混凝土水胶比计算取值应注意的问题

祁汉仁，刘在静，董永生

（1. 威海市望岛建筑公司搅拌站，山东 威海 264200；2. 威海市建筑工程服务中心，山东 威海 264200）

目前，JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》是我国混凝土搅拌站在配合比设计时使用的现行标准。在配合比设计时，对于设计要求的强度等级、强度保证率和混凝土的工作性、耐久性、施工要求及原材料选用等都是按照或参照该标定进行的。当混凝土有多项性能要求时，还要结合其他相关标准、规范中的规定执行。如：GB/T 50476—2019《混凝土耐久性设计规范》、GB 50496—2018《大体积混凝土施工规范》、JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技木规程》、DL/T 5330—2015《水工混凝土配合比设计规程》等等。

《普通混凝土配合比设计规程》中规定：当混凝土强度等级小于 C60 时，混凝土水胶比按下式计算：

在水胶比计算过程中，涉及到几个指标和依据：水泥强度、掺和料（矿渣粉、粉煤灰）掺量的影响系教、强度标准差和强度保证率系数。这些指标的取值，虽然规程中给出了参考范围，但在现实的混凝土生产和过程控制当中，由于材料的波动、技术检测的局限性和试验结果的延缓性，从很大程度上难以掌控混凝土水胶比的准确性。

1 水泥 28d 强度对水胶比的影响

现实中，水泥生产企业基本都是边粉磨（进储备仓）边出厂（从储备仓进散装水泥车），一个生产批次的水泥发往若干个搅拌站。可以说，进入搅拌站的水泥是一车一个出厂编号（合格证），搅拌站只能按照自己的检验批次进行复检，较难和水泥厂的出厂批次相对应。因此，使用中水泥存在着一定的质量波动，由于复检结果具有延缓性，在混凝土生产中，难以真实地得到所用水泥的实际强度（不可能等到水泥结果出来后再进行生产）作为水胶比的控制依据。

水泥强度对混凝土水胶比的影响见表 1。

表1 水泥强度对水胶比的影响

2 矿物掺和料掺量的影响系数对水胶比的影响

目前，由于掺和料在混凝土中的广泛使用，其供应日益紧缺，质量波动范围远远大于水泥，虽然相关规范、标准中对其也做出了等级划分和性能要求，但对于混凝土性能贡献较重要的火山灰效应和形态效应常常难以满足规范中的要求，所以在水胶比计算中，对其影响系数的确定值也需要引起重视。

矿物掺和料掺量的影响系数对水胶比的影响见表2。

表2 矿物掺和料掺量的影响系数对水胶比的影响

3 强度标准差的取值对水胶化的影响

在混凝土配合比的水胶比计算过程中，为了保证混凝土的合格率，《普通混凝土配合比设计规程》中规定了强度标准差取值，并说明“这些取值与目前实际控制水平的标准差比较是偏于安全的……”，如附表 1。

附表 1 强度标准差取值 б MPa

从表中可以看出，规程中规定的混凝土强度标准值范围较大。DL/T 5330—2015《水工混凝土配合比设计规程》中对此表数据做了分析：“与本条规定的标准参考值比较，其取值偏大，不能反映现代混凝土生产和施工的质量管理水平，造成材料的浪费，不利于降低施工成本；且按照强度等级分类的范围较粗，可操作性不强。”该规程规定的强度标准差取值见附表 2。

附表 2 强度标准差选用值 б MPa

在水泥强度，掺和料掺量影响系数和强度保证率一定的条件下，强度标准差每提高 0.5，其水胶比会降低0.01（如表 3）。

表3 强度标准差对水胶比的影响

4 混凝土强度保证率对水胶比的影响

《普通混凝土配合比设计规程》中规定：混凝土的配制强度应按 fcu,0≥ fcu,k+1.645б（C60 以下），其中1.645 为混凝土强度保证系数，表示混凝土强度保证率为 95%，即混凝土的不合格率的可能性为 5%（见附表3）。混凝土生产量越大，强度试验组数越多，混凝土的合格率与保证率就越接近，也就是说，据此确定的配合比，在较大试验组数的情况下，合格率不小于 95%就可以满足规范要求。但是，根据预拌混凝土的现实情况，混凝土生产时如果采用 95% 的保证率控制，而运输、浇筑和养护过程对混凝土强度的保证率肯定会小于95%。因此，为了保证成型后的混凝土结构的强度保证率达到 95%，我们在计算水胶比和确定配合比时，必须充分考虑各种不利因素，提高强度保证率概率度系数。可根据搅拌站的实际控制水平，按照 fcu,k+2～fcu,k+2.5 来计算水胶比（见表 4）。

附表 3 强度保证率和概率度系数关系

表4 在水泥强度、掺和料影响系数、强度标准差一定的条件下，强度保证率概率系数对水胶比的影响

综合上述，在混凝土配合比设计中，水胶比的计算取值是一个重要环节，由此对水胶比影响的因素很多。试验证明：在一定范围内，0.01 个水胶比相当于 1～1.5MPa 的混凝土强度。因此，我们在水胶比计算时，应进行多方面不利因素的考虑，尤其是混凝土搅拌站使用两家以上的水泥生产厂家，同品种水泥在相同掺和料掺量的情况下，由于水泥中混合材料的品种、掺量等因素不同，其影响系数是不相同的。所以，建议搅拌站选择质量稳定的水泥生产厂家和掺和料供应商，加强对其进厂的检验频率，掌握水泥强度曲线的变化范围和掺和料性能的波动范围，合理地、针对性地进行计算取值，以确定配合比中的水胶比。

预拌混凝土，是本着预防为主、事前控制、过程控制、事中控制的原则，以消除混凝土发生的质量隐患；预拌混凝土的质量是在各个工序中形成的，而不是靠最后检验出来的。