商品混凝土的材料选择和质量控制

王翠芳

摘要：商品混凝土是混凝土行业走向现代化和科学化的标志，它具有节约资源，保护环境，改善劳动条件等多方面的综合经济效益。但由于种种原因，我国商品混凝土的生产发展比较迟缓，在装备水平、技术力量和管理等诸多因素的影响，商品混凝土质量管理尚在发展阶段，仍需不断提高和改进，就此结合商品混凝土生产和管理的一些实践，进行有益的探讨。包括混凝土原材料采购、配合比设计、混凝土生产过程控制等问题。

关键词： 商品混凝土 材料选择 配合比控制 过程控制

混凝土的应用历史已有170年之久，是目前用量最大的重要建筑材料之一。随着社会的发展和进步，环境、资源和能源问题越来越受到世人的关注，人们对混凝土的要求也越来越高，并提出了各种改进混凝土应用的新方法，而发展商品混凝土是混凝土行业走向现代化和科学化的标志，它具有节约资源，保护环境，促进混凝土工业健康发展，推进混凝土行业市场化进程，改善劳动条件等多方面的综合经济效益。国家和各级地方政府也相应出台了各种政策法规和管理办法，大力发展商品混凝土。

商品混凝土的定义：又称预拌混凝土，是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂和掺和料等成分按一定比例，经集中自动计量拌制后，通过运输车在规定时间内运至使用地点的混凝土拌和物。商品混凝土的实质就是把混凝土这种主要建筑材料从备料、拌制到运输等一系列生产环节从传统的施工系统中游离出来，成为一个独立经济核算的建筑材料加工企业--预拌混凝土厂或混凝土公司，其特点是集中拌制、商品化供应。

建国初期，我国在一些大型水利工程中采用了预拌混凝土，但是由于种种原因，我国商品混凝土的生产发展比较迟缓，与发达国家相比，形成了很大的差距。从事预拌混凝土行业人员的素质和管理上的差距，因此可以说我国商品混凝土的发展无论从数量上讲，还是从质量上讲，与发达国家相比，都还处于起步阶段。商品混凝土的发展道路仍然任重而道远。

商品混凝土质量受诸多因素的影响，包括材料、配比、生产、浇筑、养护及试验。一般来说，商品混凝土质量管理可分为以下四个过程。

1）、材料选择。包括水泥、集料、掺和料以及所采用外加剂。

2）、配合比的确定。混凝土的配制强度的确定及其控制。

3）、生产过程的质量控制。包括混凝土的搅拌、运输至现场的方法和澆筑混凝土的步骤及设备的类型等过程的控制。

4）、养护和验收。包括取样程序、试件的制作及养护和所采用的试验步骤。

1、材料选择

1.1水泥的选择通常采用硅酸盐水泥、普硅水泥或矿渣水泥，对水泥的基本要求是：

1.1.1相同标号时，选择富裕系数大的水泥，因为水泥是使混凝土获得强度的"基础"；

1.1.2相同强度时选择需水量小的水泥。水泥的标准稠度需水量在21%～27%，在配制混凝土时采用需水量小的水泥可降低水泥用量；

1.1.3选择C3S高、C3A低（<8%）、碱含量低（<1%），比表面适中（3400～3600cm2/g）、颗粒级配好的水泥；

1.1.4合理使用不同标号的水泥。配制C30以下的流态混凝土时应用32.5MPa普硅水泥；配制C30以上的高性能混凝土应用42.5MPa硅酸盐水泥或普硅水泥；

1.1.5针对不同用途的混凝土正确选择水泥品种，如要求早强或冬季施工尽量采用R型硅酸盐水泥，大体积混凝土采用矿渣水泥或普硅水泥。

1.1.6目前一些商品混凝土公司因债权债务大，资金沉淀多，往往在选择水泥时，经常换品种和厂家，给检测和试配带来难度，也给工程带来隐患。

1.2混凝土用水。 在混凝土中使用自来水是不需要测试的，如ASTMC94中规定采用问题"水"（含杂质、有颜色、有异味等的水）混凝土的7天强度不小于采用自来水配制的标准混凝土的7天强度的90%。

1.3集料：

混凝土中集料占体积的70%--80%，集料对混凝土的性能有重要的影响，粗细集料都应符合有关标准的要求，应正确选择集料能确保混凝土工作性、强度和经济性。

1.3.1细集料：砂子的颗粒级配合理、含泥量低有利于强度和工作性的提高。人工砂和风化山砂的需水量大、颗粒形状和级配不合理使拌合物流动性下降。河砂是理想的细集料，使用时应正确选择细度模数。配制高强混凝土时应用粗砂，普通流态混凝土用中砂。砂子的细度模数影响混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度损失快。砂率偏低容易产生泌水和离析。

