摘 要:安全界限是《普通混凝土配合比設計規程》中對混凝土質量管理的要求,是在設計強度的基礎上額外增加的一個強度。介紹了安全界限對混凝土施工的影響。在強化管理、滿足混凝土質量要求的前提下,降低混凝土生產中的安全界限可以企業的提高經濟效益。
關鍵詞:混凝土配制強度;安全界限;經濟效益
中圖分類號: TU 528. 062 文獻標識碼:B
引言
JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設計規程》中對混凝土配制強度的規定比以前更加科學、嚴密、合理。為了使確定的混凝土配合比在工程中使用時,其混凝土強度標準值具有≮95 %的強度保證率,在配合比設計時的混凝土配制強度應比設計要求的強度標準值高,配制強度比設計強度高出的值稱為安全界限。該規程提出了配制強度的取值及計算方法,從中可以看出,安全界限是與施工質量、管理水平緊密相關的。本文就如何強化管理、降低安全界限、提高經濟效益且滿足質量要求談幾點認識。
1 混凝土生產中的安全界限
安全界限是指在混凝土設計強度的基礎上,額外增加一個強度保證值。它要求混凝土配制強度不但要滿足設計強度的要求,還必須超過設計強度并滿足安全界限強度的要求。安全界限的大小是根據承包商管理水平的高低、同類混凝土所有的有效試驗次數并根據規范確定的,這也是混凝土配制強度所要求的。
1. 1 混凝土配制強度
根據JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設計規程》的規定,混凝土配制強度fcu, 0按(1)式確定:
fcu, 0 ≥fcu, k + 1. 645σ (1)
式中: fcu, 0 ———混凝土配制強度,MPa;
fcu, k ———混凝土立方體抗壓強度標準值,MPa;
σ———混凝土強度標準差,MPa。
混凝土配合比設計中的安全界限與混凝土強度標準差σ有密切關系,即≥1. 645σ,其中σ由承包商自己來確定。在JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設計規程》中,對混凝土強度標準差σ作了如下規定:
(1)對試件的要求:相同周期、相同等級、以標定的相同材料、相同比例、并在相同的環境下,由同一生產廠家生產的試件。計算時,強度試件組數應≮25組。
(2)當混凝土強度等級為C 20和C 25級,其強度標準差計算值< 2. 5 MPa時,計算配制強度用的標準差應取≮2. 5 MPa;當混凝土強度等級≥C 30級,其強度標準差計算值< 3. 0 MPa,計算配制強度用的標準差應取≮3. 0MPa。
(3)混凝土強度標準差由本單位生產水平決定,當無統計資料計算時,其值應按現行的GB 50204《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的規定取用,一般取4. 0～6. 0MPa,設計強度越高,取值越大。
1. 2 混凝土強度標準差計算
混凝土強度標準差按(2)式計算:
式中: fcu, i ———第i組混凝土試件立方體抗壓強度值,MPa;μf
cu ———n組混凝土試件立方體抗壓強度平均值,MPa;
n———統計周期內相同等級的試件組數, n≥25組。
1. 3 混凝土強度評定
按JTJ 071—98《公路工程量檢驗評定標準》的規定,下列情況可以認為混凝土強度合格。
(1)對工程驗收批試件n ≥10組時,宜以數理統計法按下述條件評定:
Rn - K1 Sn ≥0. 9R (3)
Rm in ≥K2 R (4)
式中: n———同批混凝土試件組數;
Rn ———同批n組試件強度的平均值,MPa;
Sn ———同批n組試件強度的標準差,MPa;當Sn <0. 06R 時,取Sn = 0. 06R;
R ———混凝土設計強度等級,MPa;
K1 , K2 ———合格判定系數, 依驗收批中試件組數確定。10～14 組時, K1 = 1. 70, K2 = 0. 9;15～24組時, K1 = 1. 65, K2 = 0. 85; ≥25組時, K1 = 1. 60, K2 = 0. 85;
Rm in ———本驗收批中強度最低的測定值。
(2)試件< 10組時,可用非統計方法按下述條件進行評定:
Rn ≥1. 15R (5)
Rm in ≥0. 95R (6)
故依據JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設計規程》的規定,在承包商向監理工程師提供有效的、能證明其安全界限高低的統計資料前,若混凝土的設計強度為C 30,其試配強度應≮38. 2MPa (30MPa +1. 645 ×5MPa = 38. 2MPa) 。
2 混凝土強度的安全界限及其對承包商的影響
監理工程師指定的混凝土強度安全界限的高低與承包商的經濟效益、施工質量、施工進度等密切相關。對強度的要求越高,則強度界限就高,對各種材料的質量要求高,造成生產成本上升,而且對驗收強度的要求更嚴,滿足不了高強度的要求即認為不合格,直接影響到工程質量的檢驗確認,從而對施工進度、效益等造成嚴重影響。工程開始時,安全界限是由承包商積累的同類混凝土的歷史資料計算出來的,這些資料必須是由計量認證合的試驗室出具且監理工程師同意使用。
