劉軍

【摘 要】普通混凝土臨時配合比設(shè)計中，水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度無實測值時，通常以水泥強(qiáng)度等級值與富余系數(shù)的乘積計算水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度。應(yīng)用水泥28天預(yù)測強(qiáng)度替代水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)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(guān)鍵詞】預(yù)測強(qiáng)度；水膠比；普通混凝土臨時配合比設(shè)計

0.前言

水泥強(qiáng)度是混凝土強(qiáng)度的主要來源，也是混凝土強(qiáng)度設(shè)計的依據(jù)，更是混凝土配合比中決定經(jīng)濟(jì)性的重要材料。近幾年來隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)和工藝的發(fā)展，同一強(qiáng)度等級的水泥實測28天強(qiáng)度較多年前的平均強(qiáng)度有了很大的提高，較水泥強(qiáng)度等級值與相應(yīng)富余系數(shù)的乘積也要大得多。在這種情況下設(shè)計出的混凝土配合比比例，設(shè)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(shè)計中，確定水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度是進(jìn)行水膠比及其混凝土中所用材料用量計算的關(guān)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(shù)指導(dǎo)。

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(qiáng)度（f）

f=γf

式中： γ-水泥強(qiáng)度等級值的富裕系數(shù)，按表1選用；

f-水泥強(qiáng)度等級值（MPa）。

表1水泥強(qiáng)度等級值的富余系數(shù)

1.2計算膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(shè)計規(guī)程》，當(dāng)混凝土強(qiáng)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(qiáng)度；

f-膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)度。

2.水泥28天預(yù)測強(qiáng)度的應(yīng)用技術(shù)關(guān)鍵

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

R

-2S

，R

+2S（R為預(yù)測28d抗壓強(qiáng)度，S為實驗標(biāo)準(zhǔn)差），即可預(yù)測到的強(qiáng)度值有95%的概率在此區(qū)間內(nèi)。將預(yù)測結(jié)果的下限值R-2S作為水泥28天抗壓強(qiáng)度值應(yīng)用于混凝土臨時配合比的設(shè)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(yù)測強(qiáng)度的應(yīng)用驗證

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

以某委托單位委托的混凝土配合比設(shè)計強(qiáng)度等級C20為例（未摻加粉煤灰和粒化高爐礦渣粉），預(yù)施工工程部位：基礎(chǔ)、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(biāo)準(zhǔn)JGJ-2011設(shè)計要求，分別以水泥28天預(yù)測強(qiáng)度和無實測值時按公式計算的水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度兩種方法計算的設(shè)計方案。

混凝土試配強(qiáng)度：f=20+1.645×4=26.6MPa

3.1以水泥快速養(yǎng)護(hù)預(yù)測28天強(qiáng)度為膠凝膠砂強(qiáng)度

對用于該混凝土中水泥進(jìn)行水泥強(qiáng)度快速檢測得出R=27.2MPa，代入本單位預(yù)測公式R28預(yù)=44.9MPa，剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差S為3.19MPa。

計算試驗標(biāo)準(zhǔn)差如下：

Sx =S×

=3.19×1.022

=3.3MP

則28d水泥強(qiáng)度預(yù)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(qiáng)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(qiáng)度

f=1.12×32.5=36.4MPa

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

表3 C20配合比設(shè)計方案

從對C20的驗證試驗可以看出，以水泥快速養(yǎng)護(hù)預(yù)測28天強(qiáng)度為膠凝膠砂強(qiáng)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(qiáng)度方法確定的每立方水泥用量節(jié)約14kg，混凝土試配強(qiáng)度同時滿足設(shè)計要求。我們又在同原材料、同混凝土配合比設(shè)計等級、同設(shè)計表觀密度、同砂率的情況下，進(jìn)行混凝土強(qiáng)度等級C25、C30、C35的平行試驗3組，以水泥快速養(yǎng)護(hù)預(yù)測28天強(qiáng)度為膠凝膠砂強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度均滿足設(shè)計要求。由此可見，以水泥快速養(yǎng)護(hù)預(yù)測28天強(qiáng)度為膠凝膠砂強(qiáng)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(jì)合理的，在施工過程中是完全適用的。

4.結(jié)論

在建設(shè)工程施工工程中，由于考慮進(jìn)度、投資等因素，水泥進(jìn)場后施工單位通常不等出具水泥28天抗壓強(qiáng)度結(jié)果，便依據(jù)混凝土臨時配合比進(jìn)行混凝土工程的施工。以水泥強(qiáng)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(qiáng)度合格的話，設(shè)計水泥用量偏高，造成不必要的浪費；一旦水泥28天實測強(qiáng)度不合格，設(shè)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(jì)損失普通混凝土配合比設(shè)計方法應(yīng)滿足設(shè)計和施工要求，保證混凝土工程質(zhì)量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。

（1）當(dāng)水泥快速養(yǎng)護(hù)28天強(qiáng)度預(yù)測值高于水泥強(qiáng)度等級指標(biāo)值與富裕系數(shù)的乘積時，以水泥快速養(yǎng)護(hù)預(yù)測28天強(qiáng)度作為膠凝膠砂強(qiáng)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(dá)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(yù)測強(qiáng)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(hù)28天強(qiáng)度預(yù)測值低于水泥強(qiáng)度等級指標(biāo)值與富裕系數(shù)的乘積，警示施工單位應(yīng)預(yù)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(jì)損失。

經(jīng)濟(jì)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(shè)計中，將水泥28天預(yù)測強(qiáng)度應(yīng)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。