混凝土质量的系统性控制措施浅析

2021-12-22张兴富

四川水泥 2021年12期

张兴富

（厦门地铁物资有限公司，福建厦门 361102）

0 引言

混凝土浇筑前是半成品，在发生混凝土质量缺陷或质量问题时，施工单位、预拌混凝土企业、材料商和施工班组间常有相互推诿扯皮的情况。近些年发生的湖南长沙新城国际花都的工程实体结构混凝土强度不合格质量事故、贵阳美的广场在建停车场挡板坍塌事件、江苏宜兴英伦尊邸混凝土爆裂问题、东阳市南马镇在建商场因模板支撑不符合规范要求发生坍塌事故等，在梳理事故发生的原因时，不难发现在工程建设过程中，引发事故的主体是多元的，有时是环环相扣的。因此，本文以厦门地铁3 号线机场段项目混凝土为例（以下简称“该项目”），分析混凝土质量系统性控制措施。

1 混凝土配制及耐久性控制

1.1 混凝土强度等级设计

在厦门地铁3 号线机场段项目中，技术人员在综合分析工程设计要求、结构特征、实际施工需求的基础上，按照修订后的鲍罗米公式计算混凝土配制强度，以确保混凝土强度达到率在95%以上。

设计单位在进行结构验算时除应根据结构安全计算抗压强度等级外，还应考虑混凝土结构实体的厚度、高度等，进而考虑混凝土的耐久性，如抗渗性、抗氯离子渗透性能和抗裂性能等。如侧墙和地下室外墙等，抗压强度等级越高，越容易开裂，也越易渗水。很多时候设计里面有要求抗渗，但是为保证验收抗压强度合格（特别是回弹检测强度合格），胶凝材料用量和水胶比会保有一定的数值，抗渗试件检测都能保证合格，但是实体开裂风险很大，开裂后别说耐久性难满足设计年限要求，就是抗水渗透也不易，修补后一般也只能保证2～5 年不漏水。

1.2 混凝土耐久性控制

在该项目中，技术人员主要将抗氯离子渗透性能和抗水渗性作为混凝土耐久性的关键控制指标，以此对混凝土质量进行有效控制。

从混凝土抗氯离子渗透性能的层面分析，氯离子渗透腐蚀钢筋是混凝土结构破坏的一个常见原因。经试验检测，振捣密实、气泡少，无连通通道的混凝土电通量和扩散系数检测值较低，能够满足设计要求；水胶比控制0.45 以内，掺合料掺量相对较高的混凝土同样拥有良好的抗氯离子渗透性能。由此可见，控制配合比的水胶比，提高掺合料掺量，振捣密实是提高混凝土抗氯离子渗透性能的有效方法。基于此试验结果，在该项目中，技术人员在不影响混凝土强度的基础上，采用合理降低混凝土水胶比的方法，采用60d 龄期大体积设计，施工过程中跟操作人员强调均匀布料振捣密实，以提高混凝土的密实度，增强其抗氯离子渗透性能。

从混凝土抗渗性的层面分析：混凝土内部存在连通的孔隙通道是影响混凝土抗渗性的主要原因。而这些连通的孔隙通道主要来源于骨料界面聚集的自由水失水孔隙、水泥浆泌水产生的毛细孔以及水泥浆内部水分蒸发形成的气孔。经试验检测，混凝土的水胶比会直接影响渗水通道的数量，当水胶比＞0.5 时，最易出现渗水通道，混凝土抗渗性会显著降低；而水胶比＜0.5 时，混凝土抗渗性的变化较为平缓。基于此试验结果，在该项目中，技术人员在配制混凝土时掺入了适量的粉煤灰和矿渣粉，利用其出色的火山灰效应和微集料效应，在不影响混凝土强度的同时，显著增强抗渗性，使混凝土质量得到有效控制[1]。

2 混凝土生产过程质量控制

2.1 原材料和混合材料使用控制

在该项目中，技术人员主要采取了以下原材料和掺合料使用控制措施：（1）在生产混凝土时，按品类将水泥分仓储存，严禁混仓；（2）生产混凝土所用的粗细骨料，按照品种、规格分类分仓堆放，标识清楚，以免出现材料混杂；（3）骨料含水率是影响混凝土配比组成，导致混凝土强度波动大的重要因素，因此，在生产混凝土前，对骨料的含水量进行全面测定，根据测定结果及时对配合比进行灵活调整；（4）在生产强度等级不小于C35 的混凝土时，保证水泥用量不低于260kg/m3，为降低水化热使用非早强水泥，并控制其比表面积在300～350m2/kg。

2.2 混凝土拌合物质量的控制

为避免理论配合比下混凝土强度发生明显波动，采用以下措施对混凝土拌合物的质量进行控制：（1）每月对混凝土搅拌主机的计量设备进行自校，最大限度消除混凝土生产过程中的材料计量误差；半年一次对搅拌主机的计量设备进行计量检定，确保下料数据的准确性。（2）搅拌站制定并完善《混凝土含水率测定作业指导书》，并要求将当天的骨料含水率换算至每盘配料的实际用量中，从而确保混凝土生产的规范性和准确性。（3）做好相关检查工作。例如：要求每一工作班对新开盘前三车混凝土拌合物坍落度进行实测，合格才允许签字放行，每班对配合比下料清单进行抽查；在混凝土交货点进行至少1 次坍落度实测，并每车目测混凝土和易性，合格才允许浇筑，不合格马上按作业指导书进行调整，并反馈给出厂质检员；随时检查混凝土搅拌时间、待料时间和搅拌运输车搅拌罐的转动情况等。

