做好攪拌樓調(diào)控是確保商品混凝土出廠質(zhì)量的最后一道工序

王永逵，馮立艷，張登波，鄔璐芳，王展宇，曾慶偉

（1.四川德陽華益混凝土公司，四川 德陽 618005；2.四川都江堰亞東混凝土公司，四川 都江堰）

商品混凝土生產(chǎn)中的攪拌樓調(diào)控問題，是丁抗生在2005年第12期《商品混凝土》雜志上首次提出來的。在該文中指出商品混凝土生產(chǎn)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比的水膠比調(diào)控出廠混凝土的坍落度，目前多數(shù)攪拌樓僅憑使用簡單加、減水方法，必然動(dòng)搖原設(shè)計(jì)配合比的框架，改變水膠比，就難以保證原設(shè)計(jì)混凝土要求的強(qiáng)度、耐久性等性能[1]。丁教授提出的這一問題引起了廣大商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)的重視，但商品混凝土生產(chǎn)中攪拌樓出廠質(zhì)量的控制，并非只是一個(gè)坍落度，更不是只用加、減水能夠解決的。

出廠質(zhì)量的含義，除混凝土拌合物的和易性（流動(dòng)性、粘聚性、保水性、可泵性）外，尚有按設(shè)定齡期的強(qiáng)度、耐久性。對特種混凝土，還有根據(jù)合同規(guī)定的其它工程性能要求，如大流動(dòng)性、抗?jié)B、抗凍、耐腐蝕、防輻射等。確保上述混凝土工程性能岀廠質(zhì)量的原則，是在攪拌樓生產(chǎn)混凝土最后一道工序中，當(dāng)原材料發(fā)生異常變化時(shí)，負(fù)責(zé)調(diào)控的試驗(yàn)室技術(shù)人員必須在保持原設(shè)計(jì)配合比水膠比不變的原則下，對生產(chǎn)配合比進(jìn)行必要的調(diào)整，以確?；炷脸鰪S質(zhì)量。

有專家在談及混凝土的生產(chǎn)現(xiàn)狀時(shí)，有一句名言：“混凝土是用最簡單的工藝，制作最復(fù)雜的體系”。這似乎是哀嘆，又是一種感慨！混凝土確實(shí)是一個(gè)復(fù)雜的體系，從組成材料上分析，現(xiàn)代混凝土不再是以往自拌混凝土?xí)r的四種基本組成材料，商品混凝土的組成材料常達(dá)6～8種以上，其中任何一種原材料的變化都可能引起混凝土出廠質(zhì)量的波動(dòng)，可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的質(zhì)量形成，必然面對原材料的多變性、用戶點(diǎn)多面廣、運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)部位、溫濕度的不同、以及季節(jié)性的變化等因素而對混凝土性能要求多樣性，單就配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化就不是一個(gè)簡單的問題了。從C10～C60的基本配合比就有11個(gè)，而考慮上述因素的變化，每一個(gè)季節(jié)的試驗(yàn)室理論配合比的應(yīng)急預(yù)案，大致要多達(dá)50個(gè)上下。從試驗(yàn)室理論配合比，到攪拌樓的生產(chǎn)配合比，因原材料的動(dòng)態(tài)變化，要做到確?；炷脸鰪S質(zhì)量就更為復(fù)雜得多。這就要求試驗(yàn)室事先要有因原材料變化，對出廠質(zhì)量影響的應(yīng)急處理預(yù)案。因此，試驗(yàn)室設(shè)專人在攪拌樓值班調(diào)控顯得十分必要。

更深層次討論混凝土攪拌樓的控制，則是一個(gè)全面貫徹質(zhì)量管理體系問題。顯然，一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品生產(chǎn),就不單是攪拌樓以簡單的加、減水能完成得了的。它涉及公司各個(gè)管理部門的責(zé)任到位，不是一篇文章能討論清楚的。但攪拌樓的調(diào)控工作，畢竟是混凝土出廠前的最后一道工序，它對混凝土出廠前的質(zhì)量至關(guān)重要。如同一架大型飛機(jī)的總裝配車間，既使設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，裝配精度出問題也會(huì)導(dǎo)致機(jī)毀人亡的事故。因此，必須對攪拌樓的調(diào)控問題給予足夠的重視?，F(xiàn)僅在丁教授發(fā)表攪拌樓的調(diào)控問題之后，著重就砂石的變化，進(jìn)一步談?wù)務(wù){(diào)控中的其它問題，希望能拋磚引玉。

