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   混凝土生產(chǎn)過程中的質(zhì)量特性分析

                王駿，楊兆鎖，李志武，李國民

  （江蘇省南通四建集團(tuán)有限公司，南通，226200）

【關(guān)鍵詞】：混凝土，影響因素，預(yù)防措施，綜合控制

0 引言

   工程中混凝土質(zhì)量的好壞直接影響著整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，在整個(gè)工程中占有非常重要的地位，然而影響混凝土特性的非常多并且相互之間存在著復(fù)雜的相關(guān)性。因此，研究混凝土的特性具有非常大的意義，研究國內(nèi)外的研究表明：對于混凝土的研究主要集中在于通過試驗(yàn)的手段來研究混凝土的強(qiáng)度、裂縫、徐變以及外加劑對于混凝土特性的改善情況，將試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際的工程，然后從生產(chǎn)的角度來分析原材料的選擇、配方的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制、運(yùn)輸交付等影響混凝土特性的因素，也有助于改善混凝土的某些特性，并且在工程中的取得了較好使用效果。

    混凝土在水化、凝結(jié)和硬化的階段中經(jīng)歷了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，而通過研究其變化過程，起到了很好地控制其質(zhì)量的目的，但未達(dá)到最佳的程度，在混凝土的生產(chǎn)過程中，在原材料的選用、配合比的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的控制以及運(yùn)輸交付等具體的領(lǐng)域仍然存在著這樣或那樣的問題。

1.1 原材料存在質(zhì)量問題

混凝土中原材料的好壞和選配是否恰當(dāng)直接影響著混凝土工程的質(zhì)量,因?yàn)樵牧线x用不當(dāng)將導(dǎo)致混凝土工程產(chǎn)生質(zhì)量缺陷或裂縫，直接影響著整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量?；炷烈虿牧线x用不當(dāng)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷或裂縫，一般認(rèn)為是因?yàn)榛炷敛牧献冃问芗s束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強(qiáng)度的緣故。而材料選配不當(dāng)?shù)某Ｒ娨蛩赜校核噙^期或品種選用不當(dāng)；水泥、骨料含有過量有害物質(zhì)；水泥水化熱過高；外加劑使用不當(dāng)?shù)鹊?。其?骨料中含過量雜質(zhì)最為普遍,骨料占混凝土總體積70%以上，混凝土質(zhì)量除與水泥品質(zhì)有關(guān)外，也與骨料中雜質(zhì)含量有密切關(guān)系。

1.2 配方設(shè)計(jì)不當(dāng)

混凝土配合比是進(jìn)行生產(chǎn)的依據(jù)，直接關(guān)系到混凝土的性能和生產(chǎn)成本，是混凝土質(zhì)量控制的核心部分。混凝土的配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級、混凝土的耐久性，及工程的結(jié)構(gòu)部位、運(yùn)輸距離、施工方式等來確定原材料的品種、規(guī)格及拌和物的坍落度等性能?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)一般依據(jù)GB/T55-2000《普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》中所闡述的鮑羅米公式進(jìn)行，以及國家標(biāo)準(zhǔn)《GB50204混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》，并結(jié)合試配確定決定最佳配合比。而現(xiàn)代混凝土的設(shè)計(jì)已在追求耐久性的設(shè)計(jì)、最經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化,同一個(gè)配合比在相同強(qiáng)度等級、不同的澆筑部位的施工方法并不完全適用，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。如一般的泵送混凝土配合比，其為了可泵性一般都為富漿混凝土，但若此配合比用在樁基、立柱或路面等部位時(shí)，因漿量較多，容易在混凝土表面形成浮漿層，影響澆注物質(zhì)量。

1.3 計(jì)量存在誤差

生產(chǎn)計(jì)量的誤差可分為系統(tǒng)誤差和非系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差是由于生產(chǎn)控制軟件和傳感器的精密度和靈敏度所造成。一般來講，系統(tǒng)誤差可通過配制合適的傳感器并調(diào)節(jié)控制軟件的參數(shù)來使誤差小于規(guī)定的范圍，而非系統(tǒng)誤差主要是在原材料稱量過程中，傳感器外界影響而反饋信息存在一定的偏差，其體現(xiàn)為，在稱量過程中由于機(jī)械的振動(dòng)傳輸，使得稱量器產(chǎn)生抖動(dòng)，影響傳感器的信息正確反饋。

