淺談商品混凝土配合比的監(jiān)控

1、淺談商品混凝土配合比的監(jiān)控0引言商品混凝土經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量通病或缺陷原因很多，如材料質(zhì)量、配合比設(shè)計、施工方法、養(yǎng)護(hù)時間、氣候變化，甚至是結(jié)構(gòu)設(shè)計等。其中混凝土所用材料的不穩(wěn)定性和配合比設(shè)計隨意性則是主要原因。當(dāng)材料相同時，對不同的結(jié)構(gòu)在不同的施工季節(jié)里就應(yīng)該有不同的配合比；對相同的結(jié)構(gòu)，使用不同的材料也應(yīng)該有不同的配比。如果千篇一律地使用某種配比，就會出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題。當(dāng)前市場上同種品牌水泥，每批次強(qiáng)度的富裕系數(shù)及細(xì)度也不一樣，摻合料的質(zhì)量的穩(wěn)定性也很差，骨料質(zhì)量更是無法選擇?；谏鲜霾牧系倪@些原因，混凝土配合比設(shè)計的合理性顯得尤為重要。筆者將重點(diǎn)從混凝土配合比設(shè)計入手，闡述商品混凝土配合比質(zhì)

2、量控制的要點(diǎn)。1配合比監(jiān)管缺失原因1.1對混凝土的質(zhì)量控制體系缺乏清醒的認(rèn)識商品混凝土的質(zhì)量控制從材料采購開始，經(jīng)過配合比設(shè)計、生產(chǎn)，到施工現(xiàn)場澆筑、養(yǎng)護(hù)等一系列的環(huán)節(jié)均需進(jìn)行監(jiān)控管理。整個過程主要還是依靠各單位自身的質(zhì)量控制體系進(jìn)行管理，而監(jiān)理的控制管理則在后期。筆者認(rèn)為：目前監(jiān)理人員對混凝土質(zhì)量的監(jiān)控管理還缺乏足夠的認(rèn)識，常常僅限于施工現(xiàn)場旁站管理；至于對混凝土使用的材料如何、配合比設(shè)計如何等基本不問。而上述兩點(diǎn)恰恰是混凝土質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。監(jiān)理人員如何擴(kuò)大監(jiān)控管理的范圍，對混凝土質(zhì)量進(jìn)行全過程、全方位、全時段的控制管理，是我們當(dāng)前迫切需要解決的問題。1.2對混凝土配合比知識缺乏深入系統(tǒng)

3、的了解當(dāng)前監(jiān)理隊伍很不穩(wěn)定，各項目監(jiān)理部均是臨時組建而成的。大多監(jiān)理人員的年齡不是在50歲以上就是在30歲以下，混凝土專業(yè)知識水準(zhǔn)不高。老的大多原是富有實(shí)踐施工經(jīng)驗(yàn)的施工管理人員，但理論知識薄弱；年紀(jì)輕的大學(xué)生，雖有一點(diǎn)理論知識，但缺乏現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)。這兩類人員對混凝土配合比知識都缺乏系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐。比如對混凝土配合比設(shè)計公式、水膠比、砂率、摻合料等基本知識至多也是初步了解，對常用材料的變化會影響到混凝土哪些技術(shù)指標(biāo)，難以作出分析判斷?？偙O(jiān)常常奔波于幾個工地，根本沒有時間對配合比進(jìn)行核查。只有當(dāng)混凝土出現(xiàn)質(zhì)量缺陷或事故時才引起監(jiān)理人員的重視，但因其自身缺乏技術(shù)分析能力，也只能任混凝土公司推

4、卸責(zé)任。這對配合比設(shè)計缺陷的糾正帶來了消極影響。1.3對混凝土生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制體系過于信任當(dāng)前混凝土生產(chǎn)廠家均采用電腦控制系統(tǒng)生產(chǎn)商品混凝土，自動化計量裝置比施工現(xiàn)場自拌混凝土有了很大的進(jìn)步。大機(jī)械化的生產(chǎn)使得監(jiān)理人員往往過于相信混凝土生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制體系?；炷脸鰪S的質(zhì)量與材料管理、配合比設(shè)計、生產(chǎn)控制、車輛運(yùn)輸?shù)葞状蟓h(huán)節(jié)都是密切相關(guān)的，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致混凝土質(zhì)量缺陷的發(fā)生。對進(jìn)場材料的檢測管理，比如石子的級配、黃砂的細(xì)度模數(shù)、水泥的富裕系數(shù)、外摻合料的等級、外加劑與水泥的適應(yīng)性等指標(biāo)，都會影響到混凝土的質(zhì)量。配合比設(shè)計中對各種材料的用量應(yīng)與該批次的材料的規(guī)格和質(zhì)量指標(biāo)有關(guān)，