1.3.2粗集料：石子的最大粒径和级配影响混凝土的用水量、砂率和工作性。配制高强混凝土和高性能混凝土时应采用高强度的碎石，其最大粒径应为25mm，因为高强混凝土的强度几近为石子强度的二分之一。普通流态混凝土采用最大粒径31.5mm碎石，采用泵送工艺时石子最大粒径应小于泵出口管径的三分之一，否则产生堵泵现象。

石子的级配直接关系到水泥用量，和混凝土的和易性，在混凝土中水泥浆用来包裹集料的表面和填充集料间的空隙，级配好的骨料有较小的粒间空隙和表面积，可以节约水泥用量，而获得好的和易性，而对于级配不好特别是粒形较差，颗粒形状不够规则，针片状含量较高，那么空隙率较大，需要更多的水泥浆包裹颗粒表面和填充颗粒间的空隙，针片状含量直接影响到混凝土的和易性，同时对混凝土的密实性、强度、耐久性也有负面的影响。

目前市场连续级配的碎石较少，多数为单一粒级，这时应采用二级配石子。若采用单一粒级的石子应提高砂率。混凝土的砂率与石子的最大粒径有关，大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的问题，在配制流态混凝土时，若采用较大粒径（如31.5mm）碎石与中细砂（Mx=2.50）配合可以降低砂率和用水量，因而降低混凝土的成本。

石子的含泥量和泥块含量影响混凝土的工作性、强度和耐久性等。粘土、淤泥和泥块等杂质增加了用水量，阻碍了水泥的水化和凝结，削弱了界面粘接力；同时集料含泥量越大，自收缩越大，影响混凝土的体积稳定性，可能造成微裂缝或裂缝，降低混凝土的耐久性；风化石类的泥块在混凝土振捣后浮在混凝土的表层，经水化侵泡后膨胀，破坏初凝状态的混凝土，形成薄弱部位造成渗漏等不良后果。

1.4掺和料

水泥水化的过程是一个缓慢、逐步进行的过程，水化反应從水泥微粒表面逐渐进行到内部， 28天以后水化物的生成速度逐渐缓慢，而此时水泥中各种物质的水化程度仅为11%～84%。也就是说水泥不能完全水化，一部分水泥在里面仅起填充作用。同时在普通混凝土里面有一部分水泥水化产物为Ca（OH）2 ，它对混凝土的强度不起作用，因而加入一定数量活性掺和料取代一部分水泥，能够与生成的Ca（OH）2发生二次水化反应，生成硅酸钙凝胶，不但能够节约水泥用量，而且能够提高水泥的利用率，提高水泥浆的强度。

目前使用的活性掺和料主要有粉煤灰、硅灰、高炉矿渣等，然而就实际生产情况来看，应用范围最广、用量最大的是粉煤灰。

1.4.1粉煤灰的细度是采用80μm的负压筛的筛余来控制的。粉煤灰含有大量的硅铝氧化物，能与水泥水化产物进行二次水化反应，粉煤灰越细，参与二次水化反应的界面增大了，使二次水化反应进行得更加充分，对混凝土的强度贡献也提高。

粉煤灰的烧失量直接影响到混凝土的强度、耐久性；粉煤灰的需水量比也是评定其对混凝土强度贡献的一个重要指标。优质的粉煤灰细度小，其中直径小于45μm的部分较多，这些球状玻璃体表面光滑、性能稳定，在混凝土里面起到了一个类似滚珠轴承的作用，有效的改善了混凝土的和易性，同时从表中也可以看出烧失量的高低能体现粉煤灰的需水量比，因为含碳量高，需要吸收更多的水，必然导致需水量比上升。

因此，掺活性粉煤灰可节约10～15%的水泥，有明显的经济效益，同时也能够明显改善混凝土的和易性，可泵性，能够明显降低水化热，对大体积混凝土的浇注极为有利，同时能够使混凝土更加致密、增强了混凝土的抗冻性、耐久性。

1.4.2粒化高炉矿渣要求磨至比表面积超过4000CM3/G，才能充分发挥其活性，减少泌水性，降低单方用水量，提高混凝土的强度和耐久性，掺入矿渣粉的混凝土，早期强度发展较慢。

1.5外加剂

随着混凝土技术的不断发展，活性掺和料、外加剂已经成为商品混凝土不可缺少的第五、六组份。

减水剂是目前应用最广泛、用量最多的外加剂之一。混凝土中的水有两方面的作用，一方面是为水泥水化反应提供条件；另一方面是为了满足混凝土的和易性便于施工、浇注。超过水化作用所需要的水在混凝土浇注工作完成以后，就成为了混凝土的有害成分，它们在混凝土里面形成直径较大的空隙。降低了混凝土的密实度，从而影响到了混凝土的强度，对抗冻性、抗渗性、耐久性也有较大的负面影响。