混凝土的原材料要求、和易性等宜满足实际施工要求和质量要求，不宜照搬照套标准。如有的图纸设计套用标准要求混凝土交货验收时出泵口坍落度为120～160mm。在环保要求越来越严格的背景下，河砂资源越来越少，全国范围内大量使用机制砂的情况下，泵送混凝土坍落度出泵控制在140±20mm 时，流动性较差，浇筑班组也会很难施工，混凝土结构实体易出现外观缺陷，因此控制在180±20mm 较为合理。碎石粒径参考耐久性混凝土要求和保护层厚度，会出现要求碎石最大粒径不超过20mm 或25mm 的情况，实际底板混凝土和墙体较厚，钢筋不密的情况下，碎石最大粒径不超过31.5mm更合理，对防渗和抗裂更有利。

2.3 混凝土强度的控制

该项目中，技术人员除了通过以上措施对混凝土强度进行控制，还会对出厂混凝土按月进行强度评定。通过绘制和分析控制图，可以准确地判断出搅拌站是否处于稳定的混凝土生产状态，可以直观地看出混凝土强度平均值是否符合工程施工规范所要求的混凝土配制强度，标准差可以反应出离散性是否可以接受，以便及时作出科学调整，确保混凝土的质量[2]。

3 混凝土材料选运储用控制

3.1 混凝土材料选择控制

水泥及掺合料选择：主要选用非早强型普通硅酸盐水泥。对细度进行控制，要求比表面积在300～350m2/kg。对安定性进行控制，要求其沸煮法检验结果必须符合国家相关规范标准。对凝结时间进行控制，要求初凝时间≥45min，终凝时间≤10h，每个批次间凝结时间差值不超过30min，超过后需及时上报并重新验证混凝土性能。对强度进行控制，要求水泥3d 抗压强度不低于25.0MPa，28d 抗压强度（50.0±2.0）MPa，控制波动程度。粉煤灰选用漳州后石电厂F 类Ⅰ级和Ⅱ级，主控细度、玻璃体含量、需水量比和活性指数等几个参数。矿渣粉选用行业内知名度较高的三宝和三钢品牌S95 级矿粉，主控比表面积和活性指数。

优先选用连续粒级的粗骨料，采用二级配或三级配调整颗粒级配。若必须使用单一粒级的骨料，必须进行相应的技术、经济分析，按照国家规定的试验方法证明其不会发生离析问题或影响混凝土质量。

细骨料优先选择Ⅱ区中砂，保证骨料细度模数在2.3～3.0 之间。若受施工条件限制，必须使用细砂或粗砂，应通过科学计算和试验，合理增加水泥用量，以保证混凝土的质量。

减水剂选择主要考虑缓凝高性能减水剂，以降低用水量和延长凝结时间，降低收缩开裂的概率；同时，减水剂的敏感性低、适应性强，确保混凝土在原材料波动时仍保持良好的工作性；配方确定后，生产必需稳定。

拌合用水可使用符合国家标准的生活饮用水生产各类混凝土。若使用地表水、地下水、工业废水生产混凝土，使用前应按国家相关规范标准的规定进行检验，确保其不会影响混凝土质量；拌合用水的选用应以不会影响混凝土和易性、耐久性、凝结性及强度发展，不会造成钢筋锈蚀，不会污染混凝土表面为基本原则。

3.2 混凝土材料运输控制

该项目中，技术人员通过以下措施对混凝土的运输质量进行有效控制：（1）科学规划运输路线、选择运输方式，确保运输时间小于混凝土初凝时间，并尽可能为浇筑施工创造更充裕的时间；合理控制用车量，做到不断车、不压车。（2）做好运输保护工作，避免因天气环境突变，导致混凝土材料变质。（3）充分利用信息技术，优化运输调度工作，如：为运输车辆安装GPS 系统，以便调度员根据实际情况灵活调度；建立信息平台，实时共享运输信息，便于各环节沟通，确保运输效率；避免跑错工地、卸错部位的质量事故发生。（4）通过调整减水剂配方等技术措施，预留运输和待料时间，确保运输质量。

运输控制要规避：搅拌车和泵车到现场无法通行，临时修路；工人未到，混凝土已到现场待卸；搅拌车装料后故障，泵车就位后故障；浇筑班组不清楚浇筑部位、顺序和混凝土强度等级，卸错部位等。

3.3 混凝土施工过程控制

混凝土浇筑技术控制是保证混凝土质量的重要措施。在该项目中，施工人员采用了以下措施：（1）制定科学、细致的混凝土浇筑施工计划，明确施工要点，做好技术交底工作，以此确保施工的顺利进行；（2）采用分层、分段施工，布冷却水管，确保浇筑温度得到有效控制，保证施工质量；（3）按照规范进行振捣施工，做到不漏振、欠振、过振，严禁工人私自往混凝土中加水，保证振捣施工质量：（4）做好施工温度控制，保证浇筑施工温度≤25℃，并实时监测温度变化情况，对施工过程进行灵活调整[3]。

施工人员和监理人员必须在现场旁站，对不规范施工的行为进行制止和指导。混凝土的使用是有时间限制的，待料时长宜控制在3h 以内，没有及时浇筑使用的话，会出现坍损和质量下降的情况，对于需要马上协调的事项，处理必须及时，质量品质已经降低的混凝土必须降低或报废处理，不能浇筑在实体结构里，相关人员要有很强的质量控制意识。