5、考慮得是否周到直接會影響到混凝土的質(zhì)量；生產(chǎn)中對計量裝置的校驗(yàn)、攪拌時間的設(shè)定也直接關(guān)系到混凝土的的質(zhì)量；運(yùn)輸中車輛配置是否合理同樣也關(guān)系到混凝土澆筑的連續(xù)性和成型質(zhì)量。事實(shí)上，每個混凝土生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制體系也是有差異的，在混凝土生產(chǎn)過程中每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制和管理方法都是不同的。監(jiān)理人員不可能對混凝土生產(chǎn)的全過程進(jìn)行監(jiān)控，但應(yīng)對混凝土生產(chǎn)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行抽查，如加強(qiáng)對配合比設(shè)計進(jìn)行監(jiān)控管理，做好事前控制工作。2工程案例分析通過對近幾年典型工程質(zhì)量案例的解析，分析混凝土配合比設(shè)計缺陷導(dǎo)致商品混凝土質(zhì)量缺陷的原因，提出解決問題的措施。供各工程項目監(jiān)理部參考(以下所有數(shù)值單位是kg)。2.1案例1某

6、商住樓4層樓面，混凝土設(shè)計標(biāo)號為C30，澆筑時間為4月份。上午澆筑的混凝土，下午就在混凝土表面出現(xiàn)了不規(guī)則裂縫。2.1.1配比水42.5水泥粉煤灰礦粉砂石子外加劑170230507072011304.5。2.1.2分析混凝土終凝前的裂縫屬于塑性裂縫，本案配合比設(shè)計存在摻合料用量不當(dāng)?shù)腻e誤。水泥用量偏少，實(shí)際水灰比170/230=0.739。粉煤灰占水泥的比重為21.7%，礦粉占水泥的比重為30%，外加摻合料總量超過水泥用量的35%。水泥用量少，混凝土早期強(qiáng)度偏低，使得混凝土的早期的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力。上海對商品混凝土生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件上海市商品混凝土生產(chǎn)導(dǎo)則對樓板混凝土的摻

7、合料作了特別的規(guī)定：粉煤灰摻量不得超過水泥用量的15%，礦粉摻量不得超過水泥用量的20%。張雄的混凝土組成材料與配合比對其收縮性能影響規(guī)律的試驗(yàn)研究一文認(rèn)為，粉煤灰取代水泥用量在20%30%，混凝土收縮基本不變；礦粉摻量小于15%時，對混凝土收縮的影響較小。該文還認(rèn)為礦粉的摻量應(yīng)小于粉煤灰的摻量。這與筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相吻合。本案礦粉比例明顯偏高，助長了混凝土的收縮。另外4月的天氣風(fēng)速大、濕度低，混凝土表面水份揮發(fā)快，也是導(dǎo)致混凝土發(fā)生塑性裂縫的原因之一。2.1.3措施澆筑梁板薄型結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，礦粉用量應(yīng)嚴(yán)格控制，尤其在冬季和春季。本案應(yīng)取消礦粉，水泥用量改為300kg。夏秋季因?yàn)闅鉁剌^高、水泥強(qiáng)

8、度上升較快，適量投放礦粉可以抵抗礦粉收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力。同時，礦粉還有緩凝作用，有利于夏季施工，但礦粉的摻量不應(yīng)大于粉煤灰。應(yīng)修改配合比：水42.5水泥粉煤灰礦粉砂石子外加劑17030050072011304.5。2.2案例2某現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的3層樓板，混凝土標(biāo)號C40，板厚12cm。澆筑時間為6月。拆底模后發(fā)現(xiàn)在板底的板跨中段有貫穿裂縫，并伴有印水現(xiàn)象。2.2.1配比水42.5水泥粉煤灰礦粉砂石子外加劑155340505067011306。2.2.2分析混凝土配合比設(shè)計存在水泥品種選擇的錯誤。澆C40混凝土樓板如用42.5號水泥，勢必使得膠凝材料總量過高，加大了混凝土收縮量。本案骨料總量(a)=

9、670+1130=1800kg，膠凝材料總量(c+f+k)=340+50+50=440kg。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，澆筑梁板結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，兩者的比值小于4.4就容易發(fā)生收縮裂縫。本案a/(c+f+k)=1800/440=4.094.40。4層的樓板按上述配比澆筑，沒有出現(xiàn)裂縫。說明配合比設(shè)計得當(dāng)。夏季節(jié)也可用40kg礦粉，水泥用量減到320kg，其他不變。礦粉與水泥的重量比為40/320100%=12.5%15%。滿足抗裂要求。2.3案例3某高架橋基礎(chǔ)灌注樁工程，C30混凝土，設(shè)計塌落度為20cm，澆筑時間為8月份。澆筑時發(fā)生離析現(xiàn)象。2.3.1配比水52.5水泥粉煤灰礦粉砂石子外加劑175200605

