混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法

崔鑫，李俞凜，杜華瑞，朱體存，田建春

（中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法

崔鑫，李俞凜，杜華瑞，朱體存，田建春

（中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

混凝土中漿體的品質(zhì)決定了混凝土力學(xué)性能、耐久性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)要求。但混凝土中漿體用料的配比是否按照設(shè)計(jì)，則通過混凝土狀態(tài)、常規(guī)檢測手段無法判斷。經(jīng)常出現(xiàn)混凝土中漿體用料配比錯(cuò)誤，而導(dǎo)致混凝土工程實(shí)體強(qiáng)度不足或無強(qiáng)度的工程質(zhì)量事故發(fā)生。為此，本文提出了混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法——酸堿度法。工程實(shí)踐表明：酸堿度法可以有效檢驗(yàn)混凝土中漿體用料配比是否按照設(shè)計(jì)，從而保證混凝土工程實(shí)體的質(zhì)量，避免混凝土工程質(zhì)量事故的發(fā)生。

混凝土；漿體配比；酸堿度法；pH 值；檢驗(yàn)方法

0 引言

混凝土的酸堿性是由混凝土中漿體的酸堿性表現(xiàn)出來的。混凝土中的漿體是由水泥、礦物摻合料、外加劑和水組成的。通常情況下，水泥漿體呈堿性，礦物摻合料漿體呈堿性或中性、外加劑分為酸性外加劑和堿性外加劑，水呈中性，而由這些材料組成的混凝土漿體正常情況下是呈現(xiàn)出由水泥而表現(xiàn)出的堿性，即隨著漿體中水泥摻量的不同，混凝土中漿體的酸堿性呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。但是如果混凝土在生產(chǎn)過程中，因?yàn)樵拇蝈e(cuò)罐、混凝土配比輸入錯(cuò)誤等原因，導(dǎo)致混凝土中水泥用量異常低或沒有水泥時(shí)，通常通過混凝土狀態(tài)是無法判斷混凝土中的膠材比例是否正常的。而使用水泥用量異常低或沒有水泥的混凝土進(jìn)行施工，會造成嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故、安全事故。為此，有必要提出一種混凝土中漿體配比是否正常的辨別方法，避免混凝土工程質(zhì)量事故、安全事故的發(fā)生。

1 現(xiàn)狀

目前，我國正處于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展期，基礎(chǔ)設(shè)施投資仍然是投資增速的重要穩(wěn)定期。混凝土作為最大宗的建筑材料，其質(zhì)量對基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量具有重要影響。但由于工程質(zhì)量事故對工程建設(shè)各方都是諱莫如深的話題，所以工程質(zhì)量事故鮮有報(bào)道[1]。據(jù)內(nèi)部信息，2015年，我國中部某省份某預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)由于企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制不到位，錯(cuò)將粉煤灰打入水泥罐中，某天生產(chǎn)的全部混凝土沒有或只有少量水泥，造成嚴(yán)重工程質(zhì)量事故，雖然發(fā)現(xiàn)及時(shí)，未發(fā)生人員傷亡，但造成直接經(jīng)濟(jì)損失2000萬元。長期以來，雖然工程技術(shù)人員在混凝土漿體用料配比是否準(zhǔn)確方面了做了大量工作，但尚未很好地解決此問題[2-5]。

2 漿體用料配比檢驗(yàn)方法

2.1 操作要點(diǎn)

鑒于上述問題，本文創(chuàng)新性地提出了一種混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法，包括：

（1）使用混凝土所用材料，依據(jù)混凝土配合比，拌制不同礦物摻合料比例的混凝土，得到不同礦物摻合料比例的混凝土漿體；

（2）測得不同礦物摻合料比例的混凝土漿體的 pH值，得到混凝土漿體在不同礦物摻合料比例下的標(biāo)準(zhǔn)pH 值數(shù)據(jù)庫；

（3）根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體預(yù)先設(shè)定的礦物摻合料比例，從混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值數(shù)據(jù)庫中確定與該預(yù)先設(shè)定的礦物摻合料比例相對應(yīng)的混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值；

