高性能混凝土攪拌站配置與質量控制措施研究

翟熙清

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司 天津 301700）

1 項目概況

新建北京至沈陽鐵路客運專線地處華北地區北部和東北地區西部，是溝通東北、華北、華東、中南等地區的重要通道。線路從首都北京星火站引出，向東北方延伸依次經由河北省的承德市、遼寧省的朝陽市和阜新市，到達遼寧省省會沈陽市。設計時速350 km，線路全長699.864 km，其中北京、河北段全長約290 km，建設單位為京沈客專京冀有限責任公司。

中鐵二十二局集團第四工程有限公司主要負責京沈客專京冀段九標項目部范圍內潮白河特大橋630#橋墩至825#橋尾，長度為6.389 km。主要施工任務為樁基、承臺、橋墩和橋面系，以及京沈客專九標范圍內457孔箱梁的預制施工，整個項目工程需要生產高性能混凝土38.1萬m3。

根據京沈客專京冀有限公司（業主）的要求和項目部施工組織安排，計劃在兩年內完成施工任務，工期緊、任務重。中鐵二十二局集團第四工程有限公司京沈客專京冀段九標項目部根據需要共計配置了兩臺HZS240型和一臺HZS180型攪拌站，用于生產高性能混凝土。

2 攪拌站配置與優化

高性能混凝土具有高強度、高工作性、使用壽命長等特點，并且能夠大幅提高結構物的承載力［1］，針對高性能混凝土的特點合理地配置混凝土攪拌站十分有利于保證高性能混凝土的質量。在建站之前，首先要充分考慮生產區、儲料區、中心試驗區以及辦公區的各項功能要求，避開易發地質災害及水害位置，以方便施工、便于管理、節約成本為原則。施工區域應選擇對當地群眾干擾少、運輸距離近、用水用電能夠滿足生產和施工需要、道路暢通的位置，以保證攪拌站的順利生產和節約成本。

3 加強攪拌站主要設施配置，保證高性能混凝土質量符合要求

3．1 攪拌站主要設施的基本配置

為了保證高性能混凝土的質量，攪拌站的主要設施配置應參照中國鐵路總公司2015年2月16日下發的《鐵路混凝土拌和站機械配置技術規程》規定，選用性能良好、計量準確、經濟實用的雙臥軸強制式攪拌站，其主要設施包括：攪拌主機、儲料系統、供料系統、配料與計量系統、氣路與液壓系統、控制與信息系統、安全與環保系統等。同時，為了保證高性能混凝土生產的連續性，必須要做好應急措施，一般都需要配兩臺攪拌站，以防止單臺設備發生故障，影響結構物的實體質量。

為了提高攪拌站的性能，在選擇攪拌站系統配置時，首先要求攪拌站的生產控制系統必須采用工控電腦，電腦CPU主頻配置不能低于2.4 GHz，內存容量不低于1 G，硬盤容量不低于80 G，操作系統不低于Windows XP版本；網絡狀況條件，生產控制系統應與信息化管理系統相互兼容，并且可以通過終端接口將生產數據實時傳遞給攪拌站信息化管理系統［2］。

3．2 確保自動計量系統精度達到國家標準，并且定期校對

高性能混凝土對材料的計量使用比較敏感，尤其是液體的摻量對混凝土的性能影響較大。在配置攪拌站時，計量控制系統的稱量偏差應符合國家相關規定要求，水泥、粉煤灰、礦粉、外加劑及水的計量精度均為±1.0%；砂石料計量精度為±2.0%［3］，各種物料的稱量應獨立計量。攪拌站在首次使用前應進行標定，合格后才允許使用；在使用過程中應按照《混凝土攪拌機》（GB／T 9142-2000）規定按期校對。砂石料稱每月至少校對一次；水泥、粉煤灰、礦粉、外加劑及水稱應每周校對一次。如停用超過一個月以上或者系統出現異常情況時應進行校準，防止計量誤差，影響混凝土質量。

3．3 散裝罐貯量應滿足生產需求，防止使用不合格的原材料

高性能混凝土對原材料的質量要求十分嚴格，為了防止水泥和摻合料質量不穩定從而影響混凝土質量，在散裝罐選型和配置時，應按照《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》設計合格倉和待檢倉［4］，合格倉的最大容量應大于攪拌站連續3 d的生產需要。以散裝水泥為例，1臺HZS240攪拌站每天預計生產1 200 m3混凝土，水泥到場3 d才可以使用，按照C35混凝土配合比計算，每方需要摻水泥290 kg左右，則需要儲備水泥1 044 t（1 200 m3×3×0.29 t／m3＝1 044 t），這樣才能防止使用不合格的原材。

