混凝土配合比管理

2020年4月24日17:19:55混凝土配合比管理已关闭评论 2,509

中铁五局四公司  李瑞青

摘要:配合比在批准使用之后不是一劳永逸,原材料品质波动、环境温度会使按照原比例配制的混凝土性能发生改变,再加上生产中会有一些环节导致配合比发生改变,现场条件的变化也会对混凝土性能提出不同的要求,因此,必须要对配合比进行有效的管理,其目的不是为了实现理论配合比的一组数值,是为了实现配合比的设计方案,实现品质优良的混凝土,即混凝土具有良好的工作性和结构所需的强度和耐久性,这也是配合比设计的根本目的。

关键词:施工配合比、管理、验证、调整

1、引言

我们在前面写了混凝土配合比设计系列文章,谈到了配合比设计的根本目的、原则、设计思路及方法,告诉我们如何始终围绕混凝土工程目标的实现来进行配合比设计,给我们试验室配合比设计工作提供了很好的指导。

在混凝土配合比设计完成之后,按照配合比来生产混凝土,经运输、浇筑、成型、养护,最终使配合比的设计方案能够在结构实体上实现,这样混凝土工程的目标才算实现。从这方面来说,配合比设计仅仅是混凝土工程的一步,要实现混凝土工程的目标,还有很多工作要做。

混凝土生产中会有很多因素影响到配合比设计意图的实现,有客观因素也有主观因素。客观因素包括原材料品质波动、环境温度变化、现场施工条件变化等等,主观因素有含水率测定、设备故障、不合理的要求等。这些因素是客观存在的,如果不能及时发现或者及时纠正,会带来严重的问题,例如:含水率不准确会造成混凝土干一盘、稀一盘,到了现场无法正常使用,使现场出现加水等劣化混凝土质量的行为,也可能造成混凝土退场报废这种浪费的现象,材料质量波动、搅拌设备故障也会造成类似情况。这些问题象对正常的施工组织和混凝土的质量造成了严重的困扰:混凝土工作性不好用会降低施工效率,也容易使工人产生对立情绪,加剧了现场操作的不规范性,劣化质量的行为增加混凝土的质量缺陷,如离析、浮浆、不密实、裂缝等,这会为施工企业增加很多的整治费用,也不利于混凝土工程目标的实现。

这些影响配合比实现的因素是我们不得不面对的问题,解决这些问题会涉及到一项重要工作,即配合比的管理。上述问题的存在本质上也是因为忽略了施工过程对配合比的管理,这也偏离了配合比设计的根本目的。

长期以来,存在各层级试验人员对于配合比管理重要性认识不足、方式方法不正确、过程不仔细不严谨等问题,造成配合比管理失控,使配合比不能实现。因此有必要从配合比管理的目的、过程存在的问题、方式方法、时机、以及正确开展此项工作进行阐述,认真讨论配合比的管理工作。

2、配合比管理的目的

2.1、配合比的作用

配合比设计是我们根据当时当地的原材料,运用混凝土工程技术,通过试验确定的一组数据,这组数据不但要满足混凝土硬化前的工艺要求,即不离析、不泌水、容易浇注成型,还要满足混凝土硬化后强度及耐久性要求。这组数据是用于指导混凝土生产的,之所以用“指导”一词,主要是要强调不是在搅拌机上完全照搬理论配合比的材料比例,而是控制好配合比设计的关键参数,使混凝土既能获得施工所需要的的工作性,也能够获得结构所需要的的强度和耐久性。这在下文中我们还会详说。当然设计出合理的配合比是配制出优质混凝土的前提,可参考配合比设计的根本目的》和配合比设计的原则

2.2、配合比管理目的

基于配合比的作用,配合比管理的目的可以总结为:利用一切管理和技术手段,使配合比的指导作用能够体现,最终配制出既满足混凝土工作性又满足结构强度和耐久性的混凝土,使配合比设计的根本目的能够实现。

3、配合比管理的主要工作

配合比管理的主要工作应是紧紧围绕着其目的,所做的一切工作均有利于配合比设计目的的实现,可归纳为以下几个方面:

第一,配合比准确性管理。这方面的工作不仅仅是指施工配合比换算,其内容应该包括保证施工配合比准确性的一切措施,包含从施工配合比换算到混凝土入模前的所有影响配合比准确性的环节,关节环节包括含水率检测、配合比换算、计量系统、罐车及运输等。

第二,配合比验证。验证是指经过检验得到证实,我们把对设计配合比的再检验称之为对配合比的验证,其目的是检验配合比设计的参数是否适用现有的材料、环境条件,当不符合时需要通过验证分析出原因,为生产配合比调整提供依据,配合比验证工作也可为技术人员积累丰富的经验。

