混凝土拌合物质量控制初探

王 海 王利军

1 概述

混凝土是当代用量最大的人造石材，是目前土木工程中最主要的建筑材料，应用范围最广、用量大、性能稳定。除组成混凝土的原材料来源广泛，符合就地取材和经济等原则外，在使用中还有以下几个方面的优点:1)具有较好的力学性能和耐久性，维修费用较低;2)可根据工程对混凝土的实际要求，调整其配合成分，使其具有不同的物理力学性质;3)混凝土与钢筋具有良好的粘结力和相近的热膨胀系数，两者可结合在一起共同工作，制成钢筋混凝土构件和结构，利用钢筋抗拉强度的优势弥补混凝土脆性弱点，利用混凝土碱性保护钢筋不生锈，从而大大扩展了混凝土的应用范围。混凝土原材料品质及混凝土配合成分的波动以及施工工艺的变动，均会影响混凝土的品质，而在施工过程中更需要严格控制质量。由于混凝土在工程性能、经济、生态等方面均优于木材和钢材，使混凝土有广泛应用的发展前景，混凝土的质量直接影响和决定着建设工程的质量，采用合理的控制手段，是提高工程质量的关键。由于混凝土质量的波动将直接反映到最终的强度上，而混凝土的抗压强度与混凝土其他性能有着紧密的相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。

2 混凝土生产质量控制方法

我们可以借助混凝土质量控制图中的控制界限，来识别这两类因素，结合因果分析图，查找原因，并加以改进，这样使得混凝土生产能长期维持在稳定的质量状态下。

混凝土质量控制图的种类共有七种，对于混凝土强度多采用平均值—极差控制图(X—R控制图)，及单值控制图(X—Rs—Rm控制图)两大类。一般来讲，对于不易分批或刚开始进行混凝土质量控制工作时，多采用单值控制图。当混凝土强度的控制工作开展一定时间后，而且能保持生产正常稳定时，则宜采用平均值—极差控制图。在施工过程中，抽样制作试件进行强度测定后，对浇筑构造物抽样检查的混凝土试件批进行数理统计，解该抽样批试件的平均值 x，均方差σ，离异数 Cv。

为了掌握分析混凝土质量的波动情况并及时发现问题，根据具体情况，选定管理图，利用正常生产中积累的同类混凝土强度数据，计算其均值与标准差，求出管理图的各条控制线，在生产中，应随时将测试值在管理图上画点，根据点的分布状况取得混凝土强度的质量信息，按管理图的判断规则确定生产是否处于控制状态。具体编制方法及判断规则可参见CECS 40∶92混凝土及预制混凝土构件质量控制规程(工程建设标准化协会标准)。

3 问题的提出

以上混凝土质量控制方法简单易行，操作方便，但我们在应用过程中发现一个很重要的问题——该方法只能用于已成工程，且存在比较多的缺陷，必须改进，使混凝土质量控制真正做到现场监控，出现问题及时解决。混凝土拌合物出仓到浇筑成型这一阶段大约2 h，如何测定拌合物参数，预测28 d强度，是混凝土现场控制的关键。在黑河引水工程0+000～0+449段箱涵混凝土测试中，发现混凝土拌合物坍落度和强度之间存在一定关系。经过数据分析，可写出如下关系式:

其中，H为坍落度，cm;a为拟合系数;b，c均为拟合常数;R为混凝土实测抗压强度，MPa。

此公式在应用时，因不同强度混凝土配合比及原材料相差较大，故式中系数 a，b，c很难确定，在应用时须经过大量试验，对常规混凝土，强度C15～C25，不掺掺合料，外加剂，采用二级配河卵石，普通硅酸盐42.5水泥、中砂。在黑河引水西线工程0+000 m～0+140 m箱涵段，对C20混凝土进行实测，实测参数绘制见图1。

在黑河引水西线工程0+230 m～0+449 m箱涵段，对C25混凝土进行实测，实测参数绘制见图2。

依据图1，图2，我们可以通过测定混凝土拌合物坍落度预测28 d后混凝土强度，测定一系列出仓混凝土拌合物坍落度 H1，H2，H3，…，Hn，对该组数据统计分析，求出坍落度平均值 Hi，均方差 σ，离差系数 Cv，画出坍落度控制图(方法同上，用 H代替R)。限制坍落度在上下控制线间波动，若超出上下控制线，及时调整，从而真正做到现场控制。

随着混凝土技术的发展，现今越来越多的混凝土中掺入外加剂及混合材料，这些辅助材料在一定程度上影响着新拌混凝土的和易性及强度，即影响到混凝土拌合物的坍落度和硬化后混凝土的28 d强度。在实际施工中，应考虑减水剂品种、掺量等的影响，在具体工程条件下，根据试件实测值，得到符合本工程的混凝土强度与坍落度之间的关系曲线及坍落度控制图，作为现场混凝土质量监控的依据，其他外加剂和掺合料亦然。

4 结语

上述方法可以在工程现场基本对混凝土做到现场监控，通过坍落度来控制和预测混凝土28 d强度，在一定程度上避免不必要的损失，为施工带来便利。在实际施工中，可根据具体工程条件，得出符合本工程实际的经验公式，绘出坍落度控制图加以应用。

虽然此法可以在混凝土现场质量控制时为施工带来方便，但同时亦有较大的局限性，本文仅对不掺辅助材料的强度等级为C15，C20，C25的普通混凝土进行数理统计分析，得出相对应经验公式，而更多不同种类混凝土的强度与坍落度关系各有差异，未能有一个总结性的公式是上述方法的最大缺陷。而随着社会的发展，新型混凝土、高标号大流动性混凝土的出现，给现场监测又带来了新的问题。本文所述方法，作为一种思路提出，仅供大家参考。

[1] CECS 40∶92，混凝土及预制混凝土构件质量控制规程[S].

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