1.4 運(yùn)輸過程產(chǎn)生的質(zhì)量問題

混凝土的運(yùn)輸，特別是對預(yù)拌混凝土的運(yùn)輸，因?yàn)榛炷翉念A(yù)拌完成后到澆筑現(xiàn)場有一定的距離，而這段運(yùn)輸時(shí)間往往是控制混凝土和易性的關(guān)健，同樣其亦受一定的隱患因素制約。高溫天氣混凝土攪拌車溫度高，混凝土水化加快，容易給人造成錯(cuò)覺混凝土坍落度損失大。

1.5 混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

混凝土交付澆注后的養(yǎng)護(hù)問題，亦是影響混凝土澆筑物質(zhì)量的因素之一?；炷翉纳a(chǎn)、施工、養(yǎng)護(hù)、硬化是一系列的全過程。隨著混凝土施工技術(shù)的發(fā)展,混凝土施工全過程質(zhì)量控制的觀點(diǎn)已被普遍接受,混凝土養(yǎng)護(hù)作為混凝土澆注過程很重要的程序和環(huán)節(jié),也應(yīng)有好的設(shè)計(jì)和施工,并且每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制都應(yīng)落到實(shí)處。混凝土養(yǎng)護(hù)措施主要有噴霧和流水養(yǎng)護(hù)。

2.1 混凝土因所用原材料存在質(zhì)量問題的解決措施

首先要對粗細(xì)骨料在使用前應(yīng)進(jìn)行雜質(zhì)檢驗(yàn)，從料堆取樣部位應(yīng)均勻分布，抽大致相等的8～15份組成樣品。檢測方法和依據(jù)見混凝土用碎石或卵石、砂的質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)定。其次要控制好二次污染問題，應(yīng)避免骨料堆場受油污、泥漿水等污染，嚴(yán)禁在曾堆放過生石灰的場地上堆放砂石等骨料。

混凝土的強(qiáng)度主要由水泥漿的強(qiáng)度、水泥漿與骨料界面的粘結(jié)強(qiáng)度、骨料顆粒強(qiáng)度決定。水泥漿將骨料牢固地粘結(jié)成整體，對水泥的質(zhì)量控制除了按相關(guān)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等控制，還須注意五大類水泥各自的特點(diǎn)，決定了其適用環(huán)境。針對不同的工程情況、氣候情況，選擇合適的水泥品種是獲取優(yōu)質(zhì)混凝土的一個(gè)前提。

混凝土除了強(qiáng)度達(dá)到要求外還需要適宜的和易性?，F(xiàn)代混凝土的和易性很大程度是在高效外加劑作用下反映出來，實(shí)質(zhì)上是水泥與高效外加劑的相容性問題，兩者相容性好則可獲得低用水量大流動(dòng)性且經(jīng)時(shí)損失小的效果。影響外加劑與水泥相容性主要因素是水泥中C3A等礦物組成的含量及形態(tài)等因素。因而水泥品種不同，將影響減水劑的減水、增強(qiáng)效果，其中對減水效果影響更明顯。水泥礦物組成、摻和料、調(diào)凝劑、堿含量、細(xì)度等都將影響減水劑的使用效果，如摻有硬石膏的水泥，對于某些摻減水劑的混凝土將產(chǎn)生速硬或使混凝土初凝時(shí)間大大縮短，其中萘系減水劑影響較小，糖蜜類會(huì)引起速硬，木鈣類會(huì)使初凝時(shí)間延長。因此，同一種減水劑在相同的摻量下，往往因水泥不同而使用效果明顯不同，或同一種減水劑，在不同水泥中為了達(dá)到相同的減水增強(qiáng)效果，減水劑的摻量明顯不同。在某些水泥中，有的減水劑會(huì)引起異常凝結(jié)現(xiàn)象。為此，當(dāng)水泥可供選擇時(shí)，應(yīng)選用對減水劑較為適應(yīng)的水泥，提高減水劑的使用效果。當(dāng)減水劑可供選擇時(shí)，應(yīng)選擇施工用水泥較為適用的減水劑，為使減水劑發(fā)揮更好效果，在使用前，應(yīng)結(jié)合工程進(jìn)行水泥選擇試驗(yàn)。每種外加劑都有適宜的摻量，即使同一種外加劑，不同的用途有不同的適宜摻量。摻量過大，不僅在經(jīng)濟(jì)上不合理，而且可能造成質(zhì)量事故。

