混凝土回彈強度差異的原因分析與控制要點

孫高飛

（太原路橋建設(shè)有限公司第二工程公司，山西 太原 030006）

2012年7月，山西省交通質(zhì)監(jiān)局在對我標段進行質(zhì)量安全大檢查中發(fā)現(xiàn)，40 m T梁預(yù)制廠有2片T梁28 d回彈強度均低于50 Pa，但同條件養(yǎng)生試件及標準養(yǎng)護試件強度均符合要求。針對以上情況，我標段立刻進行了停工整頓，以下我們根據(jù)當(dāng)時現(xiàn)場施工條件以及我標段300余片40 m T梁的整個預(yù)制施工過程所得出的相關(guān)經(jīng)驗對影響C50混凝土回彈強度的因素逐條進行分析。

1 養(yǎng)護因素（外因1）

我們在日常用回彈儀進行T梁混凝土7 d、14 d、21 d、28 d強度增長測定時發(fā)現(xiàn)，相同的混凝土構(gòu)件在不同的養(yǎng)護條件下會有不同的強度值。前述同條件養(yǎng)護試塊強度高的主要外因在于，15 cm×15 cm見方的試件不能真正與接近40 m長2.5 m高的龐大梁體養(yǎng)護條件完全一致。同條件試塊往往被工人覆蓋嚴密而且在日常養(yǎng)護時作為重點灑水對象。所以，試塊在較好的溫度及濕度作用下強度增長較快，而T梁梁體則因為當(dāng)?shù)貧夂蚋稍铩⒍囡L(fēng)而有養(yǎng)護不到位現(xiàn)象。另外，我們在日常大量回彈T梁強度時發(fā)現(xiàn)，在相同的濕度條件下梁體陽面強度較陰面強度高。我標段在進入冬季施工階段后采用了蒸汽養(yǎng)生，蒸汽養(yǎng)護溫度可保證在20～40℃之間，在連續(xù)養(yǎng)護3 d后梁體回彈強度便可以達到設(shè)計值，且回彈數(shù)值大小較均勻（偏差系數(shù)較小）。以上兩點在實際施工中印證了混凝土養(yǎng)護溫度與強度增長在一定條件下成正比的規(guī)律。另外我標段地處晉北偏遠山區(qū)，春季干旱、多風(fēng)，在特有的氣候條件下梁體較難完全保濕，在此季節(jié)預(yù)制的T梁存在強度增長緩慢的情況，主要受到濕度與溫度共同作用所致。所以，保證C50混凝土T梁強度增長的外在因素就是要保證適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度。我標段在實際施工中春、夏、秋三季采用了噴淋灑水加梁頂覆蓋滲水土工布，梁體側(cè)面貼薄膜，薄膜貼成口袋狀即上端開口其余三面封閉以利于養(yǎng)護過程側(cè)壁補水并保濕，冬季采用蒸汽養(yǎng)生加封閉式養(yǎng)護棚罩。以上可以較好且較經(jīng)濟地保證養(yǎng)護條件并達到混凝土強度如期增長的效果。其次，施工過程是個連續(xù)的過程，整個養(yǎng)護期必須有專人全方位全天候地監(jiān)控，任何一個時間或方位的脫節(jié)都可能造成混凝土強度增長緩慢，有關(guān)人的因素我們將在后述組織因素中進一步論證。另外，我們發(fā)現(xiàn)有些T梁28 d回彈強度不足，但這些梁在放置一段時間后回彈強度會有大幅增長，這與我們在規(guī)范上見到的混凝土強度增長曲線有較大差別。這主要還是因為現(xiàn)場養(yǎng)護條件不足而造成混凝土強度增長緩慢，但混凝土在到達28 d齡期后并不一定會放緩增長，而是在溫度濕度適宜時繼續(xù)增長，再次用事實證明混凝土強度的增長速度與養(yǎng)護溫度及濕度有密切關(guān)系。有時我們在氣候干燥溫度較低的施工條件下，要想混凝土在28 d達到設(shè)計強度，還需要在養(yǎng)護溫度及養(yǎng)護濕度上加大投入，只靠自然溫度、濕度條件是無法滿足施工進度的。