第三,配合比调整。配合比调整指生产配合比调整,与经含水率换算的施工配合比是不同的概念,是指按照原配合比生产的混凝土不能满足施工要求时,通过调整个别参数使其达到要求,并对混凝土的硬化性能不产生负面影响。调整的目标是保证良好的工作性和混凝土强度及耐久性能够达到预期,通常调整的参数有碎石比例、砂率、减水剂掺量、引气剂掺量等。配合比验证的结果通常是调整的依据,有经验的技术人员在生产时也经常根据实际变化调整,这是一项常态化的工作。

4、配合比管理中存在的问题

4.1、配合比准确性管理中存在的问题

影响配合比准确性的第一个因素是施工配合比换算,砂石含水率是否准确是影响换算结果的主要原因,最主要是因为含水率不均匀使样品失去代表性,检测出的含水率不是真实含水率,导致生产时经常会出现干一盘、稀一盘的情况,本质上是因为含水率的不均匀导致生产配合比发生改变。

很多人把计量系统的准确性归结于校验结果,而忽略了其他影响计量准确的因素。事实上,秤是否准确只是一方面,整个设备是否正常运行对混凝土配料是否准确有很大的影响,如漏水、漏减水剂、漏骨料等,这些问题与“秤”无关,却严重影响配料准确性。此外,罐车在装入混凝土前罐内有余水、运输途中或施工现场向混凝土中加水,这些行为均改变了配合比,使混凝土质量劣化。

4.2、配合比验证的问题

在工程拌合站,由于对配合比验证的重要性认识不足,或者受技术能力限制,此项工作开展过程中存在很多不足,主要为以下几个方面:

第一,不验证配合比,或者很少验证配合比。主要是认识不到位。很多人认为只要配合比得到批复,就可以长期使用,如果出现问题则是配合比没有设计好;也有人认为如果验证出来不合适,还得重新选配申报,觉得批复程序麻烦,多一事不如少一事,不如不验或者少验;更多的人觉得验证配合比工作量大,对生产的指导作用有限,所以干脆不去做。例如:项目前期委外的配合比,生产前不对现用的材料试拌验证,也不管配合比设计参数与现有材料是否匹配,直接使用,甚至有很多拌合站使用的配合比几个月都是同一组数值。这些严重不符合实际情况。

第二,不理解配合比验证的作用,不能把握配合比验证的时机,忽视配合比设计中的减水剂成份、掺量对季节、环境温度变化的影响;不深入施工现场,对现场施工条件的变化不掌握,比如随着工程施工进度,混凝土运输时间、运输距离会变化,现场浇筑、振捣工艺也会变化等。

第三,受思想认识和技术能力限制,不能保证验证结果的准确性。主要问题有:不用拌合站当前所用材料试验,取样不足,保存不当等;没有试验室结果支撑的情况下在大搅拌机上验证配合比,混凝土性能变化时,无法判断是拌合机的原因导致配合比改变还是还是材料品质变化造成混凝土性能变化;试验过程不认真,这主要表现在试验设备故障、缺失、验证配合比计算表计算错误、计算数据不复核、估算砂石含水率、胶凝材料品种称错、称量不复核、试件成型、养护不当等。

这些问题存在的原因,一是对配合比验证的重要性认识不足,忽略了设计配合比在混凝土工程质量管理中的作用,偏离配合比管理的目的;二是试验室没有把配合比管理当成日常性的工作,认识不到配合比验证工作是日常的技术积累,如果日常的验证中能够遇到问题的原因,生产中就能够轻松应对。

4.3、配合比调整存在的问题

在生产混凝土的过程中需要根据实际情况调整配合比,为什么要调整配合比可阅读本网站文章《如何看待调整混凝土配合比。但是在实际施工中,仍然存在很多问题,这些问题均不利于混凝土质量控制。主要表现为:

4.3.1、思想受诸多限制,不敢调整配合比。

这方面主要表现为认为配合比不准调整,或者害怕调整后受到批评。具体原因可分为几个方面:

第一,自身技术能力有限,对配合比的参数不能很好把握,害怕改变参数会出现问题,例如,不理解水胶比的作用,不知道砂率对强度是否有影响,对减水剂的作用也不清楚,甚至很多人认为减水剂会提高强度,掺量不能降低。这些技术认识的缺失使得在配合比调整中畏首畏尾、不敢决断,即使原配合比已经不适用于当前的材料或环境。

第二,不理解调整配合比的目的和意义,受不合理的条文或指令影响,认为理论配合比是神圣不可改变的,这一点铁路、公路项目的工程拌合站深受其害。这一做法违背了混凝土工程的根本目标,配合比管理不是要维护一组数值,而在于使混凝土具有良好的工作性能和结构性能。