（4）測量實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值；

（5）將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值作對比，檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值。

將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值作對比，檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土原料配比執(zhí)行錯(cuò)誤或原材打錯(cuò)罐等的問題，可有效避免混凝土工程質(zhì)量事故的發(fā)生。

將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值作對比，檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，包括：

（1）設(shè)定實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值之間允許的誤差范圍不超過0.02；

（2）將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值進(jìn)行比對，當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值小于混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值，并超過所述允許的誤差范圍時(shí)，判定實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量不符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，且膠材中的水泥用量小于正常用量；

（3）當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值大于混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值，并超過所述允許的誤差范圍時(shí)，判定實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量不符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，且膠材中的水泥用量大于正常用量。

結(jié)合圖1，對本方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法的流程圖。本混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法，包括：

步驟 S101：使用目前所用原材料，依據(jù)確定的混凝土配合比，拌制不同礦物摻合料比例的混凝土，得到不同礦物摻合料比例的混凝土漿體。拌制混凝土的材料包括膠材、砂、石、水以及外加劑，膠材包括礦物摻合料和水泥。

步驟 S102：測得不同礦物摻合料比例的混凝土漿體的 pH 值，得到混凝土漿體在不同礦物摻合料比例下的標(biāo)準(zhǔn) pH 值數(shù)據(jù)庫。通過 pH 測量儀測量混凝土漿體的 pH 值。

步驟 S103：根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體預(yù)先設(shè)定的礦物摻合料比例，從混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值數(shù)據(jù)庫中確定與該預(yù)先設(shè)定的礦物摻合料比例相對應(yīng)的混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值。

步驟 S104：測量實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH值。

步驟 S105：將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值作對比，檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值。

圖1 混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法的流程

本方法將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值作對比，檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土原料配比執(zhí)行錯(cuò)誤或原材打錯(cuò)罐的問題，可有效避免混凝土工程質(zhì)量事故的發(fā)生。

具體地，在上述步驟 S102中，測得不同礦物摻合料比例的混凝土漿體的 pH 值，得到混凝土漿體在不同礦物摻合料比例下的標(biāo)準(zhǔn) pH 值數(shù)據(jù)庫，包括：繪制不同礦物摻合料比例下混凝土漿體對應(yīng)的 pH 值與相應(yīng)的礦物摻合料比例的對應(yīng)關(guān)系曲線，該對應(yīng)關(guān)系曲線上的每一個(gè)混凝土漿體的 pH 值就組成了混凝土漿體在不同礦物摻合料比例下的標(biāo)準(zhǔn) pH 值數(shù)據(jù)庫。

2.2 實(shí)現(xiàn)方法

以 C30強(qiáng)度等級混凝土為例，對本混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法進(jìn)行具體說明，包括：

拌制混凝土的材料包括膠材、砂、石、水以及外加劑，膠材包括礦物摻合料和水泥，將膠材、砂、石、水以及外加劑的（質(zhì)量）配比設(shè)為400：900：900：160：10，如表1所示。需要特別說明的是，隨著混凝土配合比的不同，相同礦物摻合料比例的混凝土漿體的 pH 值也會是不同的。

表1 混凝土配比 k g/m3

將礦物摻合料（粉煤灰）比例（即膠材中礦物摻合料占膠材總質(zhì)量的百分比）設(shè)為0～100%，相應(yīng)地，水泥占膠材質(zhì)量比就是100%～0，混凝土漿體不同的礦物摻合料比例所對應(yīng)的 pH 值為12.92～3.59，如表2、圖2所示[6]。

表2 不同礦物摻合料比例下漿體 p H 值

圖2 漿體 p H 值

摻合料比例設(shè)為60%，將膠材和水的水膠比設(shè)為0.3、0.4、0.5，礦物摻合料比例為60% 時(shí)，混凝土漿體所對應(yīng)的 pH 值為12.47～12.08，如表3所示。

