水工混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級的轉(zhuǎn)換關(guān)系

2006-11-07 00:00

摘要：該文敘述了國標(biāo)GBJ 107 - 87 規(guī)定的混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級的關(guān)系，著重介紹了水工鋼筋混凝土、水工大體積混凝土以及漿砌石壩膠結(jié)材料用混凝土的試件尺寸、期齡、保證率、混凝土標(biāo)號和強(qiáng)度等級的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：水工混凝土；混凝土標(biāo)號；混凝土強(qiáng)度等級

前言

　　1987 年國家計(jì)委頒布國標(biāo)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ107 - 87）后，工業(yè)、民用建筑部門在混凝土的設(shè)計(jì)和施工中均按上述標(biāo)準(zhǔn)，以混凝土強(qiáng)度等級代替混凝土標(biāo)號。1996《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/ T191 - 96）對水工混凝土強(qiáng)度等級定義做出明確規(guī)定，特別是《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/ T5144 - 2001）頒布實(shí)施后，水工混凝土也較普遍采用強(qiáng)度等級代替混凝土標(biāo)號。由于水利樞紐混凝土工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同工程部位有不同保證率要求，特別是我省大壩壩型廣泛采用漿砌石壩，現(xiàn)行的砌石壩設(shè)計(jì)和施工規(guī)范對混凝土強(qiáng)度仍采用混凝土標(biāo)號，因此，對水工混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級和其轉(zhuǎn)換關(guān)系應(yīng)有明確的認(rèn)識。近年來，在不少在建的漿砌石壩工程中，施工單位常將工業(yè)、民用建筑部門采用的混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級的轉(zhuǎn)換關(guān)系用在水工混凝土中，這顯然不夠全面，也不正確。正確認(rèn)識與理解水工混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度的定義和轉(zhuǎn)換關(guān)系對指導(dǎo)施工質(zhì)量的評定、確保工程安全和經(jīng)濟(jì)合理有著重要的意義。

1 　現(xiàn)行國標(biāo)GBJ107 - 87 中混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級的關(guān)系

　　《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（ GBJ107 - 87）將混凝土強(qiáng)度等級按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分。混凝土強(qiáng)度等級采用符號C 與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（以N/ mm² 計(jì)）表示。

　　新標(biāo)準(zhǔn)與已廢止的GBJ204 - 83 相比，混凝土試樣尺寸由200mm 立方體改為150mm 立方體，強(qiáng)度保證率由85 %提高到95 %。經(jīng)過換算， GBJ107 - 87 附錄中給出了混凝土標(biāo)號與新的混凝土強(qiáng)度等級的對應(yīng)關(guān)系，如表1 。上述關(guān)系主要適用于工業(yè)與民用建筑用混凝土。由于水工混凝土的試件尺寸、設(shè)計(jì)齡期、保證率的不同，表1 所列的關(guān)系不適用于水工混凝土。

2 　水工混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級

　　2．1 　《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/ T191 - 96）和《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/ T5144 - 2001）對水工混凝土強(qiáng)度有關(guān)內(nèi)容的改動

　?。?）名稱改變。強(qiáng)度分級名稱由“標(biāo)號”改稱為“強(qiáng)度等級”。

　?。?）等級符號改變。過去在立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)值右上角加符號“ # ”表達(dá)，如200 ^# 、150 ^# ……等?，F(xiàn)以C及其后面的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)，如C15 、C20……等。建工系統(tǒng)混凝土均采用28d 齡期，在強(qiáng)度等級符號后不再注明齡期值， C15、C20 ……系指28d 齡期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為15MPa、20MPa ……強(qiáng)度等級。水工大體積混凝土普遍采用90d 或180d 齡期，故在強(qiáng)度等級符號后加齡期下角標(biāo)，如C₉₀15 、C₉₀20 ……系指90d 齡期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為15MPa、20MPa ……水工混凝土強(qiáng)度等級。

　?。?）混凝土強(qiáng)度及其標(biāo)準(zhǔn)符號的變化。過去混凝土立方體強(qiáng)度用符號“R”表示，現(xiàn)在混凝土立方體抗壓強(qiáng)度用“f_cu”表示，其中“cu”是立方體的意思?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值以符號“f_{uc ，k}”表示，其中k 是標(biāo)準(zhǔn)值的意思。