4.3.2、调整的方法不正确,没有试验数据指导。

这方面的问题,一方面是受技术能力限制,另一方面是认识不足,不相信试验室数据,认为试验室数据的作用有限。有很多人常使用加减水来调整混凝土流动性,不知道如何去控制水胶比,其根本原因是基础混凝土知识薄弱,不理解水胶比这些关键参数的作用。

甚至有很多拌合站的技术人员没有参与配合比选配或配合比验证工作,缺乏技术积累,更不用说灵活地运用这些参数调整配合比了。

5、如何正确开展配合比管理工作

5.1、正确认识配合比管理的作用

上文中我们讲到,配合比管理的目的是为了实现配合比的设计意图,也就是为了能更好地控制混凝土质量。因为自混凝土开始拌和生产到混凝土入模之前,有很多因素会使配合比发生改变、会使混凝土的性能变化,那么配合比管理的作用就是使这些因素对混凝土的不利影响降到最低。

5.2、把配合比管理当做日常性工作

基于配合比管理的作用及其重要性,必须把它配作为一项长期的持续性工作,不能认为自配合比批复后就可以毫不干预的使用。尤其对于工程拌合站而言,大宗材料长时间保持均质而稳定是做不到的,环境的变化更是人力无法干预,施工工艺和条件变化也是不可避免,只有通过日常技术手段或管理手段来控制这些变化对混凝土产生的不利影响,才能保证混凝土的质量,这些日常的技术手段和管理手段就是配合比的管理,它必须是一项日常的工作。

5.3、确保施工配合比准确

上文中我们讲述到影响配合比准确性的因素包含从混凝土生产到入模的全过程。做好此项工作,有以下几方面的内容:

第一,含水率控制。骨料含水率是影响混凝土质量的重要因素,通常由于含水率的不均匀造成混凝土质量波动,测准含水率,除了检测过程仔细之外,骨料匀化工作至关重要,所以在生产前,把预计使用的骨料(比如100方)翻拌均匀后再检测含水率,可以极大避免由于含水率不均匀造成的混凝土质量波动。

第二,计量准确性。

计量准确性是指混凝土生产的配料保证与生产配合比一致,并不单单指计量系统校验合格。当然计量系统准确是前提,也是必须要保证的,通常每年需要计量单位校验合格,骨料称每月自己校准一次,粉料秤、水秤、外加剂秤每周要校准一次,校准工作拌合站试验技术人员要参与其中,是其工作监督的一部分。

即使计量系统校验合格,设备故障或者不规范操作仍然会造成配料不准确,使生产配合比失准。称量料斗阀门故障经常造成这种问题,这时应该停止生产,排除故障后再配料生产。试验技术人员也需要关注这种情况,以避免产生误判,对配合比做出不正确调整。

第三,保证拌制后的混凝土配合比不改变。

混凝土拌制完成后导致配合比发生改变通常是有意或者无意加入了水的缘故。混凝土罐车在接料前没有将罐内的水全部放出是经常存在的情况,调度抽查不能完全避免这种情况,最好的做法是每辆罐车开入接料口后都快速反转1分钟,将水全部倒出,形成习惯,由操作手通过摄像头监督。

避免工地工人向混凝土中加水最好的做法是保证混凝土好用,即具有很好的工作性,这需要试验室设计出合理的配合比,拌合站的试验技术人员把握好生产配合比,在下文中还会详述。

5.4、做好配合比验证工作

5.4.1、理解配合比验证的作用

配合比验证的作用有三点:第一,掌握材料变化对混凝土性能的影响,分析是哪一种材料甚至哪一项指标影响到混凝土的性能。例如,可通过试验结果了解砂含泥量变化后如何通过调整减水剂掺量来控制水胶比,如何根据砂粗细变化来调整砂率,还可以根据粉煤灰烧失量来调整引气剂掺量。

第二,掌握环境条件变化对混凝土性能的影响,分析环境条件变化会对混凝土产生怎样的影响,该使用什么手段去应对。例如,通过配合比验证可掌握不同温度下混凝土工作性保持时间,在不同温度下减水剂掺量该如何变化,或者减水剂的组分是否需要调整;了解环境温度对引气的影响,温度低时引气剂应该增加多少,温度高时又该降低多少。

第三,积累技术。上文讲述配合比管理工作是一项持续工作,做好这项工作必须有丰富的经验,就是要不断积累技术,而配合比验证工作是积累技术的重要过程,通过客观而准确的试验数据可以充分了解材料指标变化、环境条件变化对混凝土性能的影响,能够理解该控制哪些参数,如水胶比,砂率、减水剂掺量、碎石比例这些参数该如何调整,既能够使混凝土具有很好的工作性又能够保证混凝土强度。当积累了足够的混凝土技术,在调整生产配合比的时候能够得心应手了。