表3 水膠比變化對漿體 p H 值的影響

另外，將礦物摻合料比例設(shè)為60%，將外加劑設(shè)為聚羧酸外加劑，礦物摻合料比例為60% 時(shí)，混凝土漿體根據(jù)外加劑為聚羧酸外加劑所對應(yīng)的 pH 值為12.31。將礦物摻合料比例設(shè)為60%，將外加劑設(shè)為脂肪族外加劑，礦物摻合料比例為60% 時(shí)，混凝土漿體根據(jù)外加劑為脂肪族外加劑所對應(yīng)的 pH 值為12.33，如表4所示。其中，聚羧酸外加劑的 pH 值為6.31，脂肪族外加劑的 pH 值為13.68。

表4 外加劑品種變化對漿體 p H 值的影響

也就是說，本方法通過控制變量法對混凝土漿體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以推導(dǎo)出影響混凝土漿體的 pH 值的主導(dǎo)參數(shù)，該試驗(yàn)方法的具體過程包括：

（1）控制的砂、石、外加劑以及膠材和水的水膠比的參數(shù)值不變進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將所述膠材的礦物摻合料和水泥的配比設(shè)為0：100～100：0，測量得到混凝土漿體相應(yīng)的實(shí)際 pH 值的范圍如表2所示，為3.59～12.92；

（2）控制砂、石、外加劑以及膠材的礦物摻合料和水泥的配比的參數(shù)值不變進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將膠材和水的水膠比設(shè)為0.3、0.4、0.5，礦物摻合料比例為60% 時(shí)，測量得到混凝土漿體相應(yīng)的實(shí)際 pH 值的變化范圍如表3所示，為12.08～12.47；

（3）控制砂、石、膠材和水的水膠比以及膠材的礦物摻合料和水泥的配比的參數(shù)值不變進(jìn)行試驗(yàn)，將外加劑設(shè)為聚羧酸外加劑或脂肪族外加劑，礦物摻合料比例為60% 時(shí)，測量得到混凝土漿體相應(yīng)的實(shí)際 pH 值如表4所示，為12.31或12.33。

通過上述試驗(yàn)結(jié)果以及分析表1～4可知，水膠比雖然會對混凝土漿體的 pH 值造成影響，但對于同一個(gè)生產(chǎn)中的混凝土配比而言，水膠比一般是固定值，變化幅度較小，由表3中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)水膠比變化幅度較小時(shí)，水膠比的變化對混凝土漿體的 pH 值的影響也很小，可以忽略。由表4中數(shù)據(jù)可知，外加劑品種對混凝土漿體的 pH 值的影響很小，可以忽略。而由表2中數(shù)據(jù)可知，礦物摻合料比例對混凝土漿體的 pH 值造成的影響較大，是導(dǎo)致混凝土漿體的 pH 值變化的主要原因。因此，可以推導(dǎo)出混凝土膠材的礦物摻合料和水泥的配比為影響混凝土漿體 pH 值的主導(dǎo)參數(shù)。

那么，檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，實(shí)際上就是檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料比例是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，從而判斷所述膠材中水泥的用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值。

參見圖2所示，圖2是混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法中0.4水膠比的混凝土漿體的 pH 值與礦物摻合料比例的關(guān)系圖。那么，將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值作對比，即可檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值。

依據(jù)相關(guān)規(guī)定及工程實(shí)踐[7]，膠材中礦物摻合料比例的礦物摻合料比例一般的標(biāo)準(zhǔn)為20%～40%，相應(yīng)的混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值的范圍為12.77～12.83。設(shè)定實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值之間允許的誤差范圍不超過0.02。

