同樣的配合比,為什么有的混凝土強度高而有的強度低?
工程實踐中,同樣的配合比,同樣的
原材料,有的混凝土強度高,有的強度低,總會有些離散性。
混凝土是由水泥、水、砂、石、外加劑以及摻合料等組成的一種多相非均質(zhì)混合材料。攪拌時攪拌的再均勻也不可能達(dá)到理想上的勻質(zhì),使強度完全均衡一致,即使是同一盤混凝土成型的試件,強度也是有差異的。這種變現(xiàn)在混凝土一定范圍內(nèi)強度的差異和上下波動稱之為混凝土強度的離散性。因此,混凝土強度是一個波動的范圍而不是某一個固定資產(chǎn)。如果強度值偏離平均值較大,就表明離散較大,反之離散較小。
(一)混凝土強度的正態(tài)分布
雖然混凝土強度高低不同,在一定范圍內(nèi)波動,有時也有個別試件的強度分布顯得雜亂無章,但多數(shù)試件的強度大部分情況下符合隨機變量的正態(tài)分布。正態(tài)分布曲線是一條類似鐘狀的左右對稱單峰曲線,是理想化的理論數(shù)學(xué)模型,雖然混凝土強度分布不能與正態(tài)分布完全一致,但非常接近。因此,在一般情況下,可以用正態(tài)分布理論去處理混凝土強度的問題。平均強度和標(biāo)準(zhǔn)差是兩個表示曲線特征的參數(shù),它們的數(shù)值決定曲線的位置和形狀,平均值只能給出強度分布在坐標(biāo)圖中的位置,是表示其“分散位置的量”,卻不能表示出離散性的大小?;炷翉姸确植急M管有些分散,但在一組數(shù)據(jù)中,總可以取接近分布中心的數(shù)值作為代表值,該組混凝土強度數(shù)據(jù)將分散分布在中心值附近。算術(shù)平均值是反映混凝土強度平均水平的一個量,是控制或評定混凝土質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo),但不是一指標(biāo)。平均強度相同的兩批混凝土的強度正態(tài)分布可能完全不同,可能其中一批強度集中,而另一批強度分布可能比較分散,這種離散性的大小無法用平均強度來表達(dá)。離散性表示混凝土強度的分散程度大小,通常用
標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)來表達(dá)。在我國,通常用標(biāo)準(zhǔn)差來表示離散性的大小,標(biāo)準(zhǔn)差大則強度較分散,其正態(tài)分布曲線較平坦,標(biāo)準(zhǔn)差小則強度較集中,其正態(tài)分布曲線高聳。
(二)如何控制混凝土強度的離散性
原材料的質(zhì)量、配合比設(shè)計、計量、攪拌、運輸、成型、養(yǎng)護及試驗誤差等諸多因素,每一道工序幾乎都可能引起混凝土強度的隨機波動。影響混凝土強度波動的因素可以分為三類,即原材料質(zhì)量、施工質(zhì)量及試驗誤差。其中試驗誤差在生產(chǎn)過程中不可避免的,在一定范圍內(nèi)可以看作是正常的隨機誤差,而原材料質(zhì)量和施工質(zhì)量是可以加以調(diào)整或消除的。
(1)控制混凝土原材料的質(zhì)量
對混凝土組成材料的質(zhì)量控制是控制混凝土強度波動的重要因素,尤其要注意水泥的選擇和質(zhì)量性能的控制,外加劑和摻合料的使用,砂、石骨料的種類、級配質(zhì)量波動。在生產(chǎn)中要關(guān)注水泥強度和砂、石含水率的波動,做到隨時觀察及時處理。
(2)混凝土施工過程中的質(zhì)量控制
混凝土施工過程是造成混凝土強度離散性的主要因素,它包括從施工開始至施工結(jié)束的各道工序,每一個工序的質(zhì)量好壞直接影響混凝土強度。因此,在生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格控制混凝土配合比,并注意計量誤差,混凝土攪拌要均勻;在運輸過程中保持罐體勻速轉(zhuǎn)動防止混凝土離析;混凝土澆筑后要充分振搗密實,養(yǎng)護要做到及時充分;注意拆模時間,防止結(jié)構(gòu)變形和裂縫的產(chǎn)生;冬期施工時要防止在臨界強度之前受凍。施工中各種施工條件的波動都可能引起混凝土強度的離散性變化,這些變化并不能完全包括在由試件強度計算出的標(biāo)準(zhǔn)差之中,也就是說有些影響因素在混凝土試件強度中沒有表現(xiàn)出來?;炷猎嚰c混凝土結(jié)構(gòu)存在很多差異,如混凝土試件與混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑、成型、振搗及養(yǎng)護分別在不同條件下進行,混凝土構(gòu)件振搗是否密實及養(yǎng)護條件不可能在試件強度中反映出來,而這些施工條件的波動又對結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強度影響很大,卻沒有反映在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的試件強度之中。把混凝土質(zhì)量控制貫穿到施工的全過程之中,是控制混凝土強度離散性的重要手段,采取相應(yīng)的管理制度和技術(shù)措施提高施工水平。
(3)控制試驗誤差
試驗過程中的儀器精度、試驗條件、操作方法以及不同人員的操作等等因素都會影響混凝土強度的離散性,幾乎每一試驗步驟都會產(chǎn)生試驗誤差。為了減小試驗誤差真實可靠地反映混凝土的強度,毫無疑問是試驗誤差越小越好,這樣才能使檢測的混凝土試件具有代表性。有時試驗誤差被包括在施工誤差之中而不被察覺和重視,卻在某種程度上對混凝土強度的試測結(jié)果產(chǎn)生一定影響,造成混凝土原本合格而被判為不合格,導(dǎo)致混凝土強度的誤判或錯判。
綜上所述,混凝土強度分布并完全符合正態(tài)分布,同一檢驗批的混凝土強度不但有高有低,有時還會相差很多,有時在很大范圍內(nèi)波動。僅僅依靠平均強度是不能準(zhǔn)確表達(dá)這一波動情況,應(yīng)采用混凝土的離散性指標(biāo)來綜合反映混凝土的強度,再利用數(shù)理統(tǒng)計方法來控制混凝土強度的波動,以生產(chǎn)出質(zhì)地均勻的混凝土,保證工程質(zhì)量。