3．4 加強攪拌站信息化管理，杜絕高級報警

鐵路攪拌站信息化管理系統能夠有效監控混凝土的全部生產過程，其目的是控制混凝土的質量符合設計規范要求。當混凝土實際生產數據超出信息化管理平臺設置的標準，系統就會自動報警，報警分初級報警、中級報警和高級報警。高速鐵路項目規定初級報警的偏差值為：水泥、摻合料、外加劑和拌合用水為±（1%～5%），粗、細骨料為±（2%～5%）；中級報警偏差值為±（%5～10%）；高級報警偏差值為±10%以上［5-8］。

當發現初級報警時，屬于正常范圍，攪拌站不用處理可以直接使用；發現中級報警時，試驗室需重新檢測混凝土拌合物性能（如坍落度和含氣量），符合規范要求后才能使用；發現高級報警時該盤混凝土禁止用于工程主體，并在24 h內處理完成，同時須留有處理混凝土的影像資料和不合格臺帳，杜絕不合格的混凝土用于項目工程主體。

4 嚴控原材料的質量符合相關標準

高性能混凝土是由水泥、摻合料、高效減水劑、骨料和水配制而成的，原材的質量是否達標，直接影響高性能混凝土的質量，主要原材料的質量必須符合相關設計規范標準。

（1）水泥

水泥是重要的膠凝材料，如采用普硅P.O42.5水泥配制的高性能混凝土，3 d抗壓強度≥17.0 MPa、28 d抗壓強度≥42.5 MPa，比表面積為300～350 m2／kg，堿含量不應超過 0.6%［9］，其它技術指標應符合國標GB 175-2007相關標準，檢驗合格才允許使用。

（2）摻合料

摻合料可改善高性能混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的強度、耐久性和經濟效益。礦粉應選用S95級，其技術指標應符合GB／T 18046-2008國家標準；粉煤灰應選用I級灰，并符合GB／T 1596-2017標準，礦粉和粉煤灰同時還必須滿足《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》（TB 10424-2010）中的相關規定。摻合料在使用過程中質量變化很大，在驗收過程中應加強質量控制。

（3）細骨料

高性能混凝土使用的細骨料宜采用純天然級配良好的中粗河砂。C50混凝土河砂的細度模數應為2.6～3.0 mm；C50以下混凝土河砂的細度模數為2.3～3.0 mm，含泥量≤2.0%，泥塊含量≤0.5%［10］。其它質量要求應符合《建設用砂》（GB／T 14684-2011）標準。

（4）粗骨料

粗骨料的性能對混凝土的抗壓強度和彈性模量起制約性作用，因此對粗骨料的粒徑、粒型、級配都有比較高的要求。應該選擇級配良好、質地均勻、膨脹系數小的碎石，壓碎指標應≤10%，含泥量應≤0.5%［11］。碎石應經過水洗，并且符合《建設用卵石、碎石》（GB／T 14685-2011）標準。

（5）減水劑

減水劑應采用減水率高、坍落度損失小、適量引氣、能明顯提高混凝土耐久性且質量穩定的產品，減水劑與水泥之間應有良好的相容性。減水率應≥25%，含氣量應≤3.0%［12］，并符合《混凝土外加劑》（GB 8076-2008）和《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005-2010）要求。

5 生產高性能混凝土其它注意事項

以上幾點是生產高性能混凝土的必要條件，在生產過程中還有其它許多細節問題需要注意，比如配合比和溫度的控制、管理人員的責任心等都與混凝土質量息息相關。

（1）混凝土配合比控制

在高性能混凝土拌制前，應嚴格按照施工配合比進行準確計量。在具體生產過程中，原材料的質量有時不穩定、變化大，檢測人員應認真負責，嚴格測定粗、細骨料的含水率，在混凝土稠度發生變化時，應及時調整施工配合比，從源頭上保證高性能混凝土的質量。

（2）拌合物的溫度控制

拌合物的溫度直接影響混凝土的質量，在冬季和高溫季節施工應加強溫度控制。在冬季施工時需要將砂石料加溫，保證棚內溫度不得低于10℃；減水劑應存放在室內保溫，防止液體結晶；拌合用水應進行加熱，溫度不宜高于80℃，最終保證混凝土的出機溫度不低于10℃。在夏季高溫階段施工要防止原材溫度過高，影響混凝土坍落度，應將原材料、拌合用水和運輸罐車進行降溫，保證混凝土入模溫度不高于35℃。

（3）配備高素質的管理人員

高素質的管理人員是攪拌站質量控制和管理的主要力量。具體管理中會遇到許多問題，如攪拌時間、砂石料的含水率、設備發生故障的排除、生產過程中緊急情況的處理以及計量系統定期校對等相關環節都需要經驗豐富、認真負責的管理人員，這些細節問題都與生產高性能混凝土的質量有著密切的聯系。

6 結束語

上述基本工作是攪拌站生產高性能混凝土與質量控制的必要條件。通過對混凝土攪拌站進行全方位的、系統的、綜合性控制，從源頭上把關，才能加強高性能混凝土的質量控制，降低施工過程中的風險，提高項目部生產效率和工程質量，從而取得更好的經濟效益，為今后攪拌站生產高性能混凝土提供理論依據。