影響預拌混凝土強度問題的分析
2006-08-17 00:00
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關鍵詞：預拌混凝土；配合比：計量：外加劑：混凝土強度；標準差
0 前言
預拌混凝土的生產以專業化、工廠化集中拌制，社會化、商品化供應方式為主要特征，它的出現是混凝土生產方式的重大變革。與現場攪拌混凝土（下稱“現拌混凝土”）相比，具有工藝設備先進、生產效率高、混凝土供應量大、工期縮短、減少環境污染及噪聲低、原材料耗量低、混凝土拌合物質量穩定等優點。因此，預拌混凝土的應用數量和比重的多少，標志著一個國家混凝土生產水平的高低。我國20世紀80年代初，開始使用預拌混凝土，并在國家產業政策的推動下，預拌混凝土的生產和使用有了長足的發展。2003年直轄市、省會大城市及部分大中城市，限制使用“現拌混凝土”，推動了預拌混凝土生產的快速發展。
但是，由于裝備水平、技術力量和施工管理水平較低等因素制約，預拌混凝土在實際工程應用中，存在一些強度問題及由此引發的技術爭議問題，不僅影響工程質量，而且一定程度上制約了預拌混凝土行業的發展，現就此展開論述。
1 生產過程中影響混凝土強度的主要因素
在近年來，筆者在工程監督實踐中，發現預拌混凝土出現強度問題的幾率較“現拌混凝土”高，為此，馬鞍山市對預拌混凝土企業進行定期或隨機性檢查，在預拌混凝土強度問題分析處理和質量檢查中，發現預拌混凝土在生產、管理等方面存在諸多問題，這些問題帶有一定的普遍性，主要表現在以下幾個方面。
1．1 配合比設計
依據設計要求的混凝土強度等級，正確確定配制強度是保證混凝土質量的前提和重要手段。我國《普通混凝土配合比設計技術規程》（JGJ／T55—96）和《混凝土強度檢驗評定標準》（GBJ107—87）規定，施工配制的混凝土強度要有95%的保證率。大量實踐表明，批量生產混凝土的強度可以按正態分布來描述，95%的保證率與混凝土強度標準值加1．645倍的標準差or相對應，即混凝土的配制強度可按下式確定：
 式中：
 －混凝土的施工配制強度（N／mm2） －設計強度等級對應的混凝土立方體抗壓強度標準值（N／mm 2） σ —施工單位混凝土強度統計或國家標準給定的混凝土強度標準差（N／mm2）
預拌混凝土在攪拌站和使用現場分別留置立方體強度試件，以施工現場取樣試件的檢驗結果作為混凝土強度檢驗評定依據。首先，由于未考慮混凝土運輸、泵送及現場使用條件的差異與變化。站內試件強度往往高于現場的試件強度；其次，一般情況下，攪拌站按站內留置的試件強度統計來確定標準差，σ值的選用也未考慮上述因素；三是站內試件強度試驗數據和強度統計不準確，如某康復醫院工程一層框架柱C40混凝土，攪拌站留置的3組試件強度均在45MPa以上，而現場5組試件，強度最大一組僅為36．8MPa，查閱該站強度統計，其每月混凝土強度統計的標準差最大值僅為0．36MPa，遠遠高于國家質量控制優良標準，顯然存在弄虛作假現象。因此，不難看出攪拌站混凝土配置強度存在偏低的現象。檢查中還發現有的攪拌站，一味追求商業利潤，采用低配比，造成混凝土配制強度過低，影響工程質量。
另外，預拌混凝土攪拌站作為專業生產混凝土的單位。積累一些適應不同情況和不同需要的成熟的配合比設計，這些配比設計能滿足一般使用需要。但有些站僅按混凝土強度等級套用相應成熟的配比設計，而不考慮工程的具體要求、施工季節、運輸路程的長短、泵送高度以及原材料的變化等因素，使配比設計失去針對性，這也是造成強度偏低的原因之一。
1．2 執行配合比不準確
配合比確定后，如何按配合比規定的組分材料拌制，是保證混凝土質量的重要基礎。工程實踐中，我們發現，大部分攪拌站的計量控制系統有問題，計量不準，即不嚴格按規定配合比拌制混凝土，這必定對混凝土的水厭比有影響，尤其是水泥、水及外加劑的計量精確性。眾所周知，在相同材料和工藝條件下，混凝土強度主要取決于水灰比，即水灰比定律。但一些技術人員和操作人員卻對此缺乏應有的認識。殊不知，在水灰比合理的取值范圍內，水灰比每增加0．05，混凝土強度則降低10MPa。
