在合理確定配制強(qiáng)度的基礎(chǔ)上確定最佳水灰比、單位用水量以及適當(dāng)砂率是混凝土配合比設(shè)計(jì)的核心所在。盡管《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2000)提供了許多理論依據(jù)，但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)差σ、砂率β 、單位用水量mw0 這些重要參數(shù)，卻只是一個(gè)原則性的概數(shù)，而非準(zhǔn)則性的指標(biāo)。
我們將根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2000)進(jìn)行的試配試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)可供配合比設(shè)計(jì)時(shí)參考使用。
1 配制強(qiáng)度公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ的對(duì)比公式fc28=(C/W-B)
為了保證配制強(qiáng)度的可靠性，我們一般在fcu.o與fc28二者中取較大值作為擬定的配制強(qiáng)度，以達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度保證率。一般來說，σ值在沒有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)之前，我們參照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50204—2002)的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行選用。根據(jù)歷年來強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)評(píng)定資料結(jié)果，從試件強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)出來的標(biāo)準(zhǔn)差σ的實(shí)際值較配制時(shí)按GB50204-2002相關(guān)規(guī)定選用的σ值均有不同程度的減小；而在公式fcu.o≥fcu.k+1.645σ中fcu.o 是個(gè)定值，σ減小，但fcu.o并未減小，相反還得到了一定程度的增大。因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)公式是基于混凝土強(qiáng)度保證率為95%之上的，故t值取1.645，這種結(jié)果反而表明我們的施工質(zhì)量水平有了提高，也就是t值出現(xiàn)了變化所致。保證率P與概率t的關(guān)系，我們可通過標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線方程
得出。σ應(yīng)由25組以上試壓結(jié)果通過
計(jì)算得出。配制工作通常在σ無可靠資料的情況下按表1經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取。
表1的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值是根據(jù)GB50204—2002初選值配制出的混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)評(píng)定資料得到的，并結(jié)合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55—2000)有關(guān)σ的選用規(guī)定進(jìn)行確定的。它既防止了σ值偏低以致降低混凝土強(qiáng)度的實(shí)際可靠度，又防止了σ值偏高造成配制強(qiáng)度過高。
2 水灰比的合理選擇
根據(jù)水灰比定律，即在材料品種相同的條件下，混凝土強(qiáng)度隨水灰比的增大而降低，其變化規(guī)律呈曲線關(guān)系，而混凝土強(qiáng)度與灰水比的變化規(guī)律呈直線關(guān)系，見圖1，2。
在關(guān)系曲線未建立之前，我們可采用JGJ55—2000提供的計(jì)算公式：
式中 αaαb——回歸系數(shù)
fce——水泥28 d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(MPa)。
回歸系數(shù)αa和αb隨所用材料的品種及質(zhì)量不同而異，因此在試驗(yàn)條件許可下，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際使用材料通過試驗(yàn)求出。當(dāng)缺乏試驗(yàn)條件時(shí)，可參照規(guī)程有關(guān)數(shù)據(jù)：碎石混凝土，αa取0.46，αb取0.48；卵石混凝土，αa取0.07，αb取0.33。對(duì)fce的選取，規(guī)范中指的是水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值，但通常情況下施工單位難以做到提前28d送檢，因此為不耽誤工期，大多以3d強(qiáng)度或快測(cè)強(qiáng)度推定28d強(qiáng)度。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，這種作法極為普遍而又客觀合理，因此在新規(guī)程5.0.3第2條中予以確認(rèn)。
根據(jù)實(shí)測(cè)水泥28d強(qiáng)度的結(jié)果來看，不同水泥廠水泥富余系數(shù)均不盡相同，同一水泥廠相同品種水泥在不同時(shí)期也存在一定程度的差異，并存在較大的偏高標(biāo)準(zhǔn)值的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)個(gè)別實(shí)測(cè)強(qiáng)度超過相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的情況。同時(shí)大部分施工企業(yè)為節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用和避免工作繁瑣，不能嚴(yán)格按施工檢驗(yàn)程序送檢，一般一個(gè)單項(xiàng)工程僅在開工前進(jìn)行一次原料檢驗(yàn)。若僅以這一次送檢結(jié)果作為整個(gè)工程的材料質(zhì)量指標(biāo)，特別是較大偏高標(biāo)準(zhǔn)值以至超強(qiáng)度等級(jí)的強(qiáng)度實(shí)測(cè)值作為依據(jù)的話，就有點(diǎn)以偏概全了。因此我們將此次檢測(cè)結(jié)果僅作為一個(gè)參考性的指標(biāo)，在實(shí)際配合比設(shè)計(jì)時(shí)宜按0．7～0．9的系數(shù)加以折算修正，目的是既考慮到水泥富余系數(shù)的變化，又考慮到不使折減值低于標(biāo)準(zhǔn)值以致影響合格判定。例如某品種32.5級(jí)的水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值為42.8MPa，按0．7的系數(shù)折算修正后為30.0MPa，此值未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)值，顯然與實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果不吻合。故宜取0.8或0.9的系數(shù)修正，即修正值為34.2MPa或38.5MPa。
水灰比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度及耐久性，在一定范圍內(nèi)，水灰比越小，強(qiáng)度越高，耐久性越好，但水泥用量大，提高成本，并使混凝土在硬化過程中增大水化熱及收縮值。因此，確定水灰比的原則是，在滿足強(qiáng)度及耐久性的要求下，盡可能選用較大的水灰比。