2.2 混凝土配方設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)念A(yù)防措施

故混凝土配合比的設(shè)計(jì)要從澆筑物和施工方法兩方面需求出發(fā)，按最大級配密實(shí)度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足施工條件的情況下盡量減少砂漿量，在混凝土粘性不足以影響施工的情況下，盡量減少用水量，用減水劑調(diào)節(jié)混凝土流動(dòng)性，這樣既可減少浮漿層，又可減少混凝土塑性收縮，這就需通過大量的試配來驗(yàn)證。而配合比在生產(chǎn)應(yīng)用中亦要根據(jù)原材料的變化、天氣情況、施工情況等等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.3 混凝土生產(chǎn)中計(jì)量誤差的預(yù)防措施

要克服這種隱患必須對生產(chǎn)稱量系統(tǒng)保持時(shí)刻關(guān)注，牢固各種物料稱的支架，減少與振動(dòng)設(shè)備對其產(chǎn)生的影響，對粉料稱和攪拌機(jī)配置合適的氣體回流管，并保持其暢通，這樣生產(chǎn)計(jì)量的原材料才能嚴(yán)格按配方執(zhí)行，才能得到有效控制。

2.4 混凝土運(yùn)輸過程產(chǎn)生的質(zhì)量問題的預(yù)防措施

在混凝土運(yùn)輸過程中，車鼓保持在每分鐘約6轉(zhuǎn)，并到工地后保持?jǐn)嚢柢嚫咚俎D(zhuǎn)動(dòng)四至五分鐘，以使混凝土澆筑前充分再次混和均勻，如遇坍落度有所損失，可后摻一定的外加劑以達(dá)到一定的效果。

2.5 混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的質(zhì)量問題的預(yù)防措施

通過試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)：干縮引起表面裂縫一般僅數(shù)厘米深度，主要靠養(yǎng)護(hù)解決，引起表面拉應(yīng)力的溫度因素有：氣溫變化、水化熱和初始溫差。氣溫變化主要有：氣溫驟降、氣溫年變化和日變化，特別是混凝土澆筑初期內(nèi)部溫度較高時(shí)尤應(yīng)注意表面保護(hù)。在混凝土表面覆蓋塑料薄膜或濕麻包袋等，緊貼混凝土表面起到隔溫效果，是防止表面裂縫的最有效措施。

混凝土廣泛應(yīng)用于建筑、交通、水利等工程建設(shè)中,是工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其質(zhì)量直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量，通過分析影響混凝土質(zhì)量的因素找到了問題所對應(yīng)的解決措施，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了指導(dǎo)，還需要實(shí)際的工程加以驗(yàn)證。

 城建中心對本工程的質(zhì)量十分重視,對混凝土從材料源頭上控制,在施工過程中控制,在后期養(yǎng)護(hù)中控制,把握好每一個(gè)環(huán)節(jié),確保本工程混凝土的質(zhì)量，進(jìn)一步證明了相應(yīng)防范措施的有效性。

3.1 工程概況

濱江路北起越江路，南至疏港公路，規(guī)劃為南通市區(qū)西快速干道，同時(shí)又是沿江高等級公路南通市區(qū)段的一個(gè)重要組成部分。并將路本次設(shè)計(jì)路段為從越江路—中遠(yuǎn)路，路段程度約為3.193公里；規(guī)劃道路寬度為50米。道路與相交道路交叉除人民西路、越江路交叉口按立體交叉設(shè)計(jì)，其余均為平面交叉考慮。施工范圍包括道路、橋涵、雨污水、綠化、照明、給水、道路標(biāo)志標(biāo)線等相關(guān)內(nèi)容。

3.2 混凝土質(zhì)量的控制實(shí)施

本工程混凝土質(zhì)量控制的實(shí)施主要針對以上所提出的五種解決措施，分層次、分階段的實(shí)施，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.2.1 原材料

原材料是組成混凝土的基礎(chǔ),原材料品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到混凝土質(zhì)量的好壞,因此首先要把好原材料質(zhì)量關(guān)。

水泥的強(qiáng)度和體積安定性直接影響混凝土的質(zhì)量。水泥的強(qiáng)度上下波動(dòng),混凝土的強(qiáng)度就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化;水泥的體積安定性差,就會(huì)使混凝土產(chǎn)生膨脹性裂縫。因此,要選擇好水泥品種,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),大水泥廠生產(chǎn)的水泥質(zhì)量比較穩(wěn)定可靠。

