高性能混凝土攪拌站配置與質(zhì)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(qū)北部和東北地區(qū)西部，是溝通東北、華北、華東、中南等地區(qū)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(jīng)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(shè)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(shè)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(nèi)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(wù)為樁基、承臺、橋墩和橋面系，以及京沈客專九標范圍內(nèi)457孔箱梁的預(yù)制施工，整個項目工程需要生產(chǎn)高性能混凝土38.1萬m3。

根據(jù)京沈客專京冀有限公司（業(yè)主）的要求和項目部施工組織安排，計劃在兩年內(nèi)完成施工任務(wù)，工期緊、任務(wù)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(jù)需要共計配置了兩臺HZS240型和一臺HZS180型攪拌站，用于生產(chǎn)高性能混凝土。

2 攪拌站配置與優(yōu)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(jié)構(gòu)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(zhì)量。在建站之前，首先要充分考慮生產(chǎn)區(qū)、儲料區(qū)、中心試驗區(qū)以及辦公區(qū)的各項功能要求，避開易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及水害位置，以方便施工、便于管理、節(jié)約成本為原則。施工區(qū)域應(yīng)選擇對當?shù)厝罕姼蓴_少、運輸距離近、用水用電能夠滿足生產(chǎn)和施工需要、道路暢通的位置，以保證攪拌站的順利生產(chǎn)和節(jié)約成本。

3 加強攪拌站主要設(shè)施配置，保證高性能混凝土質(zhì)量符合要求

3．1 攪拌站主要設(shè)施的基本配置

為了保證高性能混凝土的質(zhì)量，攪拌站的主要設(shè)施配置應(yīng)參照中國鐵路總公司2015年2月16日下發(fā)的《鐵路混凝土拌和站機械配置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，選用性能良好、計量準確、經(jīng)濟實用的雙臥軸強制式攪拌站，其主要設(shè)施包括：攪拌主機、儲料系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、配料與計量系統(tǒng)、氣路與液壓系統(tǒng)、控制與信息系統(tǒng)、安全與環(huán)保系統(tǒng)等。同時，為了保證高性能混凝土生產(chǎn)的連續(xù)性，必須要做好應(yīng)急措施，一般都需要配兩臺攪拌站，以防止單臺設(shè)備發(fā)生故障，影響結(jié)構(gòu)物的實體質(zhì)量。

為了提高攪拌站的性能，在選擇攪拌站系統(tǒng)配置時，首先要求攪拌站的生產(chǎn)控制系統(tǒng)必須采用工控電腦，電腦CPU主頻配置不能低于2.4 GHz，內(nèi)存容量不低于1 G，硬盤容量不低于80 G，操作系統(tǒng)不低于Windows XP版本；網(wǎng)絡(luò)狀況條件，生產(chǎn)控制系統(tǒng)應(yīng)與信息化管理系統(tǒng)相互兼容，并且可以通過終端接口將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時傳遞給攪拌站信息化管理系統(tǒng)［2］。

3．2 確保自動計量系統(tǒng)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(tǒng)的稱量偏差應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)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(yīng)獨立計量。攪拌站在首次使用前應(yīng)進行標定，合格后才允許使用；在使用過程中應(yīng)按照《混凝土攪拌機》（GB／T 9142-2000）規(guī)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(yīng)每周校對一次。如停用超過一個月以上或者系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時應(yīng)進行校準，防止計量誤差，影響混凝土質(zhì)量。