5.4.2、选择合适的验证方式

试验室验证是配合比验证工作的基础,试验室的验证结果比在大搅拌机上直接试拌混凝土更容易分析和判断,所以应定期对配合比进行试验室验证,连续生产的拌和站每月不少于一次试验室验证。为了保证试验室验证的数据真实可靠、具有指导性,应做好以下细节:一是取样来源于拌合站当前所用的材料,特别是减水剂、胶凝材料一定要从拌合站罐体里取;二是试验过程认真仔细:砂石料翻拌均匀、准确测定含水率、配合比计算复核、称料复称、测定原配合比坍落度、扩展度、坍落度经时损失、含气量等。与原配合比设计参数进行对比,判断当前原材料拌合出来的混凝土是否满足原配合比设计的工作性需要。  

在试验室配合比验证的基础上,应当在大搅拌机上进行复核,以判断大搅拌机的配料是否与试验室配合比一致。大搅拌机验证应注意以下细节:验证前要检查设备状况是否正常,特别是外加剂、水称是否称量准确,有无滴漏现象,砂石料料斗是否清仓,砂石料是否翻拌均匀,含水率是否测准,罐车是否空转排除余水,验证过程如同室内验证过程一样严谨仔细。

5.4.3、选择合适的验证时机

 配合比验证一项动态调整的工作。在合适的时机验证配合比能够及时得出判断,提前做好应对措施。通常在以下几种情况下要验证配合比:第一,环境温度剧烈变化时、冬夏相交时,甚至在昼夜温差大的时候,这时验证的主要工作是摸清楚在不同温度下减水剂的掺量范围,必要时要求减水剂厂家调整组分,掌握其规律,为调整配合比提供依据。第二,现场施工条件改变的时候,随着工程进度,现场施工条件会发生改变,比如运输距离、工艺工装,这些条件的变化都会给现场混凝土工作性要求提出新的要求,配合比还适不适应这些条件变化,我们要经常深入施工现场,发现这些变化,对其进行复核确认,掌握配合比需要调整哪些参数以适应这些变化。第三,当原材料发生明显变化的时候要验证配合比,以确认材料变化造成的影响,需要调整砂率、减水剂掺量等参数来解决。第四,在以上三点之外,配合比连续使用一个月左右,我们也要对其进行验证,其原因是材料大概不会长时间不变,而大宗材料有时品质变化不能及时发现,为了避免这种情况对混凝土生产造成不良影响,就应该隔一段时间进行复核、验证。

5.5、正确对待配合比调整工作

5.5.1、配合比调整工作的意义

我们应清楚地认识到配合比管理的目的是实现配合比设计的意图,就是使混凝土具有良好的工作性和符合设计要求的强度及耐久性,不应该机械地理解为实现设计配合比的一组数值,如果这组数值不能为混凝土带来好的结果,将毫无意义。基于这样的理解,我们认为生产配合比必须根据实际情况调整,以有助于混凝土工程朝着良好的方向发展。

5.5.2、配合比调整工作应注意的问题

配合比调整的目的是为了使混凝土质量朝好的方向发展,具体的调整思路和方法会对结果造成直接影响,所以正确的调整方法是必须要掌握的。做好配合比调整工作,应注意以下几点:

第一,注重技术积累,参与配合比设计和配合比验证是技术积累的重要过程,这个过程中可以充分了解各类材料、各种参数的作用,比如水胶比决定强度和耐久性、温度对工作性保持时间的影响、温度对引气的影响等。所以拌合站的技术人员应参与配合比设计和配合比验证工作。

第二,熟悉本站材料性能,掌握材料变化对混凝土性能的影响,清楚材料的变化范围,一方面为控制原材料的质量建立内控的标准,一方面在材料变化时能够熟练地调整混凝土,保证混凝土质量。

第三,要牢记配合比调整的目的,不应受不合理的指令或要求的影响,使混凝土朝着劣化的方向发展而不做纠正。

6、结束语

设计的配合比批复之后不是一劳永逸,原材料品质波动、环境温度会使按照原比例配制的混凝土性能发生改变,再加上生产中会有一些环节导致配合比发生改变,现场条件的变化也会对混凝土性能提出不同的要求,因此,必须要对配合比进行有效的管理,其目的不是为了实现理论配合比的一组数值,是为了实现品质优良的混凝土,即使混凝土具有良好的工作性和结构所需的强度和耐久性,这也是配合比设计的根本目的。

十分感谢您阅读我们网站的文章。如需转载原创文章,敬请注明文章出处及作者,并设置跳转到原文的链接!

朱永清
广告也精彩