浅谈西麦斯预拌混凝土质量控制

2012-05-22刘冰卞振江刘芳刘军辉

商品混凝土 2012年9期

刘冰，卞振江，刘芳，刘军辉

（西麦斯（天津）有限公司，天津 300300）

0 前言

西麦斯是一个全球性的建筑材料公司，为遍布在美洲、欧洲、非洲、中东和亚洲的广大客户提供高质量的产品和可靠的服务。我们从 50 多个国家的运营网络生产、配送和销售水泥、预拌混凝土、建筑骨料和其它相关建材产品，并且我们与 100 多个国家保持贸易关系。现今，西麦斯是全球最大的预拌混凝土企业，在预拌混凝土生产、管理和运营上都有非常成功的经验，本文正是在西麦斯成功经验的基础上，简要介绍其在中国开展的混凝土业务。

配合比设计是保证预拌混凝土质量的关键因素之一，是混凝土质量控制的首要问题。科学的配合比设计既可以满足设计要求，又能为功能化的混凝土提供必要的技术支持，比如生态混凝土、自密实混凝土、钢管柱混凝土等。同时也可以将节能、环保、低碳的新型建材理念融入到建筑物中。根据笔者多年在混凝土企业从事生产、运营和管理工作的经验，结合 CEMEX 公司的运营理念，对配合比设计、精细化管理、质量控制等，谈几点粗浅的认识。

1 质量控制和企业现状

1.1 原材料的状况分析

由于很多地区在不同时期会出现原材料供应问题，所供材料也参差不齐，因此进行配比设计时必须根据公司的实际情况，提前通知采购和原材料供应单位，有必要时必须现场考核原材料的质量情况，检查是否满足质量控制和配合比设计的要求。

1.2 生产和设备

产品的质量与生产设备有很大的关系，该生产设备是否满足配合比设计中生产的需求？公司的管理水平是否满足配合比设计的要求？是否有足够多的骨料仓满足粗细骨料级配的需求，外加剂罐是否满足配合比设计中外加剂的要求？计量体系是否能满足精细化的控制管理？因此在配合比设计前我们必须对自身的生产能力和生产控制水平有清醒的认识，不要盲目超越现有条件的配合比设计。

1.3 运输设备

企业的运输能力是否满足连续生产和连续施工的需求？对搅拌罐车是否有详细的控制化管理？是否有足够的应急预案？运输距离和运输时间也是混凝土质量控制中比较关键的因素，特别是时间对混凝土的坍落度损失，含气的变化都有很大的影响，因此这些都是质量控制和配合比设计中必须考虑的因素。

2 质量控制和客户

配合比设计的任务是根据工程对混凝土的性能要求、使用部位和环境等，结合自己企业的现状来合理的选择原材料、配合比和生产工艺。

2.1 顾客要求分析

首先在尊重客户的基础上，和客户沟通混凝土的性能要求是否合理。因为从设计单位出来的设计图纸一般都要经过2～3 年的时间，在这段时间，标准是否有变化？其次客户要求的性能是否合理？比如钢管柱混凝土，采用顶升和高抛浇注的方法，对混凝土的性能的要求是不一样的。大体积混凝土施工时间的选择是否合理？特别是对某些特殊的部位和特殊的混凝土。设计图纸中的要求没有标准支持的，一定要充分论证。当然客户的要求就是我们预拌混凝土发展的方向，我们应该在合情合理的基础上最大限度地满足客户的需求。

2.2 施工部位和现场考察

对于施工图纸而言，不会更多的关注现场的情况，但是现场的情况是变化的，混凝土施工部位不同，结构配筋的密度和现场是否还有其它的制约因素，都会影响混凝土浇注和质量。

JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》是对混凝土配合比设计的一般规范，近年来随着混凝土功能化的发展，各种功能性的混凝土标准也相应产生，如 JC/T178-2009《补偿收缩混凝土应用技术规程》，GB50496-2009《大体积混凝土施工规程》，自密实混凝土施工规程等，针对不同的部位、不同结构我们在配合比设计中也应该充分的考虑。比如SCC C50 自密实混凝土，用在钢管柱内和普通板、梁等其配合比也是不尽相同的。因此在和客户沟通的同时也要现场考察。

2.3 施工方案选择

施工方案的选择，对混凝土的配合比设计也是不一样的，移动泵和固定泵对混凝土的性能要求也不一样，固定泵高度不同，对混凝土要求也不同。比如同样是 C40 混凝土，固定泵输送 100m 和 300m 的配合比是不一样的。采用顶升或高抛施工工艺，其配合比也不一样，因此在确定配合比之前，一定要考虑混凝土的工作性能和施工方案。

3 配合比设计

3.1 严格控制原材料质量

原材料是配合比设计的基础。产地不一样，原材料的性能也不一样，甚至是不同的批次也会带来原材料的波动，我们只能通过实验室试配作为过程控制的基础。通过严格的原材料质量检验提供的数据，预知原材料质量变化带来的混凝土质量波动的程度，就能快速地采取行之有效的措施来预防和减少原材料质量波动而引起的混凝土质量问题，同时对原材料的了解，也能为我们更快的解决混凝土质量提供依据。

3.2 配合比设计原理

配合比设计是指根据混凝土要求的性能（工作性、强度、耐久性等）和原材料（水泥、骨料、化学外加剂）等特性，确定混凝土的组分和成分。配合比设计和配合比试验是相辅相成的，在配合比设计中主要考虑下面五个基本关系：

