建筑工地混凝土试验室建设要点探讨

2023-09-17姚宇飞

城市建设理论研究（电子版） 2023年24期

姚宇飞谭恋

华新混凝土（武汉）有限公司湖北武汉 430080

预拌混凝土行业数十年快速发展，为我国经济社会发展奠定了良好的物质基础，然而，高速发展下的隐忧一直未曾消除。混凝土施工过程中随意加水、浇筑无序、振捣无章、拆模过早、提前上荷载、养护不足等违规乱像屡见不鲜。“混凝土质量掌握在农民工手里”[1]已然是事实，由此产生的质量风险却让混凝土生产企业承担。

获得好的混凝土性能，混凝土配制与生产固然重要，浇筑、振捣密实和养护同样重要[2]。随着预拌混凝土行业迈向高质量发展的步伐却越来越快，针对预拌混凝土施工过程中的种种乱象，行业呼吁建议组建“懂混凝土”的专业混凝土施工队伍，但同时应配套建立起专业化、规范化、智能化的工地混凝土试验室。

工地混凝土试验室负责预拌混凝土施工过程技术事宜，如施工方案编制、施工前检查、交货验收、输送、浇筑、振捣、养护、实体质量监控等工作。工地试验室可采用智能取样成型设备、小型养护设备、智能检测设备等措施减少人员劳动强度，建立完善的试验室管理制度，保证检验结果准确。本文通过对以上几个方面对工地混凝土试验室的建设要点进行论述，以期为预拌混凝土行业高质量发展提供一些参考。

1 施工前阶段

工地混凝土试验室应根据标的建筑的设计要求和施工要求，编制相应的混凝土施工方案。工地试验室应评估各类施工施工部位（如垫层、底板、墙柱、楼板、屋面、路面、箱梁）的施工要求（如温升控制、防渗漏、防裂、抗裂、防辐射等），以确定各类混凝土的共性要求和特性需求。然后与预拌混凝土生产供应商做好相应的技术交底（原材料要求、配合比参数、骨料最大粒径、工作性能保持时间等），并及时总结归档相应的技术资料，为下一次施工或者下一个项目做技术储备。

在每一次施工之前，工地试验室应联合其他部门对施工作业面进行检查，特别是模板支护检查、模板密封情况检查、钢筋保护层厚度检查；检查生产企业准备情况；恶劣天气、交通管制情况下应急预案准备情况。待准备工作完成后，才能开始预拌混凝土施工。

2 施工阶段

2.1 交货验收

在预拌混凝土进入施工现场时，工地试验室应及时接收预拌混凝土供应商提供的质量证明书，首先确认供货的强度等级与当前施工要求的一致性。在供方、需方和监理三方见证的情况下，开展预拌混凝土交货验收工作。交货验收主要工作内容包括混凝土工作性能检查、混凝土试块成型及其他必要的混凝土性能检测。为保证供应混凝土的质量，试验室可以采用“单位用水量测定仪”等设备定期抽查混凝土拌合物的含气量、含水量，继而估算进场混凝土的配合比，比对其与供方提供的配合比误差情况。在未来，试验室可以采用“微波法”等先进的测量方法，对进场混凝土进行逐车检查，监控其含水量和表观密度的变化[3]，通过信息化管理系统，实时计算进场混凝土配合比，比对误差情况，进而可以实时监控预拌混凝土供应质量。

混凝土试块成型是交货验收过程中劳动量最大、耗时较长的部分，而混凝土试块成型质量直接影响混凝土强度的评定。试验室可以采用小型化、智能化的移动型混凝土取样成型设备，这类设备应能够实时记录交货验收取样信息（取样编号、强度等级、工程部位、取样时间、天气情况、拌合物性能等），并实时上传至试验室信息管理系统，建立混凝土取样台账。采用智能化取样设备，能减轻人员劳动强度，亦能减少恶劣（夜晚、严寒、大雨等）工况下人工取样可能带来的生产安全风险，混凝土取样选择更加灵活，也更具代表性，同时混凝土成型质量也更有保证。

