混凝土浇筑前预测后期强度施工技术研究与应用

王永光 中建八局第四建设有限公司

1 前言

云谷二期海尚府项目位于青岛市崂山区海尔路1号，株洲路以北，规划海尔六路以西，太平洋大道以南，海尔工业园区内。总建筑面积约224294.29m2，结构类型为框剪结构和装配式结构，主要建设内容包括：

（1）人才公寓：5#楼（28层）、6#楼（28层）；

（2）装配式住宅：7#楼（25层）、8#楼（25层）、9#楼（22层）、10#楼（22层）、16#楼（25层）、17#楼（25层）、18#楼（24层）；

（3）花园洋房：11#楼（8层）、12#楼（7层）、13#楼（9层）、14#楼（8层）、15#楼（11层）；

（4）邻里中心：19#楼（3层）；

（5）地下2层局部地下1层车库（含部分人防车库）。

其中，A 地块的11#、12#、14#、16#、17#楼和B 地块的5#楼-10#楼为一期工程；A 地块的13#、15#、18#、19#楼为二期工程。

本工程混凝土用量约70000m3，若出现混凝土后期强度不足的质量问题，后果将十分严重，经济及社会声誉损失无比巨大，现阶段混凝土强度事前预测存在的问题主要表现在以下两个方面。

（1）混凝土强度是混凝土硬化后的最重要的力学性能。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土后期强度的因素，可见配合比是影响混凝土后期强度最主要的因素。

（2）目前国内建筑工程普遍采用商品混凝土，混凝土进场后施工单位只能通过商品混凝土搅拌站提供的单据核对配合比，无法检测混凝土的实际配合比，无法利用大数据推定混凝土的后期强度，无法降低出现混凝土强度不合格质量事故的概率。

为此本文对混凝土浇筑前预测后期强度施工技术进行了研究与应用。将快速鉴定混凝土实际配合比和大数据推定混凝土后期强度两大技术进行集成统一设计，能够快速推定混凝土后期强度，降低出现混凝土强度不合格质量事故的概率。

2 混凝土浇筑前预测后期强度施工技术工艺原理

2.1 混凝土浇筑前预测后期强度的施工工艺

混凝土是由胶凝材料，颗粒状集料（也称为骨料），水，以及少量外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。是当代最主要的土木工程材料之一。配合比即两种或两种以上材料进行混合时的比例。强度即材料在外力作用下抵抗破坏（变形和断裂）的能力。

图1 混凝土浇筑前预测后期强度的装置

混凝土浇筑前预测后期强度的施工工艺旨在设计加工一种底部框架设有4个万向轮的方形薄钢板焊接而成的小推车，然后再箱体底部设置振动台，接通电源后可进行上下及左右振动；仪器自上而下分别为进料口、第一层筛漏托盘（网眼直径不大于5mm）、第二层筛漏托盘（网眼直径不大于1mm）和第三层实底托盘。另需辅助工具包括电子秤一台、净水器一台、笔记本电脑一部、混凝土配合比软件一份。通过称重、振动筛分、净化分离、二次称重、计算并录入数据进行分析等步骤，最终实现快速推定混凝土后期强度，降低出现混凝土强度不合格质量事故概率的功能。

仪器制作的实现步骤：

①仪器外框架制作。选取若干3mm厚花纹钢板、4个万向轮以及一定数量的方钢管，按照设计图纸的型式及尺寸进行裁剪与焊接，制作成型仪器外框架。

②振动摇摆装置焊接。根据仪器底板尺寸及仪器工作所需的功率，选取适合的电动振动台，并将其放置在仪器底板之上，并与仪器内上部托盘的支架进行焊接固定。

③第一层筛漏托盘制作。根据设计图纸的型式及尺寸选取若干3mm 厚花纹钢板进行裁剪与焊接，之后用台钻将托盘底部钻出直径5mm的圆形网眼，网眼间距中到中10mm。

④第二层筛漏托盘制作。根据设计图纸的型式及尺寸选取若干3mm 厚花纹钢板进行裁剪与焊接，最后将方形网眼直径不大于1mm，网眼间距中到中2mm 的钢丝网焊接固定在底部。

⑤第三层筛漏托盘制作。根据设计图纸的型式及尺寸选取若干3mm 厚花纹钢板进行裁剪与焊接，形成第三层实底托盘。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

称取一定量混凝土的总重➝振动筛分➝净化分离二次称重➝计算➝数据分析➝得出结论。

3.2 操作要点

①称总重：即选取一定量的新入场混凝土并称量其总重量，用于进行检测。

②振动筛分：即将称量完总重的混凝土放入到仪器内，并通过电动振动台筛分将混凝土中的石子留在第一层筛漏托盘内、将中砂留在第二层筛漏托盘内，将水和水泥的混合物留在第三层实底托盘内。

③净化分离：利用净水器将水从水与水泥的混合物中分离出来。

④二次称重：分别称取筛分、净化后提取所得的石子、中砂和水的重量。

⑤计算：通过计算，总重-石子重量-中砂重量-水重量=水泥重量，求得水泥的重量。

⑥数据分析：将试验所得的数据与商混站提供的配合比以及电脑软件内的大数据进行对比分析，观察偏差数值是否在规范允许范围之内。

⑦结论：若试验数据偏差值在规范允许范围之内，则后期出现混凝土强度不合格质量事故的风险极小，可以进行浇筑。若不合格则必须将混凝土进行退场处理。

4 材料与设备

4.1 材料

4.1.1 预拌混凝土供应单位的确定

本工程混凝土的浇筑全部采用商品混凝土，为确保混凝土连续浇筑，必须选择离施工现场近、交通便利、质量稳定、通过质量体系认证、服务信誉好的大型商品混凝土搅拌站。搅拌站应具备独立完成全部预拌混凝土的供应能力，保证混凝土配合比不变。要求搅拌站按区优标准提供其全套商品混凝土技术保证资料。