工程開始后,安全界限是由承包商的管理水平來確定的,管理水平高,則混凝土強度標準差小,安全界限將很快降至最低點,并保持這個安全界限。如果管理水平低,混凝土強度標準差大,安全界限降下不來,即使開始時比較低,如不注意加強管理,不能保持混凝土生產質量的穩定,安全界限很快又會被監理工程師指定為較安全的高界限。
3 強化企業管理,降低安全界限
3. 1 優化混凝土配合比設計
在進行配合比設計時,通過選擇合適的材料、性能好的外摻劑、確定適宜的水泥用量,經反復多次試驗方可確定。例如,在國道102線還鄉河大橋灌注樁的配合比設計時,根據坍落度要求大、初凝時間長、早期強度要求高的特點,進行了配合比的設計。
材料選擇如下:
(1)水泥:宜選用普通硅酸鹽水泥,水泥用量為420 kg/m3。
(2)集料:采用中砂,砂率為36 %～41 %。
(3)碎石:粒徑控制在5～40 mm。
(4)初凝時間: 255 min。
(5)坍落度: 18～22 cm。
(6)和易性:和易性良好,不得泌水。
(7)外加劑:性能好,價格便宜。
(8)設計混凝土強度等級: C 25。
經過反復試驗,最后決定使用P·O 32. 5水泥,用量為420 kg/m3。混凝土配合比調整情況見表1。
水泥用量由第1 個配合比的439 kg/m3 降至420 kg/m3 ,每m3 節約水泥19 kg,每根樁直徑為1. 3m,樁長25 m,設計用量33. 18 m3 ,按擴孔率5 %～10 %計算,每根樁節約水泥0. 7 t,共36根樁,節約水泥25. 2 t。
3. 2 加強混凝土生產過程中的設備管理
在混凝土生產過程中,要選用先進的機械設備,并注意日常保養,使之保持良好狀態,這對于混凝土生產質量的穩定極其重要。
安全界限的高低與承包商生產批量的強度密切相關。如果設備處于良好狀態,則生產的混凝土強度變異小,可最大限度地接近設計配合比強度,由于標準差小,高的安全界限可以很快降至規范要求的最低值。
3. 3 加強試驗室的管理工作
在混凝土生產過程中,試驗室對質量控制起著非常重要的作用。試驗室的工程技術人員應嚴格按規范組織施工,對進場的各種材料要嚴格按規范要求進行檢測,不合格的材料嚴禁使用,同時對拌和站的稱量系統要定期進行校正。
試驗室的另一項重要工作是及時上報有關試驗分批強度結果的統計資料,以盡快調整安全界限值。同時應注意保存有效的試驗數據,為以后的工程施工積累資料。
3. 4 加強施工現場及施工人員的管理工作
為了保證施工質量,必須增強技術人員、技術工人的責任感和主人翁意識,實行全面質量管理,嚴格按規范要求組織施工。
3. 5 安全界限的調整
以下是102線還鄉河大橋空心橋板安全界限的調整實例。
混凝土設計強度為C 30,在無統計資料的情況下,根據GB 50204—2002《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的規定,其安全界限為8. 2MPa。設計強度為: 30 + 1. 645 ×5. 0 = 38. 2 (MPa) ;監理批準的配合比為: 1∶1. 30∶2. 65∶0. 45;水泥用量為468 kg/m3 ;水泥強度等級為42. 5MPa。依據上述配合比,進行1個月的施工后,得出如表2所示的統計資料。
計算統計批的標準差σ和變異系數Cv :
安全界限應為:
1. 645σ = 1. 645 ×1. 836 = 3. 0 (MPa)
根據JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設計規程》的條件,強度等級為C 30時,強度標準差計算值<3. 0MPa時,安全界限為: 1. 645 ×3. 0 = 4. 9 (MPa) ,調整混凝土配合比的設計強度為: fcu, 0 ≥30 MPa +1. 645 ×3. 0MPa = 34. 9 (MPa)根據以上標準,重新調整配合比為: 1∶1. 49∶3. 03∶0. 48;水泥用量為421 kg/m3。調整后每m3混凝土節約水泥47 kg。
4 結語
在JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設計規程》中,混凝土強度標準差σ與安全界限1. 645σ是密切相關的,對標準差σ的規定即是對安全界限1. 645σ的規定。它明確提出了高出設計強度等級較多的強度設計要求,將根據承包商自身的人員、設備、材料等管理水平的高低來確定,而安全界限的高低又直接影響著承包商的經濟效益。
確定安全界限的關鍵在于施工質量和企業保證質量的管理水平,充分體現了管理就是效益。而安全界限的降低必須經過多次批量的生產來實現,是一個循序漸進的過程。承包商必須強化全方位的管理,才能降低安全界限,從而既能保證混凝土的質量,同時又可獲得理想的效益。在較低的安全界限得到批準后,可能會由于承包商管理的松懈而重新升高。所以,增強技術人員、技術工人的責任感和主人翁意識,實行全面質量管理,嚴格按規范要求組織施工,完善企業的管理是一個長期的過程。