黃砂最關(guān)鍵的是細(xì)度模數(shù)和含泥量,砂子太細(xì)或含泥過多,會(huì)增加混凝土的干縮裂縫。另外,砂石中含泥量高,不僅 影響 混凝土的強(qiáng)度,而且影響抗凍性、抗?jié)B性和耐久性。因此,混凝土最好采用中粗砂,且含泥量和有機(jī)質(zhì)的含量必須滿足規(guī)范要求。

 石子主要控制好級配、針片狀含量和壓碎值。經(jīng)調(diào)研, 目前好多混凝土廠家的石子級配都不是很好,因此,如何確保石子級配連續(xù),且在生產(chǎn)中切實(shí)可行,還值得進(jìn)一步探討研究 。

現(xiàn)在各地區(qū)主要使用商品混凝土,選擇商品混凝土廠家也是一件很重要的事情。根據(jù)體會(huì),一定要選擇信譽(yù)好的,設(shè)備比較先進(jìn)的混凝土廠家,同時(shí)必須到現(xiàn)場對原材料進(jìn)行定期和不定期的檢查。

3.2.2 配合比

水灰比、單位用水量和砂率是混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)基本參數(shù),它們與混凝土各項(xiàng)性能之間有著非常密切的關(guān)系。確定這三個(gè)基本參數(shù)的基本原則是:在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上,確定混凝土水灰比,在滿足混凝土施工要求的和易性基礎(chǔ)上,確定混凝土單位用水量,砂在骨料中的數(shù)量應(yīng)以填充石子空隙后略有富余的原則來確定。

本工程對配合比十分重視,在使用前均進(jìn)行現(xiàn)場試配,然后根據(jù)試配結(jié)果來選擇確定配合比。當(dāng)然,在施工實(shí)踐中必須注意到配合比控制也是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程,不是一成不變的,要及時(shí)了解原材料狀況的動(dòng)態(tài)信息,還要注意天氣和季節(jié)的變化,要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和修改施工配合比。

3.2.3 混凝土生產(chǎn)

混凝土生產(chǎn)過程中要注意兩個(gè)問題 :

計(jì)量設(shè)備:混凝土攪拌站計(jì)量設(shè)備應(yīng)定期校驗(yàn),保證準(zhǔn)確,特別是外加劑計(jì)量。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),存在不少問題。由于計(jì)量不準(zhǔn),導(dǎo)致混凝土坍落度不穩(wěn)定,甚至長時(shí)間不凝固,個(gè)別情況甚至造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

攪拌時(shí)間:混凝土的生產(chǎn)攪拌時(shí)間長短與混凝土的強(qiáng)度和均勻性有關(guān),應(yīng)從多次試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中選擇最佳攪拌時(shí)間。攪拌時(shí)間太短或太長都會(huì)對混凝土的勻質(zhì)性產(chǎn)生極大影響。

3.2.4 混凝土運(yùn)輸

混凝土在運(yùn)輸過程中,特別是長距離運(yùn)輸或在鬧市區(qū)運(yùn)輸,受到運(yùn)輸機(jī)械、氣候條件、 交通 狀況等因素的影響,在此過程中如出現(xiàn)意外(如長時(shí)間堵車)或不規(guī)范行為(如往混凝土內(nèi)加水),混凝土的質(zhì)量就會(huì)受到影響。因此,要加強(qiáng)混凝土運(yùn)輸過程中的控制和管理。為防止混凝土誤送或超過初凝時(shí)間到達(dá)工地,必須建立嚴(yán)格的收發(fā)制度。本工程要求混凝土出廠時(shí)要出具詳細(xì)的發(fā)料單據(jù),填好收料單位、工程名稱、混凝土強(qiáng)度等級、坍落度、發(fā)車時(shí)間等 內(nèi)容 ,運(yùn)至現(xiàn)場后要嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收程序,填寫到達(dá)時(shí)間及驗(yàn)收人,并做塌落度試驗(yàn),對于不符合要求的混凝土堅(jiān)決拒收。