　　（4）計(jì)量單位的變化。過去混凝土強(qiáng)度單位為kgf/ cm² ，現(xiàn)改為N/ mm² （MPa）。

　?。?）按標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)邊長為150mm 的立方體試件，在28d （大體積水工混凝土可采用90d 或180d）期齡，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得具有設(shè)計(jì)保證率的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，以確定其混凝土強(qiáng)度等級。

　?。?）水利樞紐混凝土工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同工程部位有不同保證率（ P）要求。如大體積混凝土一般要求P = 80 % ，體積較大的鋼筋混凝土工程要求P = 85 %～90 % ，薄壁結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土工程要求P = 95 %。

2.2 　水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土

2.2.1 　水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土強(qiáng)度等級確定

　　原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水工混凝土強(qiáng)度等級為強(qiáng)度總體分布的平均值減去1.27 倍標(biāo)準(zhǔn)差（保證率90 %），《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/ T191 - 96）改為強(qiáng)度總體分布的平均值減去1.645 倍標(biāo)準(zhǔn)差（保證率95 %）。用公式表示為：

　　　　f _{cu ，k} =μ _{f cu ，15}- 11645σ_fcu=μ_{fcu ，15} （1 – 1.645δ _fcu）（1）

　　式中： f_{cu ，k}為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即混凝土強(qiáng)度等級值， MPa ；

　　　　μ _{fcu ，15}為混凝土立方體（邊長150mm）抗壓強(qiáng)度總體分布平均值；

　　　　σ _fcu為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；

　　　　δ _fcu為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)。

　　2.2.2 　原標(biāo)準(zhǔn)混凝土標(biāo)號（R）與新標(biāo)準(zhǔn)（ SL/ T191 - 96）混凝土強(qiáng)度等級（C）之間的換算關(guān)系

　　R 與C 的換算關(guān)系如式（2），結(jié)果見表2 。

　　式中： 0.95 為試件尺寸由200mm 立方體改為150mm 立方體的尺寸效應(yīng)系數(shù)；

　　　　0.1 為計(jì)量單位換算系數(shù)；

　　　　δ _{fcu ，15}為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)。

2.3 　水工大體積混凝土

　　根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/ T5144 - 2001）和《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5108 - 1999）對水工大體積混凝土（大壩常態(tài)混凝土）的規(guī)定，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm 的立方體試件，采用90d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過20 %?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f_{cu ，k} = 10N/ mm² 的混凝土，其強(qiáng)度等級表示為C₉₀10 。水工大體積混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值可用下式表示。

　　　　　　f_{cu ，k} =μ_{f cu ，15} （1 – 0.842σ_{f cu ，15}）（3）

　　同《水工混凝土施工規(guī)范》（SDJ207 - 82）定義的混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號相比，混凝土試塊尺寸一致（均為150mm 立方體），強(qiáng)度保證率取值一致（均為80 %），設(shè)計(jì)期齡一致（均為90d）。因此，水工大體積混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級的換算可簡化為強(qiáng)度單位的換算，即將kgf/ cm² 換算為N/ mm²，以符號C₉₀ 表示（注明設(shè)計(jì)齡期）。

2.4 　漿砌石壩膠結(jié)材料用混凝土

　　我省漿砌石壩所用膠結(jié)材料一般均為2 級配混凝土。根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL25 - 91）和《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定》（SD120 -84）的規(guī)定，混凝土標(biāo)號根據(jù)150mm 立方體試件28d 齡期的極限抗壓強(qiáng)度確定，強(qiáng)度保證率為80 %。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值采用（3）式計(jì)算。其混凝土標(biāo)號與強(qiáng)度等級的換算亦可簡化為強(qiáng)度單位換算，即將kgf/ cm² 換算為N/ mm² ，以符號C 表示，并說明設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度保證率為80 %。如漿砌石用標(biāo)號R100 的混凝土可改寫為強(qiáng)度保證率為80 %的C10 強(qiáng)度等級的混凝土。

3 　結(jié)語

　　混凝土標(biāo)號R 和強(qiáng)度等級C 的計(jì)算均與混凝土試件尺寸、設(shè)計(jì)齡期及強(qiáng)度保證率等三個(gè)因素有關(guān)。設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)檢人員應(yīng)掌握設(shè)計(jì)、施工規(guī)程、規(guī)范對所采用混凝土的試件尺寸、齡期、強(qiáng)度保證率的規(guī)定，才能正確計(jì)算混凝土的標(biāo)號、強(qiáng)度等級以及轉(zhuǎn)換關(guān)系。

原作者：程光化

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