拌和物的质量控制技术.doc

如何加强预拌混凝土生产中的质量控制李玉琳 渣强河北廊坊泳利混凝土有限公司 河北香河三强集团建筑公司渣强简介： 一、2000年、中建华江混凝土有限公司厦门分公司，任试验室主任。二、2010年、唐山冀东混凝土有限公司深州分公司、唐山冀东混凝土有限公司阜新分公司，任生产技术部部长、总工。文章摘要：预拌混凝土是建筑结构施工中使用的最大宗的结构性材料，从混凝土拌和物原材料的选用，到如何根据每种材料的基本性能进行配合比设计；从计量搅拌到和易性满足施工要求，以及运输泵送过程的质量保证，是预拌混凝土生产单位的的责任，也是保证建筑施工使用的前提条件，所以加强预拌混凝土生产技术质量控制工作尤为关键和重要。为避免28天后才能知道抗压强度是否满足设计要求的“死后验尸”弊病，根据混凝土水灰比与强度之间的因果关系，利用微机计量管理的准确性和严谨性，检查每一车拌和物实际投入的总水量与胶凝材料总量的搅拌记录，这样可以及时的对“不合格”的拌和物进行有效的处理，收到很好效果。Article abstract: ready-mixed concrete is used in the construction of the largest structural materialsin building structure, from the concrete mixing content selection of raw materialsandhow to designitaccording to the basic properties of each material; From measuring mixing to workabilityandmeetingthe construction requirements, quality assurance and transport pumping process, it is the responsibility of the ready-mixed concrete production unit,itis also the prerequisite of the construction use condition, so to strengthen the ready-mixed concrete production technology especially for the quality controlis thekey and important. To avoid knowingwhether the compressive strengthmeet the design requirements of after the death of the autopsy illsafter 28 days, according to the concrete water-cement ratio and the strength of the causal relationship,Using the computer metering management accuracy and rigor,Tocheck each car for actual mixing content of total water amount and sum of gelled material mixing records,thereforewe can timelymakethe unqualified mixing contentforeffective treatmentandreceive a good effect.一、组成材料的客观事实现在水泥产品本身的细度过细是个不争的事实，骨料粒形差异又是个买方市场不能左右卖方市场的“尴尬”现象，再加之设计(包括监理单位和监督单位)为满足业主“需要”而过分要求的“强度”的保证，甚至认为建筑物结构的寿命（这里没有耐久性的概念）与安全，是和“强度”成正比的关系。