摘 要:安全界限是《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中對混凝土質(zhì)量管理的要求,是在設(shè)計強度的基礎(chǔ)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(zhì)量要求的前提下,降低混凝土生產(chǎn)中的安全界限可以企業(yè)的提高經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:混凝土配制強度;安全界限;經(jīng)濟(jì)效益
中圖分類號: TU 528. 062 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
引言
JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中對混凝土配制強度的規(guī)定比以前更加科學(xué)、嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)值具有≮95 %的強度保證率,在配合比設(shè)計時的混凝土配制強度應(yīng)比設(shè)計要求的強度標(biāo)準(zhǔn)值高,配制強度比設(shè)計強度高出的值稱為安全界限。該規(guī)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(zhì)量、管理水平緊密相關(guān)的。本文就如何強化管理、降低安全界限、提高經(jīng)濟(jì)效益且滿足質(zhì)量要求談幾點認(rèn)識。
1 混凝土生產(chǎn)中的安全界限
安全界限是指在混凝土設(shè)計強度的基礎(chǔ)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(shè)計強度的要求,還必須超過設(shè)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(jù)承包商管理水平的高低、同類混凝土所有的有效試驗次數(shù)并根據(jù)規(guī)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(jù)JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的規(guī)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(biāo)準(zhǔn)值,MPa;
σ———混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差,MPa。
混凝土配合比設(shè)計中的安全界限與混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差σ有密切關(guān)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(shè)計規(guī)程》中,對混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差σ作了如下規(guī)定:
(1)對試件的要求:相同周期、相同等級、以標(biāo)定的相同材料、相同比例、并在相同的環(huán)境下,由同一生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的試件。計算時,強度試件組數(shù)應(yīng)≮25組。
(2)當(dāng)混凝土強度等級為C 20和C 25級,其強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值< 2. 5 MPa時,計算配制強度用的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取≮2. 5 MPa;當(dāng)混凝土強度等級≥C 30級,其強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值< 3. 0 MPa,計算配制強度用的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取≮3. 0MPa。
(3)混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差由本單位生產(chǎn)水平?jīng)Q定,當(dāng)無統(tǒng)計資料計算時,其值應(yīng)按現(xiàn)行的GB 50204《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定取用,一般取4. 0～6. 0MPa,設(shè)計強度越高,取值越大。
1. 2 混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差計算
混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)計周期內(nèi)相同等級的試件組數(shù), 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(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,下列情況可以認(rèn)為混凝土強度合格。
(1)對工程驗收批試件n ≥10組時,宜以數(shù)理統(tǒng)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(shù);
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(biāo)準(zhǔn)差,MPa;當(dāng)Sn <0. 06R 時,取Sn = 0. 06R;
R ———混凝土設(shè)計強度等級,MPa;
K1 , K2 ———合格判定系數(shù), 依驗收批中試件組數(shù)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(tǒng)計方法按下述條件進(jìn)行評定:
Rn ≥1. 15R (5)
Rm in ≥0. 95R (6)
故依據(jù)JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的規(guī)定,在承包商向監(jiān)理工程師提供有效的、能證明其安全界限高低的統(tǒng)計資料前,若混凝土的設(shè)計強度為C 30,其試配強度應(yīng)≮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(jiān)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(jīng)濟(jì)效益、施工質(zhì)量、施工進(jìn)度等密切相關(guān)。對強度的要求越高,則強度界限就高,對各種材料的質(zhì)量要求高,造成生產(chǎn)成本上升,而且對驗收強度的要求更嚴(yán),滿足不了高強度的要求即認(rèn)為不合格,直接影響到工程質(zhì)量的檢驗確認(rèn),從而對施工進(jìn)度、效益等造成嚴(yán)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(rèn)證合的試驗室出具且監(jiān)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定,安全界限很快又會被監(jiān)理工程師指定為較安全的高界限。