將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值進(jìn)行比對，當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值小于混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值的范圍12.77～12.83，并超過所述允許的誤差范圍，即0.02時(shí)，判定實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量不符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，表明混凝土材料的膠材中的水泥用量小于正常用量，這種情況會造成混凝土的強(qiáng)度不夠，將造成工程質(zhì)量事故的發(fā)生。

當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值大于混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值的范圍12.77～12.83，并超過所述允許的誤差范圍，即0.02時(shí)，判定實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量不符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，表明混凝土材料的膠材中的水泥用量大于正常用量，這種情況雖然不會對混凝土的強(qiáng)度造成影響，但是由于水泥用量的增大，會增加施工的成本，影響混凝土耐久性能。

綜上所述，本混凝土中漿體用料配比的檢驗(yàn)方法，將實(shí)際生產(chǎn)過程中混凝土漿體的 pH 值與混凝土漿體的標(biāo)準(zhǔn) pH 值作對比，檢驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的混凝土礦物摻合料用量是否符合預(yù)先設(shè)計(jì)值，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土原料配比執(zhí)行錯(cuò)誤或原材打錯(cuò)罐的問題，可有效避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生。

3 結(jié)語

混凝土做為世界范圍內(nèi)最大宗的建筑材料，其質(zhì)量對于工程質(zhì)量具有重大影響。但科研機(jī)構(gòu)、科技人員多從事混凝土性能研究或混凝土施工研究，從事混凝土性能研究與施工研究而承上啟下關(guān)鍵環(huán)節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量控制研究的科研人員較少，從而導(dǎo)致了混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制水平提高較慢。混凝土中漿體用量配比檢驗(yàn)方法是混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制研究中的重要成果之一，該方法可有效確保生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量保持在可控的水平范圍內(nèi)，消除因混凝土配比不正確而產(chǎn)生的工程質(zhì)量問題。

[1] 汪能群，李建，楊光輝．某商住樓工程質(zhì)量事故分析及加固處理[J]．寧波大學(xué)學(xué)報(bào)，2001,14(4)：77-80．

[2] 楊華舒，施延華，褚福濤．一種快速監(jiān)測混凝土質(zhì)量的簡便方法[J]．混凝土，2001(4)：45-47．

[3] 楊華舒，施延華，楊志剛．混凝土主要原材料配合比的現(xiàn)場監(jiān)控[J]．云南水力發(fā)電，2002(2)：94-97．

[4] 李崇景，蔡麗朋．一種混凝土配合比可靠性判定新方法[J]．山東建材，2003(6)：37-38．

[5] 蔡麗朋，董迎娜．用材料分析法對混凝土配合比進(jìn)行監(jiān)督的技術(shù)研究[J]．混凝土，2009(8)：109-110．

[6] 崔鑫，張海霞，李亞真，等．關(guān)于粉煤灰需水量比測試方法的幾點(diǎn)思考[J]．混凝土，2012(11)：51-53．

[7] JGJ55—2011．普通混凝土配比設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．

［通訊地址］山東省濟(jì)南市歷下區(qū)文化東路16號中建大廈8樓（250100）

Test method of mix of slurry in concrete

Cui Xin, Li Yulin, Du Huarui, Zhu Ticun, Tian Jianchun
(Second Construction Company of China Construction Eighth Engineering Bureau, Ji'nan250100)

The slurry of concrete determined the quality of mechanical properties and durability of concrete whether to meet the design requirements and standards. The concrete state and conventional detection methods could not detect the mix of slurry whether in according to the design. The error mix of slurry often led to the occurrence of the engineering quality accident. To this end, put forward the test method of slurry mix, the acid and alkali method. Engineering practice shows that the acid and alkali method can effective test the mix of slurry whether run according to the design, so to ensure concrete engineering entity quality, and avoid the occurrence of concrete engineering quality accident.

concrete; mix of slurry; acid and alkali method; pH value; test method

崔鑫（1982—），男，碩士，工程師，一級建造師，從事高性能混凝土工程應(yīng)用技術(shù)研究。