（1）拌合水用量取决于新拌混凝土的工作性能、骨料的品种（天然、人工、尾矿）和最大粒径以及化学外加剂，如减水剂和引气剂。

（2）水灰比取决于硬化混凝土的强度以及水泥的品种和强度（水泥的强度决定混凝土强度的弱化）。

（3）水灰比受混凝土的耐久性影响，而耐久性与暴露环境有关，还与混凝土内部残存空气体积或引气体积有关。

（4）拌合水水量调整。拌合水的用量受水泥标准稠度用水量，掺合料的需水量、比表面积，砂石的含泥量、细度模数，吸水率、级配、粒型等因素的影响。

（5）所有骨料的体积受骨料的粒径分布和饱和面干密度的影响。

3.3 配合比设计和试配

由于受地方性材料的差异，配合比设计有不同的计算规定，一般以体积法计算；使用的骨料以饱和面干为基础，原因是骨料内部的水不参与水泥的水化反应。根据 JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中配合比计算 5.0.1 中要求，“其计算公式和有关参数表格中的数值均系以干燥骨料为基准。当以饱和面干骨料为基础进行计算时，则应做相应的修正（干燥状态骨料系指含水率小于 0.5% 的细骨料或含水率小于 0.2% 的粗骨料）”。

CEMEX 公司的配合比设计以饱和面干骨料作为设计的基准，首先确定试配强度，计算出水灰比，选取适量的用水量，确定水泥用量，选取砂率，最后确定粗细骨料的用量。

由于材料的差别和理论上的出入，我们通过试配的方式来调整配合比设计中的各个参数，直到确定最后的厂拌配合比。实验室配合比确定后，由于生产工艺的不同，我们会进行厂拌试验，主要是考虑实验室试配和生产条件的差异，来确定最后的生产配合比。在进行完厂拌试验后，还有最重要的一环节，即施工性能的论证。CEMEX 公司根据实际泵送的需求，组建了泵送实验室（如图1所示），来确认混凝土在施工中的状态和各理论数据的取得。

图1 CEMEX泵送实验室

4 质量控制和配合比设计

4.1 富余强度

富余强度是衡量配合比设计是否合理的重要指标。针对客户提出的要求，我们进行配合比设计，如果富余强度过高，那么必然带来产品的成本增高，根据国标 GB 50146-2011《混凝土质量控制标准》中生产控制水平的判定方法，其产品不一样，强度标准偏差也不一样。图 2 是某产品的 28d 强度值。

从图 2 中我们可以看出，红线之间的区域为产品强度合格区域，超出部分为不合格产品，产品强度的分布就是对配合比设计提出了更高的要求。

4.2 强度偏差

强度偏差主要考虑的是设定强度和混凝土实际强度的偏差，强度的偏差必须在一定范围内，如果低于 13%，说明混凝土的强度是可控的，当其超过 13% 时应该适当的调整配合比。（该计算方法来自 CEMEX 公司内部资料）

图2 强度偏差图

表1 强度偏差表 %

从表 1 中可以看出，各站的同一种产品，其强度偏差是可控的。该方法与国标 GB 50146-2011《混凝土质量控制标准》有一定差别，国标中规定的是混凝土强度标准差，δ值主要是指与平均强度的差值，虽然能很直观的判定产品的合格与否，但是不能判定产品随时间的强度普遍变化。

4.3 投料精准度

投料精准度是判定企业生产水平的重要指标。根据国标GB 50146-2011《混凝土质量控制标准》和天津市工程建设标准 DB J 11180-2008《天津市预拌混凝土质量管理规程》中的相关规定，原材料的计量宜采用电子计量设备，计量设备的精度应符合现行国家标准 GB/T 10171-2005《混凝土搅拌站》站中的规定，并且还要有法定计量部门签发的有效证书。每次原材料的计量允许的偏差如表 2。

表2 各种原材料计量的允许偏差 %

投料的精准度还决定着混凝土的质量。任何波动的偏差都可能影响该批次产品的质量，在投料精准度满足条件的情况下，我们进一步控制投料偏差在 ±1% 内所占的比例。

4.4 实际耗用和理论耗用偏差

理论耗用指的是设定目标值，主要是根据配合比设计中各原材料的理论输入值，在实际的生产中，各原材料可以在可控范围内调整。实际耗用和理论耗用是衡量质量控制非常重要的技术指标，当实际耗用超过理论耗用允许的偏差时，可能会混凝土的质量带来很大的影响。表 3 是 CEMEX 天津公司的耗用偏差表。

表3 耗用偏差表

从表 3 中可以看出各原材料的耗用偏差，但是外加剂 2的耗用偏差偏大，必须审查生产日志，是什么原因造成的偏差，会影响哪些批次的混凝土。通过耗用偏差的控制，我们可以追溯混凝土的质量事故，这是精细化管理的关键指标。

5 生产控制

（1）每日开盘生产前应对设备进行例行检查。重点检查计量系统和搅拌机闸门的工作状况，确保生产计量设备处于良好的工作状态。特别是计量系统，因生产计量是动态的，应定期每月进行静态计量与动态计量的校验，以校验生产实际投料重量与工控电脑采集数据的吻合与精确度，在雷雨季节或生产连续性不强时，应增加计量系统的校验频率。

（2）在开盘操作过程中要注意各个岗位人员之间的配合。特别是输入配合比时，应由调度、操作员和质量控制人员共同根据工程技术要求对配合比进行校核，防止由于配合比的输入错误而导致产品质量出现问题。

（3）过程控制要精细化。首先应将配合比编号、工程应用部位、各原材料的仓号录入电脑，生产前应该有技术人员对录入资料进行再次确认。如生产过程中需要对原材料用量、仓号进行变更，操作人员和技术人员都必须签字确认。

（4）拌合物质量控制。对出去的每车混凝土都必须做现场的出厂检验，严格控制混凝土的坍落度、凝结时间、表观密度、含气量等。对于不合格的混凝土一定要认真分析原因，不能让有问题的混凝土发往工地。