在混凝土中加入减水剂以后，减水剂是一种表面活性剂，能够使水泥颗粒相互分散，使絮凝结构解体，使包裹在里面的游离水释放出来，参与水化反应，减少了用水量，并且改善了混凝土的和易性。使混凝土在保持流动度不变的情况下，减少拌和物用水量。降低了混凝土的水灰比，使混凝土密实度增加，改善了混凝土的耐久性、抗冻性、抗渗性，能够提高混凝土强度20%左右。同时能够节约水泥用量，降低了生产成本，具有明显的经济效益。

2、配合比的确定。混凝土的配制强度的确定及其控制。

混凝土配合比是进行生产的依据，直接关系到混凝土的性能和生产成本，是混凝土质量控制的核心部分。混凝土的配合比设计，应根据结构设计的强度等级、混凝土的耐久性，及工程的结构部位、运输距离、施工方式等来确定原材料的品种、规格、拌和物的坍落度及坍落度损失等性能。

混凝土配置强度必须满足强度的保证率的需要，我国现行行业标准JGJ/T56-96《混凝土配合比设计规程》中规定了强度的保证率为95%，即FCU O≥FCU.K +1.645σ，σ为强度标准差，是由混凝土搅拌站对近期生产的混凝土强度统计值计算得来。

混凝土的配合比计算，一般先利用相关的混凝土强度与水灰比的关系式计算出水灰比，然后根据经验、有关资料选定每一立方米混凝土的用水量、胶凝材料用量，然后根据混凝土工作性能的要求确定砂率、外加剂掺量，确定粗骨料的用量，最后通过试配确定生产配合比。

当材料、环境或生产施工工艺发生变化时，混凝土的配制强度与实际生产中混凝土强度出现差异，甚至出现大的波动，因此在试配和生产过程中要特别注意：

2.1混凝土试配选择材料要有代表性，水泥富裕强度要取长期水泥试验的最小值，一般不要超过1.2的系数。

2.2生产过程中在水泥或外加剂换批号时，要及时做水泥与外加剂的适应性，及时发现其对拌合物的流动性和坍落度损失的影响。

3、生产过程的质量控制。包括混凝土的搅拌、运输至现场的方法和浇筑混凝土的步骤及设备的类型等过程的控制。

商品混凝土生产的特点是生产量大、生产周期短、自动化程度高。同时由于原材料的波动较大，而造成混凝土的质量波动，在生产过程中对混凝土的质量检测难度较大。因此生产过程中必须随时注意混凝土的质量波动情况，并及时有效地调整以保证混凝土的质量。

3.1、原材料的储存

在混凝土搅拌站，砂、石类原材料采用原材料堆场堆放，为了保证原材料的稳定性，堆场要有可靠的排水功能，防止积水、积雪；同时对于不同规格的砂、石应该分别堆放，并有醒目的标志，标明品种、规格，防止混料。同时在生产中要密切关注材料的波动情况，对于砂要注意细度模数、含水率等的变化；对于石子要注意级配、粒形、石粉含量等。并及时地把情况反馈到生产控制中。

水泥、煤灰类的原材料储存于筒仓中，采用螺旋输送机进行送料。筒仓应保证密封性能良好，防止雨、雪进入，使原材料受潮；同时应根据生产情况密切注意原材料的消耗，防止出现原材料短缺的情况。

3.2、原材料的计量、搅拌

计量、搅拌系统是商品混凝土生产的核心部分，计量精度直接影响到混凝土的质量，计量、搅拌速度直接影响到混凝土的生产效率。对于计量误差是必然存在的，按照国家标准混凝土的计量系统的误差必须满足表（1）的要求

表（1）计量系统的误差要求

原材料品种

水泥

砂

石

水

外加劑

掺和料

每盘计量误差允许偏差（%）

±2

±3

±3

±2

±2

±2

累计计量误差允许偏差（%）

±1

±2

±2

±1

±1

±1

为了保证计量系统的精确性，每年不少于一次由法定的计量部门进行检查，并取得计量部门签发的《检定证书》，同时在生产过程中应密却关注计量误差是否超过国家规定范围。

商品混凝土公司采用的搅拌设备一般自动化程度较高，采用计算机进行生产控制，操作人员只需根据"定货单"调用生产配合比，原材料的上料、计量、搅拌、卸料完全由计算机控制操作。操作人员只需开启开关即可，同时可以通过生产监控系统对生产线进行实时监控。为了保证混凝土的质量，操作人员必须严格按照定货单配合比进行生产，不能出现因为粗心而调错配方。同时操作人员能够对生产时出现的异常情况及时、有效地处理。