在市场因素起决定性作用的建安市场，这些“不协调”的现实真是很难让“客户”从容的解决一些客观存在的实际问题。但是所有 “被委托者”对建筑物即业主，要承担着“质量”终身负责的责任（责任就是完成做好份内的“事情”和承担由于自己份内工作做的不到位而造成损失的承担）。虽然“客户”是上帝，但是在“经济”问题上，有时候可能就会反过来了。一般处在中间位置的混凝土拌和物的直接提供者（搅拌站），会受来自上下方面的“压力”或是“无奈”。但做好自己应该做的是最重要的，原则上就是各负其责，各把其关。尽管材料的“不尽人意”，也不能是混凝土拌和物质量“不合格”的理由，因为混凝土是一个相对有很高技术含量的，且是人工合成的结构性的材料，配合比的设计一定要做到：科学性、合理性、保证性和结构的耐久性。水泥一直是大家关注的焦点。大家都对水泥的细度问题有看法，不管是对强度的影响，还是裂缝的“根源”，修改标准规定下限值不得小于百分之几，如5%，应该不会有原则性的分歧。至于水泥的矿物组成比例和混合材的量值，只要符合水泥产品标准中的指标值也不应该是大的影响因素。以现在的生产关系，搅拌站是购买的现成“产品”，至于这个产品是否适合于你的生产所用？是否能与所用的其他材料“共伍”？则应该是使用者的水平和能力的事情。当然我们希望水泥的生产要考虑使用者的“需求”。毕竟太“复杂”了。这个“复杂”是混凝土自身性能的复杂，是环境条件因素影响的复杂，还有是施工使用混凝土的综合管理能力的复杂性。同样不能面面俱到。其实我国水泥的品种还是很多的，可以有各种用途的品种。最起码80年代初刚使用预拌混凝土时，一般搅拌站都有两种水泥，一种是普硅525#（现在的P.O42.5MPa），一种是矿硅425#（现在的P.S.A32.5MPa），525#水泥生产C40以上强度等级的混凝土，即使是90年代初期个别工程使用C60的混凝土，也是使用525#水泥和需水量小的优质粉煤灰。一般工程的混凝土使用掺和料初始有粉煤灰和沸石岩粉。用量都不是很多（大部分以替代水泥为主）。后来又开发了矿渣粉。单掺量也不是很大。使用外加剂主要品种是：北为木钙；南是糖钙。80年代的中后期因为高强度等级的混凝土不断需求，以及改革开放的新技术、新工艺、新材料的不断引进，才逐步开发应用萘系外加剂，代表的主要有UNF和FDN。无论是何种强度等级的拌和物，出机的效果都是很好的，即坍落度在200mm，扩展度也能超出500mm。搅拌站按照最大20km的供货半径为服务区，拌和物的坍落度损失相对很小，拌和物离析的现象几乎没有。浇筑到混凝土结构也很少有开裂的现象。即使是大体积混凝土结构或是大面积的水平构件也很少出现明显的裂缝。随着建筑施工的“大跃进”式的发展，“量”的需求占据了建筑市场的大部，由于生产关系的变化，使得混凝土的供需双方成为了两个独立的经济实体。很多人认为预拌混凝土的生产是一个“暴利”行业，搅拌站如同雨后春笋般的建站，“鱼目混珠”，结构质量意识逐步淡化（都认为我国结构设计安全系数大）。考虑自己的利益，搅拌站想赚钱，使用价格更“合适”的材料，首先掺和料的质量被用户忽视了。在混凝土拌和物中，水泥的市场供应价格普遍较高，粉煤灰相对要经济的多。由于初始大家使用粉煤灰是属于“废物”利用，为国家减轻环境污染，再加之燃煤工艺的相对落后，回收方式也落后，大部分灰都排掉或是用于水泥的混合材了。能够符合标准的灰并不是很多。由于改进了燃煤炉工艺，燃烧温度超出了1400，使得采用电极收尘成为了普遍的工艺，粉煤灰的质量也开始有了巨大的改观，于是粉煤灰使用的“高潮”中又开始出现了“滥竽充数”的产品，即的细度和需水量低于级技术指标的比比皆是。由于很多人片面的理解粉煤灰的细度指标，将一些没有完全烧透的低“质量”粉煤灰采用球磨加工工艺加工，虽然细度能达到技术标准要求，但是，烧失量可能满足不了技术要求。有些人并不真正清楚粉煤灰烧失量指标的实际意义是什么？所以忽视了检测管理。一些运输粉煤灰的车辆，将最上一层放入“质量”好的，而下面的是很难有所质量技术保证的“次”灰。