二次加水试验研究及预防措施

2017-08-27张盛王传洪许小龙武鹏飞

商品混凝土 2017年8期

关键词：搅拌站外加剂原材料

张盛，王传洪，许小龙，武鹏飞,

（1. 江苏诚意工程技术研究院，江苏徐州 221131；2. 江苏诚意商砼有限公司，江苏徐州 221131）

二次加水试验研究及预防措施

张盛1，王传洪2，许小龙2，武鹏飞1,2

（1. 江苏诚意工程技术研究院，江苏徐州 221131；2. 江苏诚意商砼有限公司，江苏徐州 221131）

商品混凝土泵送过程中擅自加水现象在房建施工中尤为突出。本文针对此现象进行了二次加水量对混凝土抗压强度的影响试验。加水容易造成混凝土强度偏低、碳化深度增加，对混凝土工程质量造成安全隐患，同时针对二次加水现象给予了一些预防措施建议。

二次加水；抗压强度；工程质量

0 前言

随着我国建筑业的快速发展，商品混凝土已成为房建工程中的重要建筑材料。混凝土的质量受水胶比的影响较大，虽然 GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》中强制性条文及商品混凝土公司出货单上规定“混凝土浇筑过程中严禁加水”，但由于大部分房建施工现场监管不足、施工人员素质较低，为了增加混凝土的工作性而出现人为二次加水的现象。由于现场二次加水量无法统计，完全靠加水工人感觉控制，因此有必要对二次加水与混凝土性能的关系进行研究，以便让与商品混凝土相关的管理、技术人员对二次加水的危害有一个深入的了解。

1 试验

1.1 原材料

水泥：江苏诚意水泥 P·O42.5 普通硅酸盐水泥，标准稠度用水量 28.6%，初凝 140min，终凝 190min，比表面积 348m2/kg，28d 抗压和抗折强度分别为50.3MPa、9.2MPa。

粉煤灰：徐州华润电力 F 类Ⅰ级粉煤灰，需水量比94%，含水量 0.1%，细度 9.0%，烧失量 4.2%。

减水剂：徐州铸建科技有限公司生产的聚羧酸高效减水剂 ZJ-3，减水率 27%。

粗集料：徐州明阳采石场生产的 5～31.5mm 连续级配、压碎值 8.2%、含泥量 0.4% 的碎石。

细集料：细度模数为 2.6，含泥量 0.9% 的 Ⅱ 区江砂。

1.2 配合比

根据单位年度统计表，C30 和 C35 普通混凝土占总方量的 70% 左右，本次试验以 C30 普通混凝土为研究对象。根据原材料性能及 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行 C30 混凝土的配合比设计[1]，如表1 所示。

表 1 C30 混凝土配合比 kg/m3

1.3 试验方法

由于试验量较大，试件无法在试验室内一次性浇筑成型，因此本试验通过搅拌楼进行生产，混凝土坍落度控制在 (200±30)mm，通过搅拌车进行卸料。试验按照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中相关规定对混凝土进行取样，混凝土成型试件尺寸为 150mm×150mm×150mm。将混凝土成型试件按照规范要求进行标准养护，并分别在 7d、28d 龄期时测其抗压强度。试验中二次加水量如表 2 所示。

表 2 换算成每方二次加水量

1.4 试验结果与分析

根据规范要求进行混凝土工作和力学性能检测[1,2]，检测结果如表 3 和表 4 所示。

1.4.1 二次加水对混凝土拌合物性能的影响

由表 3 可知，1h 后适当的加水量可以改善混凝土的和易性。随着二次加水量的增多，会造成混凝土拌合物泌水、离析，使混凝土和易性变差，给施工造成不必要的麻烦。

1.4.2 二次加水对混凝土抗压强度的影响

对表 4 中试验数据进行处理，得出二次加水对混凝土抗压强度的影响，如图 1～4 所示。

随着加水量的增加，混凝土的抗压强度逐渐降低。加水量为 10kg/m3时抗压强度约降低了 2%～9%，加水量为 20kg/m3时抗压强度约降低了 10%～23%，加水量为 30kg/m3时抗压强度约降低了 14%～34%，加水量为 40kg/m3时抗压强度约降低了 15%～39%，加水量为50kg/m3时抗压强度约降低了 20%～52%。

表 3 混凝土和易性检测结果

表 4 混凝土抗压强度检测结果

图 1 初始二次加水对混凝土 7d 抗压强度的影响

二次加水的延迟虽然对混凝土坍落度的改善不明显，但能够减小加水对抗压强度的影响，降低抗压强度的损失量。混凝土二次加水后 7d 抗压强度整体降低量大于 28d 抗压强度降低量，表明二次加水对混凝土早期强度的影响较大。