3 強化企業(yè)管理,降低安全界限
3. 1 優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計
在進(jìn)行配合比設(shè)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(jīng)反復(fù)多次試驗方可確定。例如,在國道102線還鄉(xiāng)河大橋灌注樁的配合比設(shè)計時,根據(jù)坍落度要求大、初凝時間長、早期強度要求高的特點,進(jìn)行了配合比的設(shè)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(shè)計混凝土強度等級: C 25。
經(jīng)過反復(fù)試驗,最后決定使用P·O 32. 5水泥,用量為420 kg/m3?；炷僚浜媳日{(diào)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(jié)約水泥19 kg,每根樁直徑為1. 3m,樁長25 m,設(shè)計用量33. 18 m3 ,按擴孔率5 %～10 %計算,每根樁節(jié)約水泥0. 7 t,共36根樁,節(jié)約水泥25. 2 t。
3. 2 加強混凝土生產(chǎn)過程中的設(shè)備管理
在混凝土生產(chǎn)過程中,要選用先進(jìn)的機械設(shè)備,并注意日常保養(yǎng),使之保持良好狀態(tài),這對于混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定極其重要。
安全界限的高低與承包商生產(chǎn)批量的強度密切相關(guān)。如果設(shè)備處于良好狀態(tài),則生產(chǎn)的混凝土強度變異小,可最大限度地接近設(shè)計配合比強度,由于標(biāo)準(zhǔn)差小,高的安全界限可以很快降至規(guī)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(chǎn)過程中,試驗室對質(zhì)量控制起著非常重要的作用。試驗室的工程技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范組織施工,對進(jìn)場的各種材料要嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行檢測,不合格的材料嚴(yán)禁使用,同時對拌和站的稱量系統(tǒng)要定期進(jìn)行校正。
試驗室的另一項重要工作是及時上報有關(guān)試驗分批強度結(jié)果的統(tǒng)計資料,以盡快調(diào)整安全界限值。同時應(yīng)注意保存有效的試驗數(shù)據(jù),為以后的工程施工積累資料。
3. 4 加強施工現(xiàn)場及施工人員的管理工作
為了保證施工質(zhì)量,必須增強技術(shù)人員、技術(shù)工人的責(zé)任感和主人翁意識,實行全面質(zhì)量管理,嚴(yán)格按規(guī)范要求組織施工。
3. 5 安全界限的調(diào)整
以下是102線還鄉(xiāng)河大橋空心橋板安全界限的調(diào)整實例。
混凝土設(shè)計強度為C 30,在無統(tǒng)計資料的情況下,根據(jù)GB 50204—2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定,其安全界限為8. 2MPa。設(shè)計強度為: 30 + 1. 645 ×5. 0 = 38. 2 (MPa) ;監(jiān)理批準(zhǔn)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(jù)上述配合比,進(jìn)行1個月的施工后,得出如表2所示的統(tǒng)計資料。
計算統(tǒng)計批的標(biāo)準(zhǔn)差σ和變異系數(shù)Cv :
安全界限應(yīng)為:
1. 645σ = 1. 645 ×1. 836 = 3. 0 (MPa)
根據(jù)JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的條件,強度等級為C 30時,強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值<3. 0MPa時,安全界限為: 1. 645 ×3. 0 = 4. 9 (MPa) ,調(diào)整混凝土配合比的設(shè)計強度為: fcu, 0 ≥30 MPa +1. 645 ×3. 0MPa = 34. 9 (MPa)根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn),重新調(diào)整配合比為: 1∶1. 49∶3. 03∶0. 48;水泥用量為421 kg/m3。調(diào)整后每m3混凝土節(jié)約水泥47 kg。
4 結(jié)語
在JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中,混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差σ與安全界限1. 645σ是密切相關(guān)的,對標(biāo)準(zhǔn)差σ的規(guī)定即是對安全界限1. 645σ的規(guī)定。它明確提出了高出設(shè)計強度等級較多的強度設(shè)計要求,將根據(jù)承包商自身的人員、設(shè)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(jīng)濟(jì)效益。
確定安全界限的關(guān)鍵在于施工質(zhì)量和企業(yè)保證質(zhì)量的管理水平,充分體現(xiàn)了管理就是效益。而安全界限的降低必須經(jīng)過多次批量的生產(chǎn)來實現(xiàn),是一個循序漸進(jìn)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(zhì)量,同時又可獲得理想的效益。在較低的安全界限得到批準(zhǔn)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(shù)人員、技術(shù)工人的責(zé)任感和主人翁意識,實行全面質(zhì)量管理,嚴(yán)格按規(guī)范要求組織施工,完善企業(yè)的管理是一個長期的過程。
