高性能混凝土的生产控制与管理

2017/2/28
来源:秦佛朋

核心提示:长期以来,由于对混凝土耐久性缺乏足够的认识,建设者在设计和施工中只考虑强度,加之高速公路桥涵结构所处的严酷环境,大量耐久性不足所导致的问题集中暴露出来。

  长期以来,由于对混凝土耐久性缺乏足够的认识,建设者在设计和施工中只考虑强度,加之高速公路桥涵结构所处的严酷环境,大量耐久性不足所导致的问题集中暴露出来。近年的研究及工程经验表明,在设计阶段即考虑预防性的保护措施,并在施工中加强质量控制,是提高混凝土结构耐久性的有效手段。高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土耐久性基础上,以耐久性作为配合比设计的主要指标,采用现代化混凝土技术制作而成。针对不同的用途要求,高性能混凝土保证了耐久性、工作性、使用性、强度、体积稳定性、经济性等性能,同时对原材料和生产工艺提出了更严格的要求。

  高性能混凝土的主要构成材料有水泥、矿物掺和料(粉煤灰、矿渣粉、硅灰等)、细骨料、粗骨料、外加剂、搅拌用水等。如某高速公路高性能混凝土配合比采用42.5等级水泥、Ⅰ级粉煤灰、优质矿渣粉、高性能减水剂、碎石、河砂等材料配置而成。高性能混凝土在材料配置上的特点是低水胶比、低用水量、较低的水泥用量、较多的矿物掺和料用量,使混凝土有较高的密实性、抗裂性、抗化学腐蚀性和工作性,既提高了混凝土的耐久性,又充分利用了工业废料和减少了水泥生产的能源消耗与污染。

  1.地材的质量稳定性

  由于砂石材料的质量波动,对普通混凝土性能影响不敏感,往往对其关注不足,导致地材的质量稳定性较差,主要表现在砂的细度模数波动较大,粗细集料含泥量超标、颗粒级配分布不稳定。这种现象会引起高性能混凝土的稳定性得不到保证,生产质量有问题,必然导致施工过程中控制困难。控制地材质量稳定性,应从控制料源入手,砂石材料的质量波动,往往是由于同品种、同规格的材料产自不同厂家,在原材料选厂阶段对厂家的供货能力估计过高,导致不能按照施工进度供货。因此,在原材料选厂时,应选择质量稳定、货源充足、信誉良好的厂家或供货商,不能片面追求利润最大化。

  2.混凝土搅拌站的标准化建设

  搅拌站的标准化建设,对混凝土生产质量提高有非常显著的作用,标准化的理念,必须在搅拌站的建设上得到落实。首先,搅拌站按照标准化要求设置的标牌,应清楚地标明搅拌站操作规程、按照当日实际检测含水量计算的施工配合比、质量标准及岗位负责人等信息,不能流于形式。其次,砂石料仓分隔墙采用双墙中空式(37墙,净距50cm,高度不小于160cm。搅拌站配料机上料斗之间加设钢隔板,高度不小于50cm,确保砂石料不混杂。砂石料仓、搅拌机配料斗应设置避雨棚;料仓硬化必须按照中间高、四周低的原则合理设置,场地四周设置排水沟,沟底砂浆抹面,并设置不小于1.5%的纵坡,形成完善的防排水系统,减少降雨对集料含水量的影响。最后,配备满足施工需要的水洗设备。C40及以上混凝土所用粗细集料全部采用机械水洗,严禁冲洗和水池投洗。

  3.混凝土的水胶比

  水胶比是高性能混凝土的一个关键指标。施工过程中,搅拌好的混凝土若停放、运输时间过长,将导致坍落度损失过大。下料困难甚至难以振捣时,应按规定废弃,不得加水重塑,更不允许为贪图施工方便而随意增加单方用水量。

  4.标准化、精细化施工理念

  高性能混凝土仍然是用常规材料和常规工艺制造的水泥混凝土,但是需要制作上通过严格的质量控制,使其达到良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性,以满足耐久性的基本要求。管理及施工人员应改变传统观念,提高质量意识,进一步规范生产及施工管理,树立标准化施工、精细化施工的理念。

  高性能混凝土质量波动因素较为繁杂,但是重点仍集中在生产管理阶段,主要体现在原材料、配合比及生产工艺上。

  1.原材料源头控制

  要建立健全材料管理制度。入库时应对原材料的品种、规格、数量以及质量证明文件等进行验收检查,按照有关规定取样复检,经检验合格后方可使用,对不合格的产品应清降出场。不同品种、规格、来源的原材料应分仓储存,并用明显的标识标注出品名、产地、厂家、生产日期、进货日期等必要信息。

  粗细骨料应按照不同品种分别堆放。细骨料优先选用级配合理,空隙率小的河砂,若当地地材难以满足要求,可考虑满足要求的机制砂。粗骨料优先选用坚固密实、粒型良好的碎石,宜由二至三个粒级组成合理级配。

  水泥、粉煤灰、矿渣粉等粉状材料采用罐装储存,应做好保温防潮措施。高性能混凝土必须掺加优质的掺和料,尽可能选用Ⅰ级粉煤灰和优质矿渣粉。

  外加剂宜选用聚羧酸类高性能减水剂,使用前必须进行适用性检验。当复合使用减水剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂及防腐剂时,应事先专门测定它们之间的相容性。外加剂的验收除按规范规定的指标进行检验外,还应增加在试验室进行试拌检验。试拌时采用选定的配合比、已进场的原材料,验证混凝土的工作性。工作性满足要求作为高性能混凝土验收通过的指标,否则分析各种原材料(外加剂除外)的影响因素,逐个解决排除。由于外加剂的质量对日照、温度比较敏感,应设置专门的仓库储存。

  2.配合比过程控制

  配合比管理的关键,在于控制原材料品质的稳定及计量设备的精确。原材料性质的变化,对高性能混凝土性能影响较为敏感。工地试验室在原材料进场检验时,应收集汇总材料的各项检验指标,认真分析材料性质的变化。如果水泥强度、水泥成分,减水剂减水率、矿物掺和料需水量、减水剂引气量、骨料含泥量等指标发生变化时,需要试验室针对原材料性能试配调整配合比。通过对混凝土的使用情况进行分析,也可以反映出原材料指标变化,例如高性能混凝土在坍落度满足要求前提下,太黏稠则不便于施工,可以通过减少1%至2%砂率的方法进行调整。如非砂率原因,可要求外加剂供应厂家对外加剂的组分进行调整。

  计量准确是保证混凝土质量的关键。目前,混凝土搅拌站计量设备精度多数能满足要求,但由于设备使用时间长(检定周期一般为1年)、工作量大等原因,也可能导致计量不准确。搅拌站应配备几个常用砝码,在检定周期内定期和不定期对计量系统进行核查,检验其计量精度,发现问题及时解决。

 3.搅拌过程管理

  监理人员与搅拌站、试验室、质检人员,根据当日生产计划、砂石含水量和原材料情况,结合混凝土的运距、气温、混凝土使用部位,提出混凝土的配比通知单。开盘前,应测定粗细骨料的含水量,以便确定施工配合比,每工班抽测2次,雨天随时抽测,并根据测定结果,及时调整混凝土施工配合比。高性能混凝土搅拌时间较普通混凝土搅拌时间长约30秒,适当延长搅拌时间可显著提高混凝土的工作性。搅拌站必须安装打印机,可随机打印配料单供管理人员分析生产质量,搅拌站应规范操作、及时保养。高性能混凝土搅拌专业性较强,要求操作人员具有很强的责任心并具有一定专业知识,应加强操作手的专业培训。

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