10、079011004.0。2.3.2分析配合比設(shè)計時水泥品種選擇錯誤，導(dǎo)致膠凝材料總量太低，實(shí)際水膠比0.56，和易性差。灌注樁施工一般用大塌落度混凝土，用水量大。為了確?；炷恋暮鸵仔?，通常做法是增加膠凝材料中的粉煤灰和礦粉。本案不但沒有增加外摻材料，相反使用52.5號水泥，水泥用量只有200kg，膠凝材料總量只有310kg，勢必使混凝土黏度降低，造成混凝土離析現(xiàn)象。2.3.3措施C30灌注樁混凝土通常使用42.5號水泥配置。相對于其他結(jié)構(gòu)，灌注樁混凝土的塌落度大，因此總膠凝材料應(yīng)多摻10kg20kg，且膠凝材料總量不低于360kg，以確保混凝土和易性。本案應(yīng)修改灌注樁配合比：水42.5水泥粉

11、煤灰礦粉砂石子外加劑175240607075510904.8。2.4案例4某地下車庫維護(hù)剪力墻結(jié)構(gòu)，C35混凝土。澆筑時間為9月份，拆模后并沒有發(fā)現(xiàn)裂縫。做內(nèi)裝飾時發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁兩附墻柱中間有一道豎向裂縫，寬度在0.1mm左右。部分裂縫下部有滲水現(xiàn)象。剪力墻厚30cm，豎向筋14/16200；水平筋12150，水平筋配筋率0.5%大于規(guī)范要求。2.4.1配比水42.5水泥粉煤灰砂石子外加劑總重量150350508909305.52375.5。2.4.2分析砂率太大、石子用量太小，導(dǎo)致混凝土抵抗收縮的穩(wěn)定性差而產(chǎn)生收縮裂縫。本案砂石總體積V=890/2600+930/2650=0.690.7。砂率=8

12、90/(890+930)100%=48.9%。雖然有研究表明，當(dāng)膠凝材料含量不變時，砂率不會對混凝土的收縮產(chǎn)生影響，但筆者認(rèn)為：當(dāng)膠凝材料一定時，增加砂率，就減小了砂漿的強(qiáng)度，咬合石子的粘結(jié)力必然下降，對混凝土抵抗收縮拉應(yīng)力是不利的。地下車庫剪力墻屬于超靜定結(jié)構(gòu)，環(huán)境溫度下降后混凝土墻的收縮加大，而剪力墻邊的附墻柱起了約束作用，因而后續(xù)產(chǎn)生了溫度收縮裂縫。2.4.3措施當(dāng)材料堆場沒有細(xì)砂時，可用粉煤灰超量替代法計算粉煤灰用量，取部分粉煤灰來替代黃砂，減小黃砂的細(xì)度模數(shù)，提高石子含量。計算如下：原設(shè)計水泥用量400kg，粉煤灰用量取15%，則40015%=60kg；超量系數(shù)設(shè)為1.5，則粉煤灰用

13、量=601.5=90kg。粉煤灰中有30kg是作為黃砂使用的。減少黃砂用量，則可以增加石子用量，提高混凝土體積的穩(wěn)定性，減少裂縫的可能性。本案配比修改如下：水42.5水泥粉煤灰砂石子外加劑總重量1503409078010305.52395.5。黃砂實(shí)際為780+30=810kg；砂石總重為810+1030=1840kg；a/(c+f)=1840/400=4.64.4；砂率=810/1840100%=44%；砂石體積=810/2600+1030/2650=0.70。以上參數(shù)基本達(dá)到抗裂混凝土設(shè)計要求，能使混凝土收縮裂縫的可能性大幅度下降。另外結(jié)構(gòu)設(shè)計將水平筋改為10100，鋼筋面積不變，減小鋼筋

14、的間距也是有效的辦法。2.5案例5某項目4#廠房2層樓板，框架現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，C25混凝土梁板，設(shè)計厚度10cm。澆筑時間4月。澆筑時塌落度損失太快，平整后混凝土已在初凝狀態(tài)，施工困難。當(dāng)天樓板表面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，最深達(dá)5cm。拆模后觀察底板裂縫已貫通。2.5.1配比水42.5水泥粉煤灰粗砂細(xì)砂石子外加劑總重量1652705025058010503.52368.5。2.5.2分析典型的塑性裂縫，因骨料配置不合理產(chǎn)生。本案容重偏輕；砂率=44.1%，略偏大，且細(xì)砂偏多；察看堆場材料，發(fā)現(xiàn)石子級配偏細(xì)，含泥量1.3%；粉煤灰細(xì)度較大。以上幾點(diǎn)使得混凝土需水量加大。但本案例配合比用水量并不大，水膠比為0.