2 配合比因素（內(nèi)因1）

我們對前述2片梁的混凝土回彈強度值進行觀察發(fā)現(xiàn)，10個測區(qū)的平均回彈強度值大都能達到50 MPa，但推算值卻明顯低于50 MPa，其原因在于，回彈數(shù)值大小不均勻，偏差系數(shù)偏大。為了找到問題的所在，我們先從混凝土配合比上著手進行了研究分析。于是，我標段試驗室重新進行了配合比驗證，在試驗室條件下，該組驗證的混凝土試件在標養(yǎng)7 d及28 d的抗壓強度值完全符合強度要求。在試驗室能達到的效果為何在施工現(xiàn)場卻相差甚遠呢？我們于是將試驗條件與現(xiàn)場施工條件進行了對比，對比發(fā)現(xiàn)我標段試驗室與現(xiàn)場存在如下差異：

a)施工現(xiàn)場養(yǎng)護條件與試驗室養(yǎng)護條件的差異，現(xiàn)場溫度條件多依靠自然溫度養(yǎng)生，濕度條件多采用人工灑水，而試驗室養(yǎng)護條件為標準養(yǎng)護條件。關(guān)于養(yǎng)護的問題前述已經(jīng)得到闡述此處不再贅述。

b)水及減水劑的計量的差異，我標段施工現(xiàn)場早期使用流量控制加水量即水泵泵水，水泵加水量受電壓、水路等諸多因素影響，難以準確控制加水量。試驗室采用稱量加水，加水量可以準確到0.01 kg以內(nèi)。

經(jīng)過以上兩點差異分析我們得出在配比方面，我標段當(dāng)時的施工條件影響T梁混凝土強度的主要因素為養(yǎng)護及水與減水劑的準確計量程度。在傳統(tǒng)攪拌站的攪拌系統(tǒng)中加水裝置一般為水泵泵水，加水量靠時間控制，這往往是試驗室條件與現(xiàn)實條件的最大差異處。施工現(xiàn)場往往用電量較大，攪拌機拌合的同時常常存在電壓不穩(wěn)定的情況，電壓的忽高忽低往往會造成水泵轉(zhuǎn)速的快慢產(chǎn)生變化，從而直接影響到進入拌合鍋的實際加水量。我標段在停工整頓過程中將原有的拌合站加水系統(tǒng)改裝成稱重計量系統(tǒng)。另外，要保證材料的干濕程度盡量一致，材料的儲備池必須有頂棚等防雨措施，避免因降雨而影響集料的含水量進而影響混凝土的實際水灰比。所以，在影響混凝土回彈強度因素中，準確控制水灰比是施工現(xiàn)場配合比控制的重中之重。

3 原材料因素（內(nèi)因2）

3.1 水泥的因素

我標段C50混凝土采用河北曲寨p.o.52.5水泥，我標段對該水泥每車均進行進場檢驗，經(jīng)檢驗該水泥各項檢測指標均符合規(guī)范要求，質(zhì)量穩(wěn)定。可基本排除水泥質(zhì)量對混凝土強度的不良影響。

我標段C50混凝土配合比水泥用量為491 kg/m3，其用量較大，我們在7月7日對總體水泥用量進行了復(fù)核。經(jīng)計算，共澆筑40片T梁，水泥所用總量基本與理論配比數(shù)量相當(dāng)。

