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

  : 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?;炷翉?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
  21  《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
 
  (1) 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“fcu”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“fuc ,k”表示, 其中k 是標(biāo)準(zhǔn)值的意思。
 
 ?。?) 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 ,kf cu ,15 - 11645σfcu 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fcu ,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。
      fcu ,kf cu ,15 (1 – 0.842σf 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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