3.3、出厂检验、控制

为了保证商品混凝土的质量，应对出厂的混凝土进行检验，即按照"送货单"进行检验，质检员首先应对送货单进行检验，看送货单是否有误；同时对出厂混凝土进行目测，检测其坍落度是否满足要求，和易性是否良好，特别是对于每一批次的前几盘混凝土应密切关注。发现质量波动时应对生产配合比进行调整，调整时应保持水灰比不变，根据试验室提供的砂、石含水率进行砂、石含水率调整，同时根据砂的细度模数调整砂率，以便配制出坍落度满足要求，和易性良好的混凝土。

3.4、取样检验、成型

混凝土的拌和物的质量应每车目测，同时要进行取样检测。主要检验混凝土的坍落度、稠度、和易性是否满足要求；拌和物搅拌是否均匀，是否泌水，并将检测结果反馈到生产控制中。取样时，每100m3相同配合比的混凝土，取样次数不得少于一次，当一个工作班相同配合比混凝土不足100m3的，其取样次数也不得少于一次。取样后要进一步进行坍落度测定，并成型、标准养护，以便以后对强度进行测定。

3.5、组织、调配

商品混凝土的生产、使用是一个连续的过程，施工工地因为受工程部位、施工方式、设备人员数量的影响，对混凝土的需量速度是不同的。因此要求混凝土生产企业掌握相应的工地情况，安排合适的车辆及其台数，以合适的供应速度为工地提供混凝土。车辆过多、供料速度过快会造成施工现场车辆等待时间过长，使混凝土的坍落度损失过大，影响混凝土的质量和正常的生产；车辆过少、供料速度过慢会造成施工现场缺料，不能连续浇注，影响混凝土的质量。因此在生产过程中必须合理的调配车辆、控制生产速度，以便生产、施工能够顺利进行。

3.6、混凝土施工现场的质量控制

混凝土的施工由施工单位完成，但是为了及时地掌握施工现场的情况，保证混凝土的质量，混凝土公司有必要在技术上协助施工单位。同时要求施工单位能够及时地反馈施工现场的情况。

3.6.1、施工现场信息反馈

3.6.1.1供料情况反馈

施工单位应根据自己的施工情况，当供料速度不能满足施工要求时，要及时地将情况反馈给搅拌站，让搅拌站进行供料速度调整，使供料速度与施工速度相平衡。同时对混凝土的需量有调整时，要及时地反馈到搅拌站控制出料，防止混凝土的浪费。

3.6.1.2质量情况的反馈

混凝土的生产时由于原材料的波动，会造成混凝土的质量波动。同时由于运输距离、天气情况的影响。可能会造成混凝土坍落度损失过大或离析不便于施工，影响工程质量。施工工地应将混凝土的质量情况反馈到搅拌站，以便作出相应的调整，保证混凝土的质量。

3.6.2、现场协助、督促

为了保证混凝土的质量，混凝土公司应督促、协助施工单位完成下列工作：

3.6.2.1、督促施工单位，作好混凝土的接受工作，在施工前作好施工准备工作，保证施工速度，防止混凝土等待时间过长。商品混凝土公司要求：运输车辆到工地以后应在30分钟以内进行浇注，并且应在60分钟以内浇注完毕，同时在施工中要保证施工质量，防止过振或漏振。

3.6.2.2、督促施工单位及时地反馈质量要求，未经搅拌站允许，不得在混凝土里面加入掺和料、水等物质。

3.6.2.3、协助施工单位在工地取样，留试件、养护、实验以保证成型试件强度合格。

4、养护和验收。包括取样程序、试件的制作及养护和所采用的试验步骤。

4.1、自然养护的实施

为了使混凝土能够正常的水化、硬化，在混凝土成型后一定时间里进行养护，使周围环境有一定的温度湿度，以保证混凝土的强度、耐久性。自然养护是目前现浇混凝土工程中常用的养护方式，是指在自然条件下采用适当的措施维持一定的潮湿环境进行混凝土养护。

自然养护期间应对混凝土采用适当的吸水保温材料如草垫、麻袋、塑料薄膜等进行覆盖，并适当洒水，使混凝土在一定的时间内保持足够的润湿状态。

混凝土的洒水养护在浇注完毕，终凝后开始。对于塑性混凝土应不迟于成型后6～12小时，但在炎热、大风天气，应不迟于2～3小时；对于道路等干硬性混凝土应不迟于1～2小时。为了保证在养护期间内保持湿润，还应每天不断浇水，对于面积较大的裸露部位还应储水养护，浇水次数取决与气候条件、覆盖物保湿能力。以保持混凝土处于湿润状态为原则，在一般气温（15～20℃），浇注以后3天内，每间隔2～3小时浇水一次，同时夜间不少于2次。