当粉煤灰由“废”变“宝”后，再加之对其宣传的不完整性，于是粉煤灰的供应就出现了严重的不稳定性。粉煤灰自身属于火山灰性的材料，和水泥的矿物组分的水化“效果”有直接的关系。盲目的按一个比例值掺加，很有可能出现混凝土不同龄期的强度变化，包括拌和物的和易性表现。矿渣粉本身是一种“水硬性”的胶凝材料，但是水化速度很慢。与粉煤灰相比较，强度贡献率要好些，很多生产人在加工矿渣粉的过程中，“随意”加入提高“活性”的石膏，使得产品中的组分变为不可知。虽然国家在产品技术标准中已经要求，凡是生产中掺加石膏的应在包装上标识。但是毕竟石膏中的三氧化硫的量，有可能会影响着混凝土整体的体积安定性问题，这样为了“避嫌”就很少有主动加以注明的。但是这些有可能影响混凝土“开裂”的因素就变得“隐藏”了，也给裂缝产生的原因判断带来了一定的“麻烦”。矿渣粉的生产是将水淬矿渣磨细加工而成，其内在的活性还是很明显的，有些厂家从经济利益考虑，将一些廉价的“石头”掺入加工中，这些惰性的材料随着掺加量的不同，而形成不同龄期时的强度变化。一般都是7天活性指数对比值不理想，而到28天的活性指数还能满足基本要求值。但是现在的施工要求早期硬化强度要高，于是只有想办法再采用外加剂的作用加以调整。本来矿渣粉硬化时的自收缩就比较大，再加之掺进“石粉”的不明性，而外加剂与之的相容性是建立在所有材料基本稳定的前提下，但是当这些控制不“严格”的材料出现不稳定性的时候（与水泥相比较，掺和料产品的国家控制力度相差比较大），混凝土拌和物的不稳定性，和混凝土结构的质量不确定性就接二连三的反映出来。外加剂也是影响混凝土拌和物和易性的重要因素之一，由于外加剂的质量稳定性问题，有时会使混凝土拌和物出现离析、经时损失大、凝结时间异常（过长或过短），从而给建筑结构施工造成影响。外加剂本身质量的适用与不使用是不能单独判定的，是要由混凝土中的其它材料的性能综合判定。目前很多搅拌站的外加剂的检测只是简单的比重、水泥净浆（很多都是规范规定的不合理所致，如拌和物的经时损失试验方法），并没有对其按混凝土拌和物进行综合性能检测，这样就会出现外加剂和混凝土中其它材料的不匹配（主要是材料的供应过程中不稳定），对拌和物的和易性造成质量隐患。以上众多的问题，直接带来最多的就是结构件的外观质量缺陷，严重时会影响耐久性。二、规范检测、合理使用、配比优化其实在混凝土拌和物中掺加任何一种掺和料都是可以的，也可以复合掺加。但是作为一名混凝土生产的技术工作者，一定要有明确的目标，应该根据自己所使用的各种材料的基本性能，根据结构提出的技术要求，正确设计各种材料的比例，可以说是，因材而用；取长补短；综合效应。在胶凝材料中，水泥、矿渣粉和粉煤灰不会有固定的掺加比例。但是作为对行业有约束力的相关标准、规范和规程，从整体考虑还是有总掺量的技术规定，这个总量应该是包括水泥中的混合材的量。当然这仅是针对一般建筑结构而要求的。混凝土不是一个完整的产品，在业内都是“家喻户晓”的了，在混凝土配合比设计中经济指标一定是服从于质量指标。任何一个配合比不应该“横向”比较，更何况区域性的变化。任何一个建筑结构使用的混凝土，一定会由能满足这种结构施工要求的材料所组成的拌和物。配合比一定要有“竖向”的管理即搅拌站自己系统的管理。当任何一个配合比应用于工程中时，由于地方性的材料不是“稳定”的，即使是胶凝材料也是如此。如何更科学使用这个材料就一定要根据试验检测后的结果，来确定其在整体“配合比”中的比例。材料试验是一个很重要和关键的环节，每一项性能指标的检测，都会对我们如何合理使用这个材料有很大的关系。但是有时我们不重视“周而复始”试验过程，甚至认为“都一样”或是“差不多”，于是就有可能犯“经验主义”，使得拌和物的控制出现了“真空”状态。配合比一定要有动态式的管理意识，要用“经营”方式去管理配合比，而不应该是“放任自流”，由搅拌机的操作人员来掌握。因为这样的管理环节也是造成目前混凝土结构中出现的一些质量缺陷的原因之一。