3．3 散裝罐貯量應(yīng)滿足生產(chǎn)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(zhì)量要求十分嚴格，為了防止水泥和摻合料質(zhì)量不穩(wěn)定從而影響混凝土質(zhì)量，在散裝罐選型和配置時，應(yīng)按照《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標準》設(shè)計合格倉和待檢倉［4］，合格倉的最大容量應(yīng)大于攪拌站連續(xù)3 d的生產(chǎn)需要。以散裝水泥為例，1臺HZS240攪拌站每天預(yù)計生產(chǎn)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(tǒng)能夠有效監(jiān)控混凝土的全部生產(chǎn)過程，其目的是控制混凝土的質(zhì)量符合設(shè)計規(guī)范要求。當混凝土實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)超出信息化管理平臺設(shè)置的標準，系統(tǒng)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(guī)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(guī)范要求后才能使用；發(fā)現(xiàn)高級報警時該盤混凝土禁止用于工程主體，并在24 h內(nèi)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(zhì)量符合相關(guān)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(zhì)量是否達標，直接影響高性能混凝土的質(zhì)量，主要原材料的質(zhì)量必須符合相關(guān)設(shè)計規(guī)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(yīng)超過 0.6%［9］，其它技術(shù)指標應(yīng)符合國標GB 175-2007相關(guān)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(jīng)濟效益。礦粉應(yīng)選用S95級，其技術(shù)指標應(yīng)符合GB／T 18046-2008國家標準；粉煤灰應(yīng)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(zhì)量驗收標準》（TB 10424-2010）中的相關(guān)規(guī)定。摻合料在使用過程中質(zhì)量變化很大，在驗收過程中應(yīng)加強質(zhì)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(shù)應(yīng)為2.6～3.0 mm；C50以下混凝土河砂的細度模數(shù)為2.3～3.0 mm，含泥量≤2.0%，泥塊含量≤0.5%［10］。其它質(zhì)量要求應(yīng)符合《建設(shè)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(yīng)該選擇級配良好、質(zhì)地均勻、膨脹系數(shù)小的碎石，壓碎指標應(yīng)≤10%，含泥量應(yīng)≤0.5%［11］。碎石應(yīng)經(jīng)過水洗，并且符合《建設(shè)用卵石、碎石》（GB／T 14685-2011）標準。

（5）減水劑

減水劑應(yīng)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(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，減水劑與水泥之間應(yīng)有良好的相容性。減水率應(yīng)≥25%，含氣量應(yīng)≤3.0%［12］，并符合《混凝土外加劑》（GB 8076-2008）和《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（TB 10005-2010）要求。

5 生產(chǎn)高性能混凝土其它注意事項

以上幾點是生產(chǎn)高性能混凝土的必要條件，在生產(chǎn)過程中還有其它許多細節(jié)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(zhì)量息息相關(guān)。

（1）混凝土配合比控制

在高性能混凝土拌制前，應(yīng)嚴格按照施工配合比進行準確計量。在具體生產(chǎn)過程中，原材料的質(zhì)量有時不穩(wěn)定、變化大，檢測人員應(yīng)認真負責，嚴格測定粗、細骨料的含水率，在混凝土稠度發(fā)生變化時，應(yīng)及時調(diào)整施工配合比，從源頭上保證高性能混凝土的質(zhì)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(zhì)量，在冬季和高溫季節(jié)施工應(yīng)加強溫度控制。在冬季施工時需要將砂石料加溫，保證棚內(nèi)溫度不得低于10℃；減水劑應(yīng)存放在室內(nèi)保溫，防止液體結(jié)晶；拌合用水應(yīng)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(yīng)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(zhì)的管理人員

高素質(zhì)的管理人員是攪拌站質(zhì)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(shè)備發(fā)生故障的排除、生產(chǎn)過程中緊急情況的處理以及計量系統(tǒng)定期校對等相關(guān)環(huán)節(jié)都需要經(jīng)驗豐富、認真負責的管理人員，這些細節(jié)問題都與生產(chǎn)高性能混凝土的質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。

6 結(jié)束語

上述基本工作是攪拌站生產(chǎn)高性能混凝土與質(zhì)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(tǒng)的、綜合性控制，從源頭上把關(guān)，才能加強高性能混凝土的質(zhì)量控制，降低施工過程中的風險，提高項目部生產(chǎn)效率和工程質(zhì)量，從而取得更好的經(jīng)濟效益，為今后攪拌站生產(chǎn)高性能混凝土提供理論依據(jù)。