在合理確定配制強度的基礎上確定最佳水灰比、單位用水量以及適當砂率是混凝土配合比設計的核心所在。盡管《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ55—2000)提供了許多理論依據,但對于標準差σ、砂率β 、單位用水量mw0 這些重要參數,卻只是一個原則性的概數,而非準則性的指標。
我們將根據《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ55—2000)進行的試配試驗結果進行了對比,有以下幾點經驗可供配合比設計時參考使用。
1 配制強度公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ的對比公式fc28=(C/W-B)
為了保證配制強度的可靠性,我們一般在fcu.o與fc28二者中取較大值作為擬定的配制強度,以達到相應的強度保證率。一般來說,σ值在沒有統計數據之前,我們參照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204—2002)的相應規定進行選用。根據歷年來強度統計評定資料結果,從試件強度統計出來的標準差σ的實際值較配制時按GB50204-2002相關規定選用的σ值均有不同程度的減小;而在公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ中fcu.o 是個定值,σ減小,但fcu.o并未減小,相反還得到了一定程度的增大。因為我們的設計公式是基于混凝土強度保證率為95%之上的,故t值取1.645,這種結果反而表明我們的施工質量水平有了提高,也就是t值出現了變化所致。保證率P與概率t的關系,我們可通過標準正態分布曲線方程得出。σ應由25組以上試壓結果通過
計算得出。配制工作通常在σ無可靠資料的情況下按表1經驗數值選取。
表1的經驗數值是根據GB50204—2002初選值配制出的混凝土強度統計評定資料得到的,并結合《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55—2000)有關σ的選用規定進行確定的。它既防止了σ值偏低以致降低混凝土強度的實際可靠度,又防止了σ值偏高造成配制強度過高。
2 水灰比的合理選擇
根據水灰比定律,即在材料品種相同的條件下,混凝土強度隨水灰比的增大而降低,其變化規律呈曲線關系,而混凝土強度與灰水比的變化規律呈直線關系,見圖1,2。
在關系曲線未建立之前,我們可采用JGJ55—2000提供的計算公式:
式中 αaαb——回歸系數
fce——水泥28 d抗壓強度實測值(MPa)。
回歸系數αa和αb隨所用材料的品種及質量不同而異,因此在試驗條件許可下,應結合工程實際使用材料通過試驗求出。當缺乏試驗條件時,可參照規程有關數據:碎石混凝土,αa取0.46,αb取0.48;卵石混凝土,αa取0.07,αb取0.33。對fce的選取,規范中指的是水泥28d抗壓強度實測值,但通常情況下施工單位難以做到提前28d送檢,因此為不耽誤工期,大多以3d強度或快測強度推定28d強度。從實際應用情況來看,這種作法極為普遍而又客觀合理,因此在新規程5.0.3第2條中予以確認。
根據實測水泥28d強度的結果來看,不同水泥廠水泥富余系數均不盡相同,同一水泥廠相同品種水泥在不同時期也存在一定程度的差異,并存在較大的偏高標準值的現象,甚至出現個別實測強度超過相應強度等級的情況。同時大部分施工企業為節省試驗費用和避免工作繁瑣,不能嚴格按施工檢驗程序送檢,一般一個單項工程僅在開工前進行一次原料檢驗。若僅以這一次送檢結果作為整個工程的材料質量指標,特別是較大偏高標準值以至超強度等級的強度實測值作為依據的話,就有點以偏概全了。因此我們將此次檢測結果僅作為一個參考性的指標,在實際配合比設計時宜按0.7~0.9的系數加以折算修正,目的是既考慮到水泥富余系數的變化,又考慮到不使折減值低于標準值以致影響合格判定。例如某品種32.5級的水泥28d抗壓強度實測值為42.8MPa,按0.7的系數折算修正后為30.0MPa,此值未達標準值,顯然與實際檢驗結果不吻合。故宜取0.8或0.9的系數修正,即修正值為34.2MPa或38.5MPa。
水灰比的大小直接影響混凝土的強度及耐久性,在一定范圍內,水灰比越小,強度越高,耐久性越好,但水泥用量大,提高成本,并使混凝土在硬化過程中增大水化熱及收縮值。因此,確定水灰比的原則是,在滿足強度及耐久性的要求下,盡可能選用較大的水灰比。