1、混凝土強度標準差的概念及意義

商品混凝土的抗壓強度是檢驗混凝土質量是否合格的最重要的指標。抗壓強度最理想的結果是達到設計強度并留有一定合理的富余?？箟簭姸雀挥嗥?，達不到規范要求就會影響結構安全；抗壓強度富余偏高，一方面浪費成本，另一方面會使混凝土彈性模量增大，脆性加強，而且可能使混凝土水化熱提高，收縮加大，從而影響混凝土的耐久性。所以混凝土并不是強度越高，質量越好，過猶不及，不足或過多的富余強度對工程質量都是不利的。對商品混凝土公司來說，混凝土強度最重要的是穩定。穩定的混凝土強度一方面可以降低成本，另一方面可以更好地保證工程質量，對商混站來說可以起到內外兼修的效果。

衡量混凝土強度是否穩定的一個指標是標準差，另一個是變異系數。變異系數是標準差與抗壓強度的比值，反映的是單位強度的標準差，用于比較不同強度等級混凝土的標準差。所以控制好標準差，變異系數也會自然下降。一個商品混凝土攪拌站在其生產的每個環節都會產生質量的波動。只有科學嚴謹地對各環節進行管理，才能使標準差變小?；炷翗藴什钤谝欢ǔ潭壬戏从沉艘粋€商品混凝土攪拌站的管理水平。管理水平和技術水平越高，標準差越小。

在正常生產情況下，混凝土的強度是隨機分布的，大量研究表明，混凝土強度服從正態分布，分布曲線是以平均值為對稱軸的寬窄不同的山形曲線，分布曲線的寬窄反映了混凝土離散性的大小。曲線越窄，波動越小；曲線越寬，波動越大。

在配合比設計中，第一步要計算試配強度。試配強度的計算公式：fcu,0≥fcu,k＋1.645δ是由公式fcu,0≥fcu,k＋tδ得來。其中t是不同保證率時的概率度系數。表1是幾個不同保證率時的概率度系數的取值。

規程中的系數取1.645，就是為強度極限保證率達到95%而取的系數。如果有特殊工程，要求不同的強度保證率，可根據上表選取不同的概率度系數進行試配強度的計算。

在配合比設計時，如果一個商混站，不對強度標準差進行統計計算，設計時標準差按經驗取4，而實際標準差達到6，則試配強度計算公式中的概率度系數就打了折扣，成為1.645×4/6=1.09，對應的強度保證率只有85%。也就是說，有15%的混凝土強度達不到規范要求，影響工程質量。所以說，控制好標準差可以更好地保證工程質量。

另外，對于C30混凝土，根據GBJ107—87《混凝土強度檢驗評定標準》附錄中對商混站生產質量水平的劃分可知，管理科學、生產質量水平優良的商混站，其標準差可控制在3.5以下，而管理松散、生產質量水平差的商混站，其標準差可達到5.0以上。這樣，他們的試配強度分別為30＋1.645×3.5=35.8MPa，和30＋1.645×5=38.2MPa，假設他們使用的水泥的可利用強度為45MPa，對應的他們的水灰比分別為0.46×45/(35.8＋0.46×0.07×45)=0.56和0.46×45/(38.2＋0.46×0.07×45)=0.52。再假設他們每方混凝土用水量均為180kg，則他們的水泥用量分別為180/0.56=321kg和180/0.52=346kg。水泥用量的差別可達到346－321=25kg。如果水泥按每噸400元計算，可節約成本約10元，非常可觀。所以說控制好標準差可降低成本。

2、混凝土強度標準差的控制

既然控制好標準差對一個商混站來說，既可降低成本，又可提高工程質量，那么如何進行標準差控制？標準差控制關鍵在哪幾個環節？筆者根據多年的攪拌站工作經驗，總結了以下幾個方面供大家參考。

2.1配合比設計要細化

（1）分三個坍落度段設計配合比

現在商混站一般同強度等級混凝土分泵送和自卸兩個配合比。但泵送混凝土坍落度從130～220mm只用一個配合比的話強度的波動是很大的，所以將一個強度等級的混凝土分三個坍落度段來進行配合比設計，更能穩定混凝土的強度。例如：坍落度50～100mm一個配比，用于地面等自卸混凝土施工；坍落度110～160mm一個配合比，用于住宅樓基礎等易施工的泵送混凝土；坍落度170～220mm一個配合比；用于水下灌柱樁或高程泵送或鋼筋密集的墻板等較難施工部位的混凝土。必要時增加230～280mm免振自密實混凝土的配合比設計。

（2）掌握各原材料的特性與變化規律，根據原料的變化及時調整配合比。如使用特性不同，差別顯著的水泥應分別設計配合比；使用不同粒徑的石子也應按5～10mm，5～20mm，5～31.5mm分別設計配合比等。

2.2原料管理

2.2.1原料采購

首先，必須保證所采購原材料符合相關標準要求，這是底線，是保證混凝土質量的基礎；其次，在原料性價比相近的情況下不要經常更換生產廠家，以利于技術部門的原料管理及質量控制。

2.2.2原料使用

試驗室對各種進廠原料按標準要求的批次進行取樣并檢測，獲得原料的各相關指標并判定其是否合格，這是原料使用的基礎；另外也不要希冀原料一成不變。首先，原料的變化是客觀存在的，其次，一種原料只選一家供應商也不利于采購部門與其進行價格談判。所以試驗室還要在長期的工作中逐漸熟悉掌握不同來源原料的特性及與其它原料的相容性，并根據原料的變化對配合比進行動態調整，以達到質量的穩定。