按甲方合同對混凝土性能的要求，由試驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)計(jì)、優(yōu)化配合比之后，送交攪拌樓輸入電腦，作為攪拌樓生產(chǎn)的基本依據(jù)。但要強(qiáng)調(diào)的是，任何一個(gè)經(jīng)試驗(yàn)室優(yōu)化的混凝土理論配合比，都是在一定的原材料條件下取得的[2]，與生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的材料必然存在著差異。離開原材料條件的混凝土配合比是無意義的。因此，原攪拌樓輸入的理論配合比，只能視為攪拌摟生產(chǎn)的基準(zhǔn)配合比。試驗(yàn)室當(dāng)天下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)通知單，仍需根據(jù)原材料實(shí)測性能，不僅是砂石﹙如砂的細(xì)度模數(shù)、含泥量、含石量、含水量、石子的級配和針片狀含量等﹚，還涉及水泥、礦物摻合料（礦粉、粉煤灰等）、外加劑等原材料，依據(jù)事先制訂的基準(zhǔn)配合比經(jīng)調(diào)整后，向攪拌樓下達(dá)生產(chǎn)配合比。即使這樣確保產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，仍難以滿足原材料多變性的情況。其中除水泥、外加劑、粉煤灰的品質(zhì)可能相對較穩(wěn)定些，而砂、石的多變性要更大。因此，一般混凝土公司攪拌摟生產(chǎn)設(shè)有專職值班工程師，及時(shí)目測生產(chǎn)中混凝土的變化，以便在原試驗(yàn)室擬定的當(dāng)天生產(chǎn)配合比基礎(chǔ)上，隨時(shí)調(diào)整生產(chǎn)配合比，確保不合格產(chǎn)品不出廠。下面著重就砂、石的品質(zhì)變化拌樓的調(diào)控問題，提出以下見解供討論。

1 因砂、石含水量變化混凝土坍落度的調(diào)整

在商品混凝土生產(chǎn)中，試驗(yàn)室優(yōu)選的配合比中，砂石是按面干飽和或自然風(fēng)干狀態(tài)計(jì)算用量，送交拌摟的生產(chǎn)配合比中砂石是按當(dāng)天實(shí)測的平均含水率計(jì)算用量。但經(jīng)常遇到的是砂、石含水率與試驗(yàn)室預(yù)先提供的有出入。砂、石含水率相差1.0%，對坍落度的影響在50～70mm上下。特別是砂的含水量較大時(shí)（含泥量較大的細(xì)砂，在雨天含水量有時(shí)可達(dá)14%以上），對坍落度的影響很明顯。而石子的含水一般在0.5%～2.0%之間，因摻量較大，對混凝土的坍落度也會(huì)帶來明顯的影響。這兩種含水率都可能隨時(shí)變化。天氣的陰晴，空氣的干、濕度，甚至因鏟車鏟料時(shí)的部位不同，含水率的變化也是明顯的、隨機(jī)的。試驗(yàn)室檢測頻率再高也跟不上這種變化?；炷恋奶涠鹊目刂?，在沒有砂石含水量在線自動(dòng)檢測的條件下，完全寄托于電腦控制是不現(xiàn)實(shí)的。只要砂石的品質(zhì)與試驗(yàn)室制訂理論配合比時(shí)相接近，生產(chǎn)中通常用目測控制坍落度，采用加、減水達(dá)到設(shè)定坍落度的方法，應(yīng)該對原設(shè)計(jì)水膠比不會(huì)帶來太大的影響。因此，在這種情況下，生產(chǎn)過程中拌樓用加、減水的方法是萬不得已，也是可行的。

2 砂的細(xì)度模數(shù)與設(shè)計(jì)配合比相比變化較大時(shí)