15、51。但春季氣候干燥、風(fēng)速較大，混凝土表面水份蒸發(fā)較快；加上本案樓板較薄，很容易引發(fā)混凝土表面失水而產(chǎn)生塑性裂縫。樓板抗裂設(shè)計的重點(diǎn)之一是合理配置骨料。2.5.3措施改變混凝土的骨料級配。增加石子用量，降低砂率，改變粗細(xì)砂比例，粉煤灰質(zhì)量差可適當(dāng)降低用量，用水量不變。配合比改為：水42.5水泥粉煤灰粗砂細(xì)砂石子外加劑總重量1652804025050011503.52388.5。砂率=750/1900100%=39.5%；粉煤灰占水泥比例=40/280100%=14.3%第2天用此配合比澆筑該項目3#廠房3層樓板，和易性良好，施工中沒有發(fā)生塑性裂縫；拆模后，底板也未發(fā)現(xiàn)裂縫。這足以說明，修改后配

16、比可行，各種材料合理配置，能夠抵抗裂縫的產(chǎn)生。3.1對混凝土配合比監(jiān)控的必要性從上述工程案例分析可以看出，相當(dāng)部分的混凝土質(zhì)量缺陷是與配合比設(shè)計相關(guān)的。對這個環(huán)節(jié)的監(jiān)控管理不容忽視。因此，監(jiān)理必須提高自身對混凝土配合比知識的了解。各監(jiān)理公司應(yīng)在自己監(jiān)理的范圍內(nèi)收集各混凝土公司常用的配合比數(shù)據(jù)，如樁基礎(chǔ)、整體承臺、框架樓板、剪力墻、地下室墻板等配比數(shù)據(jù)，對本地區(qū)配合比設(shè)計的各材料用量也要做到心中有數(shù)，對不同結(jié)構(gòu)和級配的混凝土配合比有一個比較系統(tǒng)的了解。當(dāng)遇到現(xiàn)場配合比設(shè)計與本地區(qū)配合比設(shè)計有沖突時，應(yīng)及時與混凝土公司溝通，了解情況，避免發(fā)生質(zhì)量缺陷。3.2配合比設(shè)計的事前質(zhì)量控制混凝土配合比事前

17、質(zhì)量控制按時間順序包含三個方面：砂石堆場目測、混凝土申請單復(fù)查、配合比單復(fù)核。(1)砂石堆場目測。澆筑重要結(jié)構(gòu)時，提前1d到攪拌站砂石堆場進(jìn)行查看。查看的目的是對混凝土所用材料，比如目測石子級配、含泥量、黃砂的細(xì)度模數(shù)、水泥的品種等做到心中有數(shù)。這樣就可以和澆筑當(dāng)天的混凝土配合比單進(jìn)行對照，及時發(fā)現(xiàn)配合比存在的設(shè)計隱患。以上工作對混凝土公司的配合比設(shè)計的優(yōu)化，也能起到促進(jìn)和監(jiān)督的作用。(2)混凝土申請單復(fù)查。對施工單位提交的混凝土申請單，要進(jìn)行認(rèn)真復(fù)核。對混凝土級配等級、塌落度要求、抗裂要求、泵送高度、結(jié)構(gòu)形式、樓板厚度等復(fù)核無誤后，再回復(fù)給混凝土公司。(3)配合比設(shè)計復(fù)核?；炷僚浜媳葐瓮?/p>

18、隨第一車混凝土送到工地的。此時混凝土還沒有澆筑，所以復(fù)核工序極有必要。要根據(jù)前日到堆場目測的材料情況，結(jié)合配合比設(shè)計著重檢查水泥用量、摻合料用量、膠凝材料總量、理論密度、水膠比、砂率、石子用量等數(shù)值是否在合理范圍之內(nèi)。尤其對有抗裂、抗?jié)B要求的混凝土，要復(fù)核配合比中各類材料的用量是否滿足抗裂設(shè)計要求。發(fā)現(xiàn)問題及時與混凝土公司試驗(yàn)室溝通。3.3配合比設(shè)計的事中質(zhì)量控制混凝土配合比的事中質(zhì)量控制包含澆筑時施工旁站和控制臺抽查兩項內(nèi)容。(1)混凝土澆筑時旁站觀察，是事中控制的首要工作，是持續(xù)時間最長的一道控制程序。旁站的目的就是能及時發(fā)現(xiàn)澆筑中的問題并進(jìn)行糾正。混凝土開始澆筑時，對第一車混凝土要檢測其塌落度是否與配合比設(shè)計相吻合。然后觀察其和易性是否正常，可泵性是否滿足施工要求。發(fā)現(xiàn)問題要及時與