計量不準主要反映在以下幾方面；① 有的攪拌站，其計量設備不按規定標定，生產過程中不定期效驗．造成計量不準確。尤其是水、水泥、外加劑和摻和料的不準確，對混凝土的強度影響較大；②在現場泵送時，為便于施工隨意加水，人為改變混凝土的配比；③不按站內實際情況及時調整配比。雨雪天氣條件下，粗細骨料含水率變化很大，需要隨時調整骨料用量和水量，而有些攪拌站對骨料含水率的測定不及時．或不測定而用估算值，這些都會造成執行配比不準的現象。如檢查中發現某攪拌站雨天生產，砂石含水率分別按3%和l%來調整配比，而測定砂石的實際含水率分別為7．9%和4%，1m3混凝土拌合物多加水30．4kg，水灰比增大0．09。
1．3 原材料管理不善
原材料的品質對混凝土的質量有較大的影響。在檢查中發現大部分攪拌站精細料存放與管理、集料的堆放混亂，精細料不按不同生產廠家、品種分別存放，無密封、干燥和防雨防潮等措施；不同品質的集料及粗細集料混堆混放；粗、細集料倉長期不清底，這些現象都對混凝土強度產生一定的影響。
1．4外加劑使用中存在的問題
外加劑是改善混凝土品質的重要組分，對混凝土的性能有極大的影響。但目前市場上，外加劑品種很多。本身其質量和性能差異很大，并且混凝土的性能對外加劑摻人量非常敏感，量小起不到應有的作用。量大反而有害。要求計量非常精確。檢查中卻發現摻加量失控，一些攪拌站未設置外加劑儲料斗，沒有專門的計量裝置，而采用勺、碗等器皿近似估量。
1．5長距離運輸管理的問題
《混凝土質量控制標準》（GB50164－92）規定：混凝土攪拌機出料后到澆筑完畢持續的時間，若采用攪拌車運輸，氣溫≤25℃ 。混凝土強度等級≤C30時為120min，C30以上時為90min；氣溫>25℃ ，混凝土強度等級≤C30時為90min。C30以上時為60min。運輸車輛因受城市交通管理的限制，使混凝土從攪拌機出料后到澆筑時間往往超過上述規定，長距離運送時更容易出現這樣問題，而現場管理人員叉不易發現。很容易造成工程質量事故。
2 影響混凝土強度非生產性因素
2．1 現場試件制作和養護不規范
《普通混凝土力學性能試驗方法》（GBJ81—85）對混凝土強度檢驗評定的試件制作和養護有著嚴格的統一標準和要求，但嚴格按標準要求執行的不多。首先是試件的取樣不規范，對預拌混凝土，應從攪拌車卸料的1／4—1／3之間取樣，每次取樣量不少于0．02m3，實際上，多數使用單位，開始卸料時就取樣，且取樣的數量不足，造成缺乏代表性。其次是不嚴格按標準制作。三是養護條件達不到標準的要求，絕大多數施工現場未設置標準養護室，試件成型到拆模期間，養護溫濕度達不到標準的要求，影響試件的強度。四是試件拆模后不能及時送至標準養護室養護，一般是現場常溫水中或室內存放3d～4d。
2．2混凝土強度檢驗評定上的誤區
混凝土系不均質材料，在一定批量生產條件下，其強度統計分布服從正態分布規律，據此GBJ107—87依據混凝土生產工藝條件和批量大小，給出三種評定方法，這三種方法都允許混凝土試件強度小于規定強度標準值。而實際丁程中，多數使用單位不按標準的評定方法判定混凝土強度的合格與否，只要強度值小于其標準值就認為混凝土強度不合格，這顯然是錯誤的。若要求試件強度值都大于其強度標準值，就必然要求攪拌站預留更大的強度富余值，從而造成不必要的浪費，而且對混凝土開裂和耐久性留下潛在的危害。
2．3 非破損或局部破損檢測預拌混凝土強度的局限性
當試件強度不滿足要求或對混凝土強度有懷疑時，采用非破損或局部破損的方法，對實體構件的強度進行檢測。常用的方法有回彈檢驗法和鉆芯取樣檢驗法，國家也制定了相應的檢測標準。但是這兩種方法主要是建立在現拌混凝土試驗基礎上的，所測得強度值較實際強度值低，尤其是泵送混凝土，強度值降低的幅度更大。據有關資料介紹，回彈法檢測預拌混凝土的強度時，其測試結果較標準成型和標準養護試件強度約低20%～ 30%；《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》（CECS03：88）條文說明指出：“據國外的一些試驗結果，由于受到施工、養護條件的影響，結構混凝土的強度。一般為標準強度的75% ～80%，國際標準草案為70%～85%。據中國科學院結構所對試驗用墻板的取芯試驗表明，齡期28d的芯樣強度換算值也僅為標準強度的86%，為同條件養護試件的88%。”
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