試驗(yàn)室理論配合比通常按中砂來設(shè)計(jì)，如μf=2.5±0.2。當(dāng)砂的細(xì)度模數(shù)變化≥±0.2時(shí)，即使是最合理的配合比，也需要對原配合比中的砂率進(jìn)行必要的調(diào)整，否則混凝土拌合物的和易性將出現(xiàn)不允許的異常變化。經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)砂的細(xì)度模數(shù)有±0.2的變化時(shí)，混凝土坍落度在正常范圍內(nèi)的用水量的變化在±5kg/m3或減水劑用量變化在0.1%上下，坍落度的影響在±30mm左右，并且和易性劣化。解決辦法是：當(dāng)砂變細(xì)時(shí)，可適當(dāng)降低砂率、增加外加劑摻量；當(dāng)砂的細(xì)度模數(shù)增加≥0.2，即砂變粗時(shí)，需適當(dāng)提高砂率，降低石子用量。這兩種情況都不是應(yīng)用簡單的加、減水的辦法解決的了的。

當(dāng)砂的細(xì)度模數(shù)變化更大時(shí)，除上述用調(diào)整砂率和外加劑摻量做為調(diào)整手段外，有條件時(shí)，也可用兩種不同細(xì)度的砂進(jìn)行復(fù)配解決。

例如，現(xiàn)有兩種不同細(xì)度的砂，分別為μf=2.0和2.9，欲將其復(fù)配為細(xì)度模數(shù)2.4的砂，其用量各占的百分比為：

設(shè)：μf=2.9的砂用量百分比為X，μf=2.0的砂為（1-X）

2.9X+2（1-X）=2.4則細(xì)度模數(shù)2.9的砂為44%； 細(xì)度模數(shù)2 .0的砂為56%這樣利用現(xiàn)有的兩種砂分別按不同的百分比分別計(jì)量上料，可迅速將配合比調(diào)整到理想狀態(tài)，會(huì)有立竿見影的效果。

3 砂、石含泥量變化對配合比的影響

砂石中的含“泥” 量是指巖石經(jīng)風(fēng)化后顆粒＜0.075mm的那部份塵屑。這其中又包含“泥”和“粘土”，它們又統(tǒng)稱為“泥”。粒徑＜0.005mm的那部份稱為“粘土”[5]。粘土是一種礦物成分很復(fù)雜的體系，根據(jù)原母巖的礦物來源不同，可分為高嶺土類和膨潤土類粘土兩種。高嶺土類的粘土是常遇到的一類粘土。砂石中的含“泥”按其形態(tài)又分為“泥”和“泥塊”。 無論哪一類的含泥量都對混凝土的出廠質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，應(yīng)引起拌樓值班人員密切關(guān)注。特別是膨潤土類的粘土，既使含量僅有1%上下，對混凝土和易性的影響也是顯著的。在GB/T14684—2001建筑用砂的國標(biāo)中，將砂按其含泥量和泥塊含量分為Ⅲ類，如下表1。

砂、石含泥量≤1%對混凝土坍落度的影響不大。在此以上每增加1%，對坍落度的影響大約為±20mm。這種情況下若要保持混凝土設(shè)計(jì)所需要的和易性，不能采用加、減水，只能用調(diào)整復(fù)合減水劑的方法，使混凝土恢復(fù)到設(shè)計(jì)狀態(tài)，一般是增減復(fù)合減水劑0.1%～0.2%。那種簡單用加、減水的方法，將改變甚至破壞原來精心設(shè)計(jì)得來的配合比，產(chǎn)品的質(zhì)量也隨之產(chǎn)生不允許的質(zhì)量波動(dòng)。

表1 砂按含泥量和泥塊含量的分類

當(dāng)含泥量大于5%以上時(shí)，普通減水劑是很難解決的，必須使用高效減水劑并適當(dāng)增加減水劑的用量。使用高效減水劑的用量大于總膠凝材料2%以上時(shí)，要考慮高效減水劑中的水對水膠比帶來的影響，必須從設(shè)計(jì)用水量中扣除。

現(xiàn)代混凝土實(shí)踐表明，含泥量在1%～3%時(shí)，用于C30以下的普通混凝土，可視為非活性膠凝材料，對提高混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性，改善和易性有一定作用，未必是有害的。但對抗凍性無益，并會(huì)增大混凝土的收縮。聚羧酸鹽類減水劑，對解決砂中含泥量4%以上混凝土的流動(dòng)性是困難的，對膨潤土類的粘土，即使含量僅1%，也難以使混凝土拌合物達(dá)到理想的流動(dòng)性[3,4]。不同的聚羧酸鹽系減水劑，對含泥量的減水作用也有區(qū)別。在特定的工藝條件下，與聚醚接技的聚羧酸鹽系減水劑，比聚酯類的對含泥量適應(yīng)性較好，但含泥量較大時(shí)仍顯無能為力。而萘系減水劑在這里就顯出獨(dú)到的優(yōu)勢，本文中提到的某公司砂石含泥量20%時(shí), 混凝土拌合物達(dá)到可泵性要求﹙坍落度210mm，擴(kuò)展度450mm﹚，就是用萘系減水劑達(dá)到的。