2.2 输送、浇筑、振捣

在常规混凝土施工过程中，除底板等大体积混凝土会使用溜槽、溜管等方式输送至浇筑面外，多数预拌混凝土采用泵送方式进行施工。工地试验室应参与混凝土泵管方案的设计和安装，并根据施工中可能出现泵送难点，优化混凝土性能要求。在施工前，试验室应重点检查泵管的清洁程度、密封程度及厚度，如有异常，应及时处理。在交货验收时，根据混凝土拌合物性能检测结果，判断混凝土的可泵性和易泵性。对于经过现场调整后使用的混凝土，应及时与相关人员进行施工交底，全程跟踪施工过程，确保施工质量。对于高强/超高强混凝土和超高层混凝土泵送，应全程监控其泵送过程，特别是其泵送损失情况，以便及时调整混凝土相关性能。

在施工过程中，应严格按照施工工序进行浇筑，如在墙柱与楼板浇筑转换的过程中，应注意混凝土强度等级的变化，避免出现混凝土浇筑出错的情况。在浇筑作业面，应及时进行混凝土拌合物性能检测和成型相应的混凝土试块，以此评估混凝土泵送前后性能变化情况、拆模时间的确定及同条件试块强度。混凝土泵送过程中，由于空气进入、泵压下气泡聚并等原因，混凝土的含气量增加[4]。因此，浇筑后及时振捣是使混凝土再密实化，保证结构质量的重要措施。根据混凝土结构特点，选择合适的振捣设备或者振捣方式。例如，在楼板振捣时，由于板面厚度很薄（一般在100mm左右），可将插入式振捣棒平躺振捣，扩大振捣面积，提高效率，而不是直接插入，进而对模板密封程度和钢筋保护层造成影响。试验室应对混凝土振捣情况进行评估，避免结构出现漏振、欠振、过振的情况。随着科学技术的发展，可以通过让工人身着可穿戴式设备与振捣设备连接，继而对混凝土振捣情况进行可视化监控[5]。相关混凝土振捣情况可以导入试验室信息管理系统，方便后期质量追溯。混凝土浇筑振捣完成后，应及时收面、抹面，覆盖薄膜，开始养护。

3 施工后阶段

3.1 混凝土结构养护

浇筑施工完成后，及时进行养护是混凝土结构获得良好的力学性能及耐久性能的必要条件。现浇混凝土结构应在浇筑、振捣、收面、拆模前后等全过程中采取混凝土养护措施，一般而言，重点养护过程是在混凝土结构浇筑、振捣之后。按照一般施工程序，预拌混凝土生产企业在浇筑完成后，其派驻人员基本撤场，后续混凝土结构养护工作应由施工方承担。然而施工方由于人员、成本、施工进度等种种原因，混凝土结构的养护工作未能有效落实，导致各类质量纠纷、事故屡屡出现，与生产企业相互扯皮不清。

建立专业化的工地混凝土试验室，重点工作就是制定混凝土结构养护制度，并监督落实。工地试验室应根据混凝土结构类型及特点（墙、柱、板等）、混凝土性能需求、施工环境条件（冬季、夏季、大风等）、混凝土材料组成，确定混凝土养护工艺，并做好各项准备工作。对于大体积混凝土、冬季施工混凝土、大风天气下失水较快的结构，试验室应专门拟定专门的养护技术方案，并跟踪落实。试验室应对不同养护时期（初期（浇筑开始到初凝）、中期（初凝到终凝）、后期（终凝之后））、不同养护措施（喷淋/雾、蓄水、盖布/被）、不同养护材料（养护液、塑料薄膜、节水保湿养护膜等）的养护效果进行评估，形成相应的养护措施，并且与工程施工进度等相匹配，保证混凝土结构养护工作切实有效。试验室在每次混凝土施工后，应及时填写养护开始/结束时间，采用的养护措施和养护材料，养护效果评价等资料，形成混凝土结构养护日志。

3.2 实体结构质量监控

在混凝土浇筑施工结束后，成型的混凝土试块应及时进行拆模，并根据试验目的分别进行标准养护、拆模养护、同条件养护，养护至规定龄期时，及时进行破型试验，并建立混凝土强度台账。根据拆模强度评估模板拆除时间及跟进的养护措施。根据标准养护的试块强度与同条件养护的差别，初步评估实体结构质量风险水平。试验室宜准备普通回弹仪（早龄期混凝土、低标号混凝土）和高强回弹仪（长龄期混凝土、高标号混凝土），定期回弹实体结构强度，并建立混凝土回弹强度台账，分析评估结构质量风险程度。试验室应定期检查和记录结构外观质量和质量缺陷情况，如有外观异常及时进行处理。试验室应为混凝土实体结构验收提供必要的技术支持及相应的施工资料。