3.2.5 混凝土澆注

混凝土澆注對混凝土質(zhì)量也有很大影響,在澆注過程中,特別應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①模板支設(shè)，模板支架要穩(wěn)定牢固,模板接縫要嚴(yán)密,要清除模板表面的灰漿等垢物,刷好隔離劑,以防支架失穩(wěn)、跑模漏漿等。②振搗:混凝土采用插入式振搗棒振搗時(shí),要快插慢拔,振搗時(shí)間控制在20～30ｓ,待出現(xiàn)泛漿或混凝土不下沉?xí)r即可停止振搗。混凝土振搗應(yīng)連續(xù)、均勻,不得少振、漏振和過振。少振、漏振會(huì)引起混凝土不密實(shí),甚至出現(xiàn)空洞等；過振會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生泌水和分層離析現(xiàn)象。混凝土澆筑后1～1.5ｈ,有條件的工地可對混凝土進(jìn)行二次復(fù)振,復(fù)振可提高混凝土強(qiáng)度10%左右,同時(shí),復(fù)振還可以使混凝土二次液化以愈合構(gòu)件的早期微裂縫。③抹壓:混凝土的抹平壓光也很重要,直接影響表面混凝土的外觀質(zhì)量。抹壓應(yīng)在混凝土初凝后、終凝前進(jìn)行,抹壓太早起不到消除裂紋的效果,抹壓太遲則操作困難或甚至無法操作,因此一定要把握好火候,第一遍為普通抹壓,第二遍應(yīng)重點(diǎn)尋找裂縫,抹壓時(shí)用木抹子拍打,產(chǎn)生振動(dòng)壓力,使混凝土再次液化,愈合裂縫。

3.2.6 養(yǎng)護(hù)

混凝土成型后的養(yǎng)護(hù)也直接影響混凝土的質(zhì)量?；炷两K凝后,水泥還在繼續(xù)水化,混凝土強(qiáng)度在不斷增長。因此,必須及時(shí)覆蓋灑水,使混凝土表面保持足夠潤濕,避免混凝土表面因干燥而產(chǎn)生干縮裂縫。特別要注意混凝土的早期養(yǎng)護(hù)、夏季養(yǎng)護(hù)、冬季養(yǎng)護(hù)和位于通風(fēng)口部位的混凝土養(yǎng)護(hù)。

3.2.7 試件制作

混凝土試件在一定程度上反映了混凝土實(shí)體的強(qiáng)度,也是混凝土進(jìn)行質(zhì)量評定的主要依據(jù),因此,混凝土試件必須認(rèn)真制作,妥善養(yǎng)護(hù)。一方面,如果混凝土試件制作馬虎,不注意養(yǎng)護(hù),則容易導(dǎo)致混凝土試件不合格,而實(shí)際上混凝土實(shí)體強(qiáng)度是滿足要求的,從而帶來不必要的麻煩。另一方面,制作試件也不能弄虛作假,結(jié)果混凝土試件是合格了,但混凝土實(shí)體質(zhì)量到底如何很難確定,容易造成工程質(zhì)量隱患。因此,制作試件一定要認(rèn)認(rèn)真真,實(shí)事求是,工地試驗(yàn)室的建設(shè)也不能馬虎隨便,特別是在冬天,養(yǎng)護(hù)條件太差很容易造成混凝土試件的不合格。

本文在綜合分析前人研究以及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡述了混凝土生產(chǎn)過程中在原材料、配合比、計(jì)量誤差、混凝土運(yùn)輸以及養(yǎng)護(hù)階段等方面存在的問題，并且針對性的提出了解決的措施，同時(shí)結(jié)合具體工程實(shí)際進(jìn)行了分析驗(yàn)證，并提出綜合控制的觀念，為混凝土在工程的實(shí)際應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)，然而要對混凝土的特性有比較客觀、正確的認(rèn)識(shí)，還有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

同時(shí)，本文的研究也為進(jìn)一步提高混凝土質(zhì)量開辟了新的研究思路，展望未來的研究方向可知，要獲得優(yōu)質(zhì)的混凝土還必須要在整個(gè)生產(chǎn)過程貫徹全面的質(zhì)量管理（P、D、C、A循環(huán)），全面研究每個(gè)階段混凝土特性的特點(diǎn)，研究每個(gè)影響因素和混凝土每個(gè)主要特性之間的非線性關(guān)系并進(jìn)一步建立起相對應(yīng)的模型，從而達(dá)到進(jìn)一步控制和改善混凝土性能、降低成本、并最終提高建筑結(jié)構(gòu)性能的要求。