(jiàn)表 4）。

附表 3 強(qiáng)度保證率和概率度系數(shù)關(guān)系

表4 在水泥強(qiáng)度、摻和料影響系數(shù)、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差一定的條件下，強(qiáng)度保證率概率系數(shù)對(duì)水膠比的影響

綜合上述，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，水膠比的計(jì)算取值是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由此對(duì)水膠比影響的因素很多。試驗(yàn)證明：在一定范圍內(nèi)，0.01 個(gè)水膠比相當(dāng)于 1～1.5MPa 的混凝土強(qiáng)度。因此，我們?cè)谒z比計(jì)算時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多方面不利因素的考慮，尤其是混凝土攪拌站使用兩家以上的水泥生產(chǎn)廠家，同品種水泥在相同摻和料摻量的情況下，由于水泥中混合材料的品種、摻量等因素不同，其影響系數(shù)是不相同的。所以，建議攪拌站選擇質(zhì)量穩(wěn)定的水泥生產(chǎn)廠家和摻和料供應(yīng)商，加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)廠的檢驗(yàn)頻率，掌握水泥強(qiáng)度曲線的變化范圍和摻和料性能的波動(dòng)范圍，合理地、針對(duì)性地進(jìn)行計(jì)算取值，以確定配合比中的水膠比。

預(yù)拌混凝土，是本著預(yù)防為主、事前控制、過(guò)程控制、事中控制的原則，以消除混凝土發(fā)生的質(zhì)量隱患；預(yù)拌混凝土的質(zhì)量是在各個(gè)工序中形成的，而不是靠最后檢驗(yàn)出來(lái)的。