四川成都地區(qū)砂的含泥量一般在8%上下，個(gè)別商品混凝土公司的用砂，含泥量高達(dá)20%以上。這種情況下，就不是攪拌樓值班工程師能不能將坍落度調(diào)配到泵送要求的問題了，確?；炷恋膹?qiáng)度和體積穩(wěn)定性都是困難的。混凝土公司面對這樣的用砂，如不從根本上解決，也不會(huì)有什么發(fā)展前途。

4 砂石的級配對出廠質(zhì)量的影響

砂、石的級配都是指不同粒徑的占其砂、石總質(zhì)量的百分率。較大粒徑砂、石空隙用較小粒徑的去填；較小粒徑砂、石的空隙，由更小粒徑的砂石去填充。這樣一級一級互相填充，使砂、石的空隙率達(dá)到最小，密實(shí)度最大。在滿足強(qiáng)度、耐久性要求的同時(shí)，達(dá)到最大限度節(jié)約水泥。級配不良的砂、石，空隙率必然偏大。天然砂和卵石的級配多數(shù)是合格的，但隨著多年來我國基建規(guī)模的持續(xù)增大，天然砂、石的資源面臨枯竭，石子早己采用機(jī)械破碎的碎石，而機(jī)制砂，正逐慚代替天然砂。因此，日常生產(chǎn)中使用的砂、石級配常常不夠理想，空隙率偏大。作為細(xì)集料的砂子，0.3mm和0.15mm的細(xì)顆粒含量對混凝土粘聚性、保水性、可泵性影響較大，前者應(yīng)不低于15%，后者應(yīng)不低于5%。而機(jī)制砂常常在這兩級含量不足，混凝土拌合物易泌水，對可泵性帶來不利影響。

對砂、石級配不良，表現(xiàn)為空隙率偏大，在試驗(yàn)室制訂理論配合比和拌樓生產(chǎn)過程中調(diào)配，一般是采取適當(dāng)提髙砂率來解決；砂的細(xì)顆粒偏少時(shí)，一般適當(dāng)提高礦物細(xì)粉料的摻量，以保證混凝土出廠質(zhì)量的要求。

砂、石資源的枯竭，給我國基本建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展和混凝土技術(shù)帶來新的課題。尾礦渣、石屑及舊建筑物拆除的老混凝土破碎代替砂、石重新用于新拌混凝土問題，已成為當(dāng)前研究的熱門課題之一。有遠(yuǎn)見的混凝土科技人員應(yīng)提前加強(qiáng)室內(nèi)研究，作為技術(shù)儲備，為生產(chǎn)中此類問題的攪拌樓調(diào)配，提供必要的試驗(yàn)依據(jù)。

5 砂中粒徑＞5mm含石量問題

在商品混凝土生產(chǎn)中，最常用的中砂的粒徑＞5mm含石累積篩余百分率一般在5%上下，在配合比設(shè)計(jì)中可不予考慮。但在某些地區(qū)，因受砂石差價(jià)的影響，混凝土公司又驗(yàn)收不嚴(yán)，砂中的含石量高達(dá)18%以上，有的甚至超過20%。此種因含石量超標(biāo)，將嚴(yán)重動(dòng)搖配合比中最佳砂率。如C30泵送混凝土配合比中，砂的細(xì)度模數(shù)在2.8左右時(shí)，最佳砂率為0.45～0.47，砂的用量在800kg/m3上下。如含石量由7%突變到18%，在混凝土中實(shí)際用砂將減少90 kg/m3以上，砂率實(shí)際降低5個(gè)百分點(diǎn)左右。從而將精心選擇的最佳砂率變得毫無意義，混凝土的和易性將產(chǎn)生不可忽視的顯著的變化，粘聚性、可泵性變差，甚至發(fā)生堵管事故。

