混凝土回彈強(qiáng)度差異的原因分析與控制要點(diǎn)

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(duì)我標(biāo)段進(jìn)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(qiáng)度均低于50 Pa，但同條件養(yǎng)生試件及標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度均符合要求。針對(duì)以上情況，我標(biāo)段立刻進(jìn)行了停工整頓，以下我們根據(jù)當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工條件以及我標(biāo)段300余片40 m T梁的整個(gè)預(yù)制施工過(guò)程所得出的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對(duì)影響C50混凝土回彈強(qiáng)度的因素逐條進(jìn)行分析。

1 養(yǎng)護(hù)因素（外因1）

我們?cè)谌粘Ｓ没貜梼x進(jìn)行T梁混凝土7 d、14 d、21 d、28 d強(qiáng)度增長(zhǎng)測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)，相同的混凝土構(gòu)件在不同的養(yǎng)護(hù)條件下會(huì)有不同的強(qiáng)度值。前述同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度高的主要外因在于，15 cm×15 cm見(jiàn)方的試件不能真正與接近40 m長(zhǎng)2.5 m高的龐大梁體養(yǎng)護(hù)條件完全一致。同條件試塊往往被工人覆蓋嚴(yán)密而且在日常養(yǎng)護(hù)時(shí)作為重點(diǎn)灑水對(duì)象。所以，試塊在較好的溫度及濕度作用下強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，而T梁梁體則因?yàn)楫?dāng)?shù)貧夂蚋稍铩⒍囡L(fēng)而有養(yǎng)護(hù)不到位現(xiàn)象。另外，我們?cè)谌粘４罅炕貜桾梁強(qiáng)度時(shí)發(fā)現(xiàn)，在相同的濕度條件下梁體陽(yáng)面強(qiáng)度較陰面強(qiáng)度高。我標(biāo)段在進(jìn)入冬季施工階段后采用了蒸汽養(yǎng)生，蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度可保證在20～40℃之間，在連續(xù)養(yǎng)護(hù)3 d后梁體回彈強(qiáng)度便可以達(dá)到設(shè)計(jì)值，且回彈數(shù)值大小較均勻（偏差系數(shù)較?。Ｒ陨蟽牲c(diǎn)在實(shí)際施工中印證了混凝土養(yǎng)護(hù)溫度與強(qiáng)度增長(zhǎng)在一定條件下成正比的規(guī)律。另外我標(biāo)段地處晉北偏遠(yuǎn)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(qiáng)度增長(zhǎng)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(qiáng)度增長(zhǎng)的外在因素就是要保證適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度。我標(biāo)段在實(shí)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(kāi)口其余三面封閉以利于養(yǎng)護(hù)過(guò)程側(cè)壁補(bǔ)水并保濕，冬季采用蒸汽養(yǎng)生加封閉式養(yǎng)護(hù)棚罩。以上可以較好且較經(jīng)濟(jì)地保證養(yǎng)護(hù)條件并達(dá)到混凝土強(qiáng)度如期增長(zhǎng)的效果。其次，施工過(guò)程是個(gè)連續(xù)的過(guò)程，整個(gè)養(yǎng)護(hù)期必須有專人全方位全天候地監(jiān)控，任何一個(gè)時(shí)間或方位的脫節(jié)都可能造成混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，有關(guān)人的因素我們將在后述組織因素中進(jìn)一步論證。另外，我們發(fā)現(xiàn)有些T梁28 d回彈強(qiáng)度不足，但這些梁在放置一段時(shí)間后回彈強(qiáng)度會(huì)有大幅增長(zhǎng)，這與我們?cè)谝?guī)范上見(jiàn)到的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)曲線有較大差別。這主要還是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)條件不足而造成混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，但混凝土在到達(dá)28 d齡期后并不一定會(huì)放緩增長(zhǎng)，而是在溫度濕度適宜時(shí)繼續(xù)增長(zhǎng)，再次用事實(shí)證明混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度與養(yǎng)護(hù)溫度及濕度有密切關(guān)系。有時(shí)我們?cè)跉夂蚋稍餃囟容^低的施工條件下，要想混凝土在28 d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，還需要在養(yǎng)護(hù)溫度及養(yǎng)護(hù)濕度上加大投入，只靠自然溫度、濕度條件是無(wú)法滿足施工進(jìn)度的。

2 配合比因素（內(nèi)因1）

我們對(duì)前述2片梁的混凝土回彈強(qiáng)度值進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，10個(gè)測(cè)區(qū)的平均回彈強(qiáng)度值大都能達(dá)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(wèn)題的所在，我們先從混凝土配合比上著手進(jìn)行了研究分析。于是，我標(biāo)段試驗(yàn)室重新進(jìn)行了配合比驗(yàn)證，在試驗(yàn)室條件下，該組驗(yàn)證的混凝土試件在標(biāo)養(yǎng)7 d及28 d的抗壓強(qiáng)度值完全符合強(qiáng)度要求。在試驗(yàn)室能達(dá)到的效果為何在施工現(xiàn)場(chǎng)卻相差甚遠(yuǎn)呢？我們于是將試驗(yàn)條件與現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比發(fā)現(xiàn)我標(biāo)段試驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)存在如下差異：

a)施工現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)條件與試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)條件的差異，現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)室養(yǎng)護(hù)條件為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件。關(guān)于養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題前述已經(jīng)得到闡述此處不再贅述。

b)水及減水劑的計(jì)量的差異，我標(biāo)段施工現(xiàn)場(chǎng)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(zhǔn)確控制加水量。試驗(yàn)室采用稱量加水，加水量可以準(zhǔn)確到0.01 kg以內(nèi)。