1.4.3 二次加水量与混凝土抗压强度的关系

根据表 4 数据检测结果，作出混凝土二次加水量与抗压强度的关系图，如图 5 和图 6 所示。

图 2 初始二次加水对混凝土 28d 抗压强度的影响

图 3 1h 后二次加水对混凝土 7d 抗压强度的影响

图 4 1h 后二次加水对混凝土 28d 抗压强度的影响

图 5 混凝土初始加水量与抗压强度的关系

从图中关系式可知，二次加水量与混凝土抗压强度存在良好的线性相关性，公式如图中所示，二次加水量与抗压强度成反比关系，即随着加水量的提高，抗压强度逐渐降低。初始坍落度为 200mm 时，二次加水量与7d、28d 抗压强度的关系式如图 5 所示，分别为：

7d：y= -0.245x+24.826 ；28d：y= -0.2779x+34.294

1h 后混凝土坍落度为 170mm 时，二次加水量与7d、28d 抗压强度的关系式如图 6 所示，分别为：

7d：y= -0.1494x+25.414；28d：y= -0.1461x+38.395

图 6 混凝土 1h 后加水量与抗压强度的关系

由上述公式可知，初始加水量达到 10kg/m3时，混凝土 28d 抗压强度已不符合设计强度要求；1h 后坍落度为 170mm 时，加水量达到 30kg/m3时，混凝土 28d抗压强度已不符合设计强度要求。

2 现场实体回弹

当天选取相同上述试验配合比两个方量较大、运距相近的工程浇筑混凝土（其中 a 工地正常浇筑，b 工地经交涉还有偷偷加水现象）进行现场跟踪及后期主体回弹实测，结果见表 5。

表 5 现场回弹结果

两工地拆模及养护时间几乎相同，a 工地拆模后观测混凝土表面正常，b 工地拆模后观测混凝土表面水波纹较多、柱角露砂。

根据 JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》及回弹结果进行测区混凝土强度换算，结果如表5所示。二次加水容易造成混凝土中水泥石内部空间增大，多余的水蒸发后便形成孔隙，这种孔隙的增多，则无疑成为混凝土强度降低的主要根源[3]，同时还容易造成抗碳化性能下降，其换算强度相差 5.3MPa。通过试验研究和实体回弹验证，将数据结果、现场加水图片交于 b 工地项目负责人及相关技术人员并进行技术交流后，对方深刻了解二次加水的危害，后期 b 工地现场混凝土浇筑二次加水现象几乎没有。

3 预防二次加水措施

3.1 管理措施

管理工作贯穿于混凝土全寿命周期，也是预防二次加水现象最重要的环节。

3.1.1 现场管理

首先现场技术管理人员对于现场混凝土坍落度不符合设计施工要求时，可以要求混凝土技术人员进行减水剂调整或退料，严禁现场二次加水。其次围绕混凝土相关的所有管理技术人员及施工作业人员加强专业技术知识培训并让其高度认知二次加水对混凝土质量的危害。最后在施工质量会议上明文规定二次加水相关惩罚奖励制度并责任到人，给予被举报者及相关负责人进行现金惩罚、任何举报人均有奖励（此措施已在几个工程中应用，效果显著）。

3.1.2 搅拌站管理

搅拌站加强站内从业人员的质量管理工作，定期给站内所有员工进行相关质量培训，提高搅拌车司机、泵工、技术人员的质量意识，不应为加快卸料、泵送速度而置混凝土质量不顾，严禁擅自加水或放纵工地作业人员加水。对于施工现场二次加水现象，搅拌站所有员工应予以劝告并制止，并及时报告搅拌站质量管理部门，质量管理部门应及时与现场施工单位进行沟通，避免类似现象的发生[4]。

3.2 技术措施

笔者根据多年工作中遇到导致项目工程混凝土浇筑现场坍落度过小问题原因分析（排除外加剂自身原因）总结如下：原材料变化（包括胶凝材料）占 80%、人为原因（生产中原材料含水率测不准或不测，靠经验）占18%、设备原因 2%（搅拌楼设备计量不准）。

3.2.1 混凝土外加剂掺量的确定

原材料性能的变化是引起外加剂掺量变化的主要原因。一般情况下在外加剂批量进入混凝土搅拌站时，技术人员只进行常规的净浆、密度或固含量试验来确定外加剂质量是否符合要求，往往忽略了外加剂与现有原材料的适应性问题，从而生产技术管理人员经验认为，外加剂合格则混凝土配合比中外加剂掺量无需调整。同样其余原材料进厂，也只做其相关性能检测，技术人员未意识到原材料的部分性能变化或几种原材料性能的变化耦合作用下会导致混凝土中外加剂掺量的改变。所以要求搅拌站混凝土技术人员对于任何一种原材料进厂，均需进行混凝土试配，确定外加剂的合理掺量。

3.2.2 原材料生产含水率的确定

混凝土生产过程中，原材料的含水率检测至关重要，不仅直接影响混凝土配合比及强度，而且影响现场混凝土坍落度大小，所以原材料生产含水率的确定要严格按照规范要求进行检测试验，切勿使用经验确定。有条件的搅拌站，建议使用在线含水率检测设备，这样对于含水率的测定更加精确。