對此，因含石量變化對混凝土質(zhì)量的影響，除了從源頭抓起，嚴(yán)肅對待與供應(yīng)商的合同，嚴(yán)把砂石進(jìn)場關(guān)，對含石量嚴(yán)重超標(biāo)的砂采取退貨處理。還應(yīng)對已進(jìn)場的砂石勤檢查，提高目測能力，做到心中有數(shù)，及時(shí)調(diào)整砂率及膠凝材料用量，以免把不合格混凝土送到現(xiàn)場，造成施工方退貨甚至引起堵管事故。

6 石中針片狀對混凝土出廠質(zhì)量的影響

石子的粒形和針片狀含量常常對混凝土配合比的影響也很大，用顎板式碎石機(jī)或圓錐磨碎石機(jī)加工的普通碎石，針片狀石子含量常在10%～15%以上，而反擊式碎石中針片狀石子含量則很少，使用不同碎石機(jī)加工的碎石，試配同一個(gè)配合比自然有很大的區(qū)別。

石子中針片狀的增加，一般釆用適當(dāng)提高砂率和礦物摻合料的方法。

7 試驗(yàn)室加強(qiáng)對進(jìn)廠原材料的檢測、監(jiān)控是攪拌樓調(diào)控的基礎(chǔ)

上述所討論的攪拌樓對混凝土出廠質(zhì)量的調(diào)控問題，只涉及砂石的品質(zhì)，除生產(chǎn)過程中因砂石含水量變化，帶來對混凝土和易性影響，可以用加減水的方法調(diào)控外，其它因砂石品質(zhì)變異，對混凝土出廠質(zhì)量帶來的影響，都不是用簡單的加、減水可以解決得的了的。更何況在所有混凝土組份中，任何一種原材料品質(zhì)的異常變化，都可能造成混凝土設(shè)計(jì)性能出現(xiàn)不允許的變化，是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的。因此，確?；炷脸鰪S質(zhì)量，不完全在攪拌樓。公司認(rèn)真落實(shí)SIO全面質(zhì)量管理體系，各部門崗位責(zé)任到位，特別是材料部加強(qiáng)對原材料進(jìn)廠質(zhì)量的管理，試驗(yàn)室加強(qiáng)原材料的進(jìn)廠檢測和監(jiān)管，使原材料的性能處于可控狀態(tài)，才是最根本、最重要的，也是搞好攪拌樓調(diào)控工作的基礎(chǔ)。另外，攪拌樓試驗(yàn)室值班人員提高目測檢驗(yàn)?zāi)芰σ埠苤匾?/p>

總之，生產(chǎn)中因種種原材料的品質(zhì)變化，影響混凝土出廠質(zhì)量，不能僅憑加、減水的方法解決。正確的做法是：分析影響出廠質(zhì)量的真正原因，平時(shí)要有應(yīng)急處理預(yù)案，采取有針對性的措施，有的放矢的使生產(chǎn)迅速恢復(fù)正常。在生產(chǎn)線上任何調(diào)整混凝土拌合物和易性的措施，都不能破壞原有的配合比設(shè)定的水膠比和和易性要求。簡單加、減水的方法很可能動(dòng)搖原設(shè)計(jì)配合比的框架，更難以保證混凝土拌合物和易性、強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐久性等性能的要求，也是違背配合比設(shè)計(jì)初衷的。

混凝土出廠質(zhì)量的控制關(guān)系到企業(yè)的生命，確?；炷脸鰪S質(zhì)量是企業(yè)無聲的廣告，是任何－個(gè)混凝土公司不可忽視的大問題。確?；炷脸鰪S質(zhì)量，是一個(gè)管理體系問題，攪拌樓的調(diào)控是產(chǎn)品出廠前的最后一道工序，是重要的、必不可少的，但又不應(yīng)僅僅依靠攪拌樓的調(diào)控。限于本人的知識和工作實(shí)踐的局限性，文中涉及問題可能有謬誤之處，希同行給予指正。

[1]丁抗生.商品混凝土拌攪樓調(diào)控方法變革芻議[J]．商品混凝土，2005（6）:1-5

[2]張承志．商品混凝土[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[3]王子明，程勛，李明東．不同粘土對聚羧酸系減水劑應(yīng)用性能的影響[J]．商品混凝土，2010（3）：24-26

[4]王斌，黎思幸．聚羧酸高性能減水劑的性能及工程應(yīng)用[J]．商品混凝土，2010（3）：30-31

[5]硅酸鹽學(xué)會(huì)編．硅酸鹽辭典[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社