3.2 粗細集料及集料配比

我標段C50混凝土所用細集料采用河曲水洗砂，細度模數(shù)為2.6屬中砂，其含泥量及級配經(jīng)日常檢測均滿足要求。

粗集料采用內(nèi)蒙準格爾旗碎石，其級配穩(wěn)定，壓碎值、含泥量、針片狀含量等各項指標均滿足規(guī)范要求。

以上可排除集料自身質(zhì)量的因素。

集料的配合采用自動稱量配料系統(tǒng)，稱量系統(tǒng)經(jīng)過標定，且日常保養(yǎng)中經(jīng)常對稱量系統(tǒng)進行校核，可基本排除配料系統(tǒng)不準確的因素。混凝土生產(chǎn)過程中應(yīng)注意在同一生產(chǎn)批次，集料的含水量要盡量保持一致，以便于在同一批次生產(chǎn)中混凝土的水灰比保持一致。我標段采用黃河水洗砂，砂的含水量往往變化較大，此時如不及時計算調(diào)整加水量將影響到混合料真正的水灰比，從而影響到混凝土的強度。所以在日常施工中要提前備料，使得原材料盡量干燥。儲料池要加蓋頂棚，防止原材料因為雨水而含水量驟變。在集料的含水量變化較大時，我們需要及時測算集料的含水量并及時調(diào)整拌合加水量。

3.3 水的因素

我標段C50混凝土拌合用水與我標段生活飲用水為同一水源，其均為深井水，酸堿性適中。水的質(zhì)量滿足混凝土拌合要求，可排除水質(zhì)的影響因素。

3.4 減水劑的因素

我標段采用的減水劑為聚羧酸高效減水劑。聚羧酸減水劑被稱為第三代減水劑，具有減水率高、保坍性強、適應(yīng)性廣等優(yōu)點。但在實際施工中，我們往往忽略減水劑的檢驗工作，在常溫施工中出現(xiàn)混凝土坍落度失控的現(xiàn)象可能與減水劑的品質(zhì)有關(guān)。所以，平時在減水劑使用過程中要加強減水劑的進場檢驗工作，尤其是關(guān)鍵指標減水率的檢驗，對不符合要求的減水劑要及時退場，保證減水劑的減水效果穩(wěn)定一致。另外，我標段在減水劑的使用過程中發(fā)現(xiàn)，減水劑的反應(yīng)速度受溫度影響較大，溫度高時減水劑能較快反應(yīng)使混凝土在出鍋時的早期能保持較好的流動性與工作性，但如果混凝土不能及時入模則混凝土的坍落度可能在短時間內(nèi)迅速變小。如果在低溫情況下施工，由于減水劑不能在攪拌鍋中盡快與其他材料反應(yīng)，從而在理論加水量下混凝土坍落度過小，甚至無法出鍋。如果此時加水則混凝土在運輸至現(xiàn)場后減水劑的減水效應(yīng)才得以有效發(fā)揮，造成入模坍落度過大。為了避免以上情況的發(fā)生，在減水劑的使用量上不應(yīng)該拘泥于某一個數(shù)值，而是要求試驗室模仿現(xiàn)場施工條件（主要是不同的溫度條件）配置出幾組不同水灰比且不同減水劑用量的配比，通過以上幾組配比的驗證要得出一個減水劑與水灰比的浮動范圍。從而達到在不同的施工溫度下動態(tài)控制混凝土中的加水量及減水劑用量，使得混凝土在不同的施工溫度下坍落度穩(wěn)定，水灰比可控。

4 施工及組織因素（外因2）

施工組織因素的核心就是要保證混凝土的連續(xù)澆筑及澆筑完成后的連續(xù)的養(yǎng)生。要達到以上效果必須做好以下工作：

a)確定施工班組并明確每個人的施工職責(zé)，拌合站、澆筑現(xiàn)場及運輸過程要有專人負責(zé)并有專人組織及協(xié)調(diào)。

b)混凝土澆筑實行旁站制度，澆筑過程要求拌合站及澆筑現(xiàn)場要有專人旁站。

c)加強拌合設(shè)備、機械、運輸車輛的保養(yǎng)，盡量做到施工過程無故障。

d)要有備用電源、備用運輸車輛甚至備用出料拌合站以避免因突發(fā)事件造成混凝土澆筑出現(xiàn)長時間停頓。

綜上所述，我標段在施工中進行了養(yǎng)護、配合比、原材料、施工組織四大要點控制。通過以上要點控制我標段40 m T梁混凝土的強度增長處于受控狀態(tài)。同時通過對控制要點的分析，我們建立了動態(tài)控制的理念，尤其是試驗室要充分分析施工現(xiàn)場的極端條件，在試驗室模仿現(xiàn)場的條件提前進行平行試驗最終達到試驗指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。