4.1.2 混凝土原材料要求

对搅拌站使用的原材料进行考察或直接指定厂家进料，确保原材料符合国家现行标准的规定。商品混凝土供应单位经监理认可后方可使用其产品。

（1）水泥

水泥应符合GB 175—2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的现行国家标准，水泥选用普通硅酸盐水泥，标号42.5R。最终施工水灰比和水泥用量应以预拌混凝土供应单位报验并经总包、监理审批的混凝土配合比为准。

预拌混凝土供应单位应保留水泥厂家备案书、出厂合格证、质量证明及复试试验报告等，并对其品种、等级、包装、出厂日期等检查验收，加强批量复试。

（2）砂

砂选用质地坚硬、级配良好的B 类低碱活性天然中砂，符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法标准》的现行标准，其含泥量应控制在3%以内，细度模数为2.3～2.9，这样可减少用水量，水泥用量也可相应减少，可降低混凝土的温升和减少混凝土的收缩。预拌混凝土供应单位应保留砂试验报告。

（3）石子

粒径5mm～25mm 的低碱自然连续级配机碎石，应具有较好的和易性、较少的用水量以及较高的抗压强度，能减少混凝土的收缩。按照规范的要求，含泥量应控制在1.0%以内，预拌混凝土供应单位应保留碎石试验报告。

（4）混凝土外加剂

混凝土外加剂应符合GB 8076—2008《混凝土外加剂》，其应用要符合GBJ 119—88《混凝土外加剂应用技术规范》。使用的混凝土内掺入外加剂时，要符合设计要求及有关规定，并选用绿色环保型的、无污染、无毒害等并经权威检测机构检测的由柳州市建委备案的生产厂家生产的合格产品。后浇带混凝土应掺加适量微膨胀剂。

外加剂带入混凝土的碱含量≤0.7kg/m³，氯离子含量0.02kg/m³～0.20kg/m³，氨含量≤0.1%，游离甲醛≤0.5g/kg，总挥发性有机化合物（TVOC）≤200g/L，并要求搅拌站对混凝土放射性进行检测，确保混凝土安全。

预拌混凝土供应单位应保留准用证、使用说明、性能指标、试验报告和复试报告。

（5）矿物掺合料

依据规定，混凝土中掺用矿物掺合料的掺量应通过试验确定。

依据GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》的规定，防水混凝土掺入的粉煤灰级别不得低于二级，掺量不宜大于20%，磨细矿渣粉的掺量应经过试验确定。

矿物掺合料的掺量确定后，应经监理审批。

预拌混凝土供应单位应保留矿物掺合料的出厂质量证明文件和复试报告。

（6）混凝土原材料计量误差要求

按照GB 50164—2011《混凝土质量控制标准》及合同的要求，混凝土原材料计量要准确，称量的允许偏差不应超过下列限值。

表1 混凝土原材料计量偏差值

4.2 设备

①小轮：仪器底部设有4 个万向轮，用于水平移动，方便运输。

②仪器框架：外壳采用3mm后花纹钢板焊接而成，坚固耐用，仪器顶部设置外大内小的喇叭形进料口，便于试验混凝土的投放。

③振动台：仪器底部设置电动振动台带动仪器进行振动，可实现加快分离混凝土中石子、中砂和水、水泥混合物的效果。

④第一层筛漏托盘：圆形网眼直径不大于5mm，网眼间距中到中10mm，可以将粒径大于5mm的粗骨料即石子保留在第一层托盘内，剩余粒径较小的材料漏至第一层托盘内。

⑤第二层筛漏托盘：方形网眼直径不大于1mm，网眼间距中到中2mm,可以将粒径大于1mm 的细骨料即中砂保留在第二层托盘内，剩余水和水泥的混合料漏至第三层托盘内。

⑥电子秤：用于精确称量试验材料的重量。

⑦净水器：用于将水从水与水泥的混合料中分离出来。

⑧电脑及大数据软件：用于试验数据的录入、存储及比较分析。

5 效益分析

以云谷二期海尚府项目5#-10#楼为例，总建筑面积约7.5万平方米，混凝土总量约2万立方米。采用本混凝土浇筑前预测后期强度的施工技术，可实现将新入场的商品混凝土快速筛分成石子、中砂、水等原材料；可实现快速判断混凝土原材石子和中砂的质量是否有重大缺陷。可实现快速检验新入场的商品混凝土配合比是否正确；可实现快速推定混凝土后期强度是否合格，避免出现重大质量事故，具有规避较高经济损失的能力。

6 结束语

将快速鉴定混凝土实际配合比和大数据推定混凝土后期强度两大技术进行集成统一设计，能够快速推定混凝土后期强度，降低出现混凝土强度不合格质量事故的概率，得到了各参建单位及相关政府主管部门的一致认可和高度评价，并通过观摩交流的形式，被建设单位及政府主管部门推广应用至其他类似的在建项目中，展现了本项目的良好形象，为公司创造了良好的社会效益。