以水泥為例，不同廠家水泥，在強度富余，穩定性，凝結時間，標準稠度用水量，與粉煤灰、礦粉等摻合料相容性，與化學外加劑適應性等方面均有差異。試驗室不僅對水泥要按批次檢測，還應對常用水泥的質量定期進行評定，計算其平均強度和標準差，這樣不僅可以更科學地比較不同廠家水泥的優劣，而且在進行配合比設計水灰比計算時可以將水泥的強度fce按已統計的該家水泥強度平均值減去1.645倍的標準差計算，這樣就可以有效利用一部分水泥富余強度，避免浪費[1]。水泥凝結快的，可在外加劑復配時多摻緩凝或保坍組分，以保證達到相同工作性時混凝土的用水量基本不變。與礦物摻合料適應性好的水泥，可多摻些礦粉或粉煤灰，摻量范圍可取相關規范的上限；更換成與礦物摻合料適應性不很理想的水泥時，就得相應減少摻合料摻量，摻量范圍取相關規范的下限，才能保證混凝土28天強度相差不多，有效減小標準差。水泥與化學外加劑的適應性差別顯著，更換水泥時，外加劑組分也應調整，否則水泥與外加劑的適應性不好，減水率達不到，如果操作室是用水來調整原來的坍落度的，這樣水灰比摻量也要稍有提高，才能保證在不增加用水量的情況下達到預期的坍落度，保證水灰比穩定。而對于不加外加劑的低強度等級混凝土就得增加水泥用量或者減少摻加量來抵消用水量的增加，達到強度穩定。

2.2.3配料過程

設計再好的配合比，只有被準確無誤地執行才能達到預期的效果。配料過程應注意以下三個方面：

（1）生產設備應定期維護、保養和檢定，以保證計量誤差在規定的范圍，避免因誤差過大引起質量波動。

（2）下料口配備攝像頭，監測攪拌機的電流，操作人員的熟練操作、經驗和工作責任心都可避免因砂石含水率變化導致的出機坍落度的波動，從而保證實際用水量的穩定。

（3）攪拌時間：高強度等級混凝土由于粉料多、外加劑多且具有一定的粘稠性，應適當延長攪拌時間，這樣才能保證生產的混凝土勻質性好。否則，混凝土不均勻，取樣沒有代表性，也將導致標準差變大。

對以上所有變化所做調整恰當與否的檢驗，一方面在于過程監測即混凝土的取樣，另一方面在于結果控制即混凝土的28天抗壓強度。

由于取樣是過程監測，屬事前調整，具有重要意義。取樣時應關注以下幾點：

（1）嚴格按相關標準規范的要求頻次進行取樣，配合比改變時應再次取樣，積累豐富的數據以便再有類似調整時查尋。

（2）取樣時首先目測混凝土狀態，是否有良好的和易性、粘聚性，再測量混凝土的出機坍落度是否符合合同要求。工作狀態不好，可能是骨料粗細、粒徑、級配發生變化，對砂率作適當調整一般即可解決。坍落度不符合要求，要分析是骨料含水率變化還是水泥或外加劑的原因導致，應“對癥下藥”地去解決。

（3）取樣后應取得此盤混凝土的配料記錄，并根據事先測得的砂含水率計算每方混凝土的用砂量、用水量是否能與理論配合比相吻合。砂石含水率變化導致混凝土變稀變稠時，操作室應將用水量與用砂量同時調整才能保證混凝土的容重不變。

（4）對配料記錄還應查看配合比使用是否有誤，配料誤差是否在允許的范圍內。超出范圍時一方面可幫助生產線發現潛在故障，另一方面利于后期強度結果異常時進行原因分析。

（5）取樣時還應對混凝土的實際容重進行測量，以判斷其與理論容重的誤差是否在2%的范圍。實際容重與理論容重的比值小于0.98時，用戶虧方，另一方面相當于每方混凝土水泥實際用量增加至少(1/0.98－1)×100%=2.04%，強度增加；同理，實際容重與理論容重的比值大于1.02時，攪拌站虧方，同時相當于每方混凝土的水泥用量減少(1-1/1.02)×100%=1.96%，導致強度偏低，這是攪拌站最應該避免的。

混凝土標養28天的抗壓強度是我們要控制的最終結果，也是標準差計算的基礎輸入數據。將不同強度等級混凝土的28天強度輸入EXCEL表格，可自動動態計算平均值、標準差。每天將抗壓強度輸入表格，可隨時看到標準差控制的結果，利用這個結果再指導配合比設計，生產控制。還可將強度結果給出U—R控制圖，以科學地判斷混凝土生產是正常還是異常，及早采取預防及糾正措施，更好地控制強度穩定。

另外，控制質量穩定，減少強度波動，還是一個全員參與的過程。公司還應對各相關崗位人員進行培訓，使其知道控制標準差的意義，頭腦中有控制標準差的意識，并把這種意識自覺地帶入工作中，減少工作中人為因素的改變，客觀因素的每個變化都能及時互相溝通，采取相應的調整措施，以達到最終的質量穩定。

3、結語

商品混凝土攪拌站在對原料、配比及生產過程進行控制與管理的過程中，應始終貫穿著減少質量波動，降低質量標準差的思想意識。細節決定成敗，管理上不放過每一個細微之處，做到一切盡在掌握之中，才可以在激烈的市場競爭中提升自己的生命力，使自己立于不敗之地。

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