结构用混凝土对于搅拌站而言属于“订单式”的生产模式，也就是说，即使是相同强度等级的混凝土，应用在不同的结构部位；或者是提供给不同施工工艺方法的施工单位，其配合比一定是不同的，不是“放之四海而皆准”的，更何况在材料“不稳定的”情况下。预拌混凝土一般包括两个指标值，一是拌和物的坍落度（和易性），再有就是强度（耐久性）。和易性（坍落度）是可以在浇筑结构之前能控制的，即满足和易性指标中的三个内容，并匀质的拌和物。虽然有些指标不能做到量化，但是基本控制还是没有问题的。原因就是我们在对混凝土进行“试配”的过程中，一定是拌和物的和易性指标满足了“技术要求”后，才进行后续的养护（包括标准和实体的试件），只有在规定的龄期内对其试验的强度符合委托技术要求后，才真正应用于施工中使用。所以拌和物的和易性与强度存在着密切的相关关系。拌和物的和易性符不符合委托技术要求，完全可以通过“外观”的判定，在正式浇筑结构之前得出基本结论。从而也就可以推断该拌和物的抗压强度能否满足设计要求。这里为什么强调说混凝土拌和物与强度之间的关系，主要是因为在混凝土结构中出现的一些质量缺陷，甚至是事故，绝大部分属于拌和物的质量“差”而引起的。包括结构表面的蜂窝、砂线、漏浆、开裂，甚至是我们结构验收时所测的回弹测区的“碳化”值大，会造成其强度推算不满足设计要求，而判定结构验收的不合格（至少目前使用回弹检测结构强度不为少数）等等。出现这些“问题”可能是胶凝材料的设计比例值的不合适，或是与外加剂的“匹配”性不好，再加之骨料含水的不稳定性而造成的总水量的不准确性（先进国家一般采用仪器来检测拌和物中的水灰比，以保证其混凝土的基本强度满足设计指标值），当然砂率不合适也是出现这种现象的原因之一。由单一因素或是综合因素常会出现拌和物的离析，也就是浆骨之间的严重“不配合”，从而导致结构的质量不合格。由于各地的基本材料不一样，仅以C30的配合比为例，使用P.O42.5的水泥，用量能在180260 kg/m3左右（常温季节），胶凝总量可以在320400 kg/m3不等，如果各种材料搅拌计量基本准确，拌和物控制到位，一般结构施工不会出现“离析”的现象，也就不会给结构带来质量“问题”（暂且这里不谈施工保证的问题）。很多搅拌站使用掺和料的量很少低于胶凝总量的40%，如矿渣粉25%，粉煤灰15%，甚至比例值还高。仅针对拌和物的和易性而言，水泥的细度（包括矿物组分）往往只是在初始影响外加剂的有效发挥，而掺和料的性能有可能会对拌和物影响更大，这也是我们现在结构中出现的质量缺陷的主要原因所在，与国外发达国家存在着的差异（材料供应的诚信和稳定性问题）。三、配合比执行的有效性混凝土的立方体抗压强度是结构设计的“根本”要求，但不是唯一的要求。施工过程要求的拌和物，一定要，且必须满足的基本要求，即和易性符合委托技术要求。无论是结构设计要求的强度（包括耐久性），还是提供给施工方的和易性，都和水有直接的关系。我们现在所谓的不稳定性，主要还是因为骨料的含水始终是处在不确定性中，即所有的材料都可以计量准确，只有水是“相对”准。由于我国混凝土配合比设计采用的是骨料“干燥状态下”的规定，骨料在实际生产过程中的控制只能依靠“频繁”的含水检测来进行调整，以保证拌和物的相对稳定。如果一个工作班只检测12次的含水，可想而知拌和物的控制一定是很不稳定的。现在所有的搅拌系统都采取计算机控制计量，也就是说各种材料在每盘的实际投入量都可以准确的记录下来，最后每车进行累计计量补充，偏差率可以达总值的%。国外采取使用仪器检测水灰比（即胶凝材料量和水量），道理很简单，由于拌和物中的材料只有水的密度最小，拌和物中的含气量又直接受水的影响出现含气量的变化，混凝土的密度和含气量都能够通过仪器（高精度的天平和含气量仪）准确的检测出来，故此就可以推断出混凝土拌和物中的水灰比值了。（下图说明了水与拌和物密度及含气量的函数关系）这种检测混凝土质量的方法，在我国水利和铁路建设中已经有应用。道理很简单，原理很科学，结果很可靠。08年也曾在北京建议建筑施工质量主管部门，采用这种预控混凝土质量的检测方法，以避免结构验收时的“死后验尸”滞后性的管理弊病，不给国家造成更大的损失（因为有些结构强度不合格后是无法加固的，只能拆除）。