經(jīng)過(guò)以上兩點(diǎn)差異分析我們得出在配比方面，我標(biāo)段當(dāng)時(shí)的施工條件影響T梁混凝土強(qiáng)度的主要因素為養(yǎng)護(hù)及水與減水劑的準(zhǔn)確計(jì)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(shí)間控制，這往往是試驗(yàn)室條件與現(xiàn)實(shí)條件的最大差異處。施工現(xiàn)場(chǎng)往往用電量較大，攪拌機(jī)拌合的同時(shí)常常存在電壓不穩(wěn)定的情況，電壓的忽高忽低往往會(huì)造成水泵轉(zhuǎn)速的快慢產(chǎn)生變化，從而直接影響到進(jìn)入拌合鍋的實(shí)際加水量。我標(biāo)段在停工整頓過(guò)程中將原有的拌合站加水系統(tǒng)改裝成稱重計(jì)量系統(tǒng)。另外，要保證材料的干濕程度盡量一致，材料的儲(chǔ)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(jìn)而影響混凝土的實(shí)際水灰比。所以，在影響混凝土回彈強(qiáng)度因素中，準(zhǔn)確控制水灰比是施工現(xiàn)場(chǎng)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(biāo)段C50混凝土采用河北曲寨p.o.52.5水泥，我標(biāo)段對(duì)該水泥每車均進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)該水泥各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)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(duì)混凝土強(qiáng)度的不良影響。

我標(biāo)段C50混凝土配合比水泥用量為491 kg/m3，其用量較大，我們?cè)?月7日對(duì)總體水泥用量進(jìn)行了復(fù)核。經(jīng)計(jì)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(xì)集料及集料配比

我標(biāo)段C50混凝土所用細(xì)集料采用河曲水洗砂，細(xì)度模數(shù)為2.6屬中砂，其含泥量及級(jí)配經(jīng)日常檢測(cè)均滿足要求。

粗集料采用內(nèi)蒙準(zhǔn)格爾旗碎石，其級(jí)配穩(wěn)定，壓碎值、含泥量、針片狀含量等各項(xiàng)指標(biāo)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(dòng)稱量配料系統(tǒng)，稱量系統(tǒng)經(jīng)過(guò)標(biāo)定，且日常保養(yǎng)中經(jīng)常對(duì)稱量系統(tǒng)進(jìn)行校核，可基本排除配料系統(tǒng)不準(zhǔn)確的因素。混凝土生產(chǎn)過(guò)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(biāo)段采用黃河水洗砂，砂的含水量往往變化較大，此時(shí)如不及時(shí)計(jì)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(qiáng)度。所以在日常施工中要提前備料，使得原材料盡量干燥。儲(chǔ)料池要加蓋頂棚，防止原材料因?yàn)橛晁矿E變。在集料的含水量變化較大時(shí)，我們需要及時(shí)測(cè)算集料的含水量并及時(shí)調(diào)整拌合加水量。

3.3 水的因素

我標(biāo)段C50混凝土拌合用水與我標(biāo)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(biāo)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(qiáng)、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際施工中，我們往往忽略減水劑的檢驗(yàn)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(shí)在減水劑使用過(guò)程中要加強(qiáng)減水劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作，尤其是關(guān)鍵指標(biāo)減水率的檢驗(yàn)，對(duì)不符合要求的減水劑要及時(shí)退場(chǎng)，保證減水劑的減水效果穩(wěn)定一致。另外，我標(biāo)段在減水劑的使用過(guò)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(shí)減水劑能較快反應(yīng)使混凝土在出鍋時(shí)的早期能保持較好的流動(dòng)性與工作性，但如果混凝土不能及時(shí)入模則混凝土的坍落度可能在短時(shí)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(guò)小，甚至無(wú)法出鍋。如果此時(shí)加水則混凝土在運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)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(guò)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(gè)數(shù)值，而是要求試驗(yàn)室模仿現(xiàn)場(chǎng)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(guò)以上幾組配比的驗(yàn)證要得出一個(gè)減水劑與水灰比的浮動(dòng)范圍。從而達(dá)到在不同的施工溫度下動(dòng)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(dá)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(gè)人的施工職責(zé)，拌合站、澆筑現(xiàn)場(chǎng)及運(yùn)輸過(guò)程要有專人負(fù)責(zé)并有專人組織及協(xié)調(diào)。

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

c)加強(qiáng)拌合設(shè)備、機(jī)械、運(yùn)輸車輛的保養(yǎng)，盡量做到施工過(guò)程無(wú)故障。

d)要有備用電源、備用運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間停頓。

綜上所述，我標(biāo)段在施工中進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)、配合比、原材料、施工組織四大要點(diǎn)控制。通過(guò)以上要點(diǎn)控制我標(biāo)段40 m T梁混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)處于受控狀態(tài)。同時(shí)通過(guò)對(duì)控制要點(diǎn)的分析，我們建立了動(dòng)態(tài)控制的理念，尤其是試驗(yàn)室要充分分析施工現(xiàn)場(chǎng)的極端條件，在試驗(yàn)室模仿現(xiàn)場(chǎng)的條件提前進(jìn)行平行試驗(yàn)最終達(dá)到試驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。