4 试验室管理

工地试验室以服务施工建设为主，工地混凝土试验室主要任务是检测预拌混凝土相关性能、监督混凝土浇筑、振捣、养护。工地混凝土试验室是保证混凝土结构质量的核心机构，可以实时了解混凝土结构质量情况，应持续性地加强建设与管理。因此，工地混凝土试验室的功能室主要包括混凝土成型室、静养室、标准养护室、力学性能检测室等，在条件允许的条件下，可以设置一定面积的同条件养护区。试验室区域应相对独立，宜靠近施工位置，地面进行相应的硬化处理；试验室功能分区应合理布置，干湿分离，方便试验操作。

根据施工总量等实际情况，合理选择试验室设备，应符合小型化、智能化、移动化、高可靠的特点。例如，混凝土标养室的面积一般小于预拌混凝土生产企业的，相应的养护设备可拆卸易安装。混凝土压力机宜为一体化形式，宜安装移动装置，方便转移。试验设备应定期检定校准，使用和维护应有记录。试验区域环境应按相应规范要求进行控制，定时检查和记录，例如混凝土成型室温度应控制在20℃±5℃之间，湿度控制在50%RH以上。

工地混凝土试验室定期对预拌混凝土供应商进行检查，评估其质量管理体系运行情况，并就施工遇到的问题进行技术交底，沟通后续混凝土施工采取的质量措施。试验室应定期统计分析交货验收混凝土的拌合物性能、试块强度等，编制混凝土强度评定报告，以此评估混凝土生产企业生产控制水平，作为供应商评价的依据。建筑企业应积极采信试验室的检测结果，以此评估结构施工质量情况，避免第三方检测结果滞后、失真等情况造成的不利影响。

工地混凝土试验室应建立完善的资料管理制度，试验室管理体系文件、人员档案、试验设备运行记录、交货验收台账、（浇筑、振捣、养护）施工日志、实体结构回弹记录、实体结构质量检查表、供应商技术文件（混凝土质量保证书、定期质量检查记录、供应商评价表等）等资料应分类进行归档。试验室应使用信息化管理手段，使相关资料形成电子文档，便于长期保存。在未来，试验室资料管理体系可以与混凝土生产企业的资料管理体系相互对应，建立混凝土从原材料→结构全过程质量可追溯体系，而相关数据可以作为BIM系统的底层数据，为建筑后续的楼宇智能管理和未来建筑设计提供技术支撑。

5 碳资产管理

在“双碳”战略背景下，混凝土拥有“吃渣吞废”的性能，蕴含着巨大的节能减排即低碳的潜力。“低碳混凝土”可以充分发挥混凝土材料在工程建设领域中低碳和减碳的作用，有效消纳工业固废与建筑垃圾，推动各行业绿色可持续发展[6]。因此，当前建筑施工中宜优先选择绿色建材产品，而预拌混凝土是很好的“负碳”产品，工地混凝土试验室应加强对低碳混凝土的评估，为建筑企业碳资产管理奠定基础。

推进结构装饰一体化施工，减少二次施工的数量；在泵送施工过程中，使用电力驱动的泵送设备；施工过程中产生的废渣、废浆、废水等，试验室产生废弃试块等，采用合理措施（回填、制作路缘石、透水路面、挡土设施等）处理，减少外运处理或排放；加强雨水、污水回收处理，用于混凝土结构养护等；严格认真施工，保证结构质量，以减少后期结构运行和维护成本，以上等等，均是减少建筑物碳足迹的有效措施。预拌混凝土从拌合物→实体结构的过程中，碳排放和碳汇集的途径和变化情况，工地混凝土试验室应实时收集、计算和分析，形成清晰明了的碳足迹报告，为建筑企业的碳资产核算及后续的碳权交易提供有力的支撑。