也就是说完全可以在混凝土拌和物浇筑结构之前，我们的监理或是监督站的检察人员，甚至是重点工程的建设方，通过水灰比检测仪对拌和物的检测，确认混凝土是否在合格范围之内。操作一般在10分钟左右的时间就可以得知该车混凝土的拌和物是否在质量的控制范围之内，是否可以安全浇筑到结构之中。有些国家控制混凝土拌和物中的水量为+15kg/m3可以满足设计要求。我们通过多家搅拌站的随机抽查检测（百余组），在与该混凝土的28天的实际抗压强度值进行统计计算，认为水量控制+10 kg/m3以内时，试件强度均可以大于设计强度值，接近于试配强度值。当时由于主管部门的有些领导害怕沾上推销“仪器”的嫌疑，并以没有国家标准为由而不进行试行。有些业内人士也认为，这种检测的过程太“麻烦”，还需要试验检测材料的表观密度以及材料的饱和面干试验数据，一般实验人员的技术水平达不到要求，很容易在试验环节中“作假”，而无法控制；甚至还有人认为国情不一样，先进的东西不一定在中国都试行；这种检测不能解决“根本”问题，于是也就“搁浅”了。四、生产过程控制的必要性和保证性从大量的工程质量缺陷或是事故中，几乎所有都和水多有直接的关系，所以检测混凝土拌和物中的水量也就成了“关键”问题。这个管理理念是科学的，也是正确的。按照水灰比仪的科学检测原理，在搅拌站的生产过程中，对每一车混凝土拌和物进行质量检查时，最起码可以在成型试件的工作中，将成型试块的该车的搅拌记录打印出来，可以快速的计算出该车混凝土拌和物中所使用的材料是否在控制范围之内。也可以是每车混凝土拌和物运输到现场验收时，连同配合比通知单一起交至验收方确认的实时依据（避免阴阳配合比）。首先计算机设计好的程序是不能做假的，所以搅拌计量记录是真实的。下面是两个实际检查例子。这个搅拌系统是带有材料含水输入的，最上一行的手写数是骨料中的实际水量值。175 kg是设计水量值。最后一行是该强度等级的拌和物的材料的实际用量。总水量为178kg，比设计值多出3kg。这个计量系统是没有含水输入功能的。这个检测的原因是因为拌和物出现了“离析”的症状，为了判断是何种因素造成的，于是对搅拌记录进行实际检查，发现了问题。首先按照材料的实际含水，计算整体水量值时，比设计值175多出来了约20kg，但是计量累计偏差又不是很大的。最后发现是原输入的设计值存在着问题。这个问题说明作为搅拌站的技术管理体系，在最初确定的时候一定要反复核实和校对，切不可掉以轻心，认为不会有问题。为了加强混凝土拌和物生产过程控制的检查，一般可以在检查混凝土拌和物的前一个时间段（大约2030分钟左右），先检测骨料的含水，以确定拌和物出机后的检测准确性。通过这种检测手段，我们可以对某些拌和物离析的因素有“公正”的判断，因为造成拌和物的离析，除了水多是因素之一外，外加剂的因素也是很重要的。如果能准确的判断拌和物离析的原因，就能避免“更大的损失”。 预拌混凝土的生产体系是一个综合的管理系统，无论是进站的原材料的质量验收，还是试验检测的有效性以及合理的“搭配”比例值，直至生产计量的正确性和搅拌的匀质性，所有这些都是影响混凝土拌和物的因素。搅拌站的“产品”质量出站的控制环节中，拌和物的出机状态是最能直观检查和控制质量的环节，因为作为任何一名搅拌机操作人员，可以对每一盘的混凝土拌和物进行控制。如在搅拌机的出机口下方约500mm的距离，垂直于搅拌机放置一块长500mm，宽250mm，厚度6mm的铁板，略有约15的倾斜见图示。 观测下料图示 铁板安装尺寸 卸料图示 搅拌机操作人员可以观察到每一盘混凝土拌和物的搅拌质量。一般操作程序是：先观察搅拌电流，针对搅拌电流在要出机前的大小，确定是否需要对该盘拌和物进行“技术”处理。如果稠了说明含水输入值偏大了，如果电流接近于“空机”时，说明砂含水扣少了。这样就可以在一车的若干盘中，进行有效的调整处理。直至稳定在一个范围之内。针对搅拌质量是否符合出机要求，先进国家采用科学的搅拌曲线控制方法对出机的拌和物进行