混凝土回弹强度差异的原因分析与控制要点

孙高飞

（太原路桥建设有限公司第二工程公司，山西 太原 030006）

2012年7月，山西省交通质监局在对我标段进行质量安全大检查中发现，40 m T梁预制厂有2片T梁28 d回弹强度均低于50 Pa，但同条件养生试件及标准养护试件强度均符合要求。针对以上情况，我标段立刻进行了停工整顿，以下我们根据当时现场施工条件以及我标段300余片40 m T梁的整个预制施工过程所得出的相关经验对影响C50混凝土回弹强度的因素逐条进行分析。

1 养护因素（外因1）

我们在日常用回弹仪进行T梁混凝土7 d、14 d、21 d、28 d强度增长测定时发现，相同的混凝土构件在不同的养护条件下会有不同的强度值。前述同条件养护试块强度高的主要外因在于，15 cm×15 cm见方的试件不能真正与接近40 m长2.5 m高的庞大梁体养护条件完全一致。同条件试块往往被工人覆盖严密而且在日常养护时作为重点洒水对象。所以，试块在较好的温度及湿度作用下强度增长较快，而T梁梁体则因为当地气候干燥、多风而有养护不到位现象。另外，我们在日常大量回弹T梁强度时发现，在相同的湿度条件下梁体阳面强度较阴面强度高。我标段在进入冬季施工阶段后采用了蒸汽养生，蒸汽养护温度可保证在20～40℃之间，在连续养护3 d后梁体回弹强度便可以达到设计值，且回弹数值大小较均匀（偏差系数较小）。以上两点在实际施工中印证了混凝土养护温度与强度增长在一定条件下成正比的规律。另外我标段地处晋北偏远山区，春季干旱、多风，在特有的气候条件下梁体较难完全保湿，在此季节预制的T梁存在强度增长缓慢的情况，主要受到湿度与温度共同作用所致。所以，保证C50混凝土T梁强度增长的外在因素就是要保证适当的温度与湿度。我标段在实际施工中春、夏、秋三季采用了喷淋洒水加梁顶覆盖渗水土工布，梁体侧面贴薄膜，薄膜贴成口袋状即上端开口其余三面封闭以利于养护过程侧壁补水并保湿，冬季采用蒸汽养生加封闭式养护棚罩。以上可以较好且较经济地保证养护条件并达到混凝土强度如期增长的效果。其次，施工过程是个连续的过程，整个养护期必须有专人全方位全天候地监控，任何一个时间或方位的脱节都可能造成混凝土强度增长缓慢，有关人的因素我们将在后述组织因素中进一步论证。另外，我们发现有些T梁28 d回弹强度不足，但这些梁在放置一段时间后回弹强度会有大幅增长，这与我们在规范上见到的混凝土强度增长曲线有较大差别。这主要还是因为现场养护条件不足而造成混凝土强度增长缓慢，但混凝土在到达28 d龄期后并不一定会放缓增长，而是在温度湿度适宜时继续增长，再次用事实证明混凝土强度的增长速度与养护温度及湿度有密切关系。有时我们在气候干燥温度较低的施工条件下，要想混凝土在28 d达到设计强度，还需要在养护温度及养护湿度上加大投入，只靠自然温度、湿度条件是无法满足施工进度的。

2 配合比因素（内因1）

我们对前述2片梁的混凝土回弹强度值进行观察发现，10个测区的平均回弹强度值大都能达到50 MPa，但推算值却明显低于50 MPa，其原因在于，回弹数值大小不均匀，偏差系数偏大。为了找到问题的所在，我们先从混凝土配合比上着手进行了研究分析。于是，我标段试验室重新进行了配合比验证，在试验室条件下，该组验证的混凝土试件在标养7 d及28 d的抗压强度值完全符合强度要求。在试验室能达到的效果为何在施工现场却相差甚远呢？我们于是将试验条件与现场施工条件进行了对比，对比发现我标段试验室与现场存在如下差异：

a)施工现场养护条件与试验室养护条件的差异，现场温度条件多依靠自然温度养生，湿度条件多采用人工洒水，而试验室养护条件为标准养护条件。关于养护的问题前述已经得到阐述此处不再赘述。

b)水及减水剂的计量的差异，我标段施工现场早期使用流量控制加水量即水泵泵水，水泵加水量受电压、水路等诸多因素影响，难以准确控制加水量。试验室采用称量加水，加水量可以准确到0.01 kg以内。

经过以上两点差异分析我们得出在配比方面，我标段当时的施工条件影响T梁混凝土强度的主要因素为养护及水与减水剂的准确计量程度。在传统搅拌站的搅拌系统中加水装置一般为水泵泵水，加水量靠时间控制，这往往是试验室条件与现实条件的最大差异处。施工现场往往用电量较大，搅拌机拌合的同时常常存在电压不稳定的情况，电压的忽高忽低往往会造成水泵转速的快慢产生变化，从而直接影响到进入拌合锅的实际加水量。我标段在停工整顿过程中将原有的拌合站加水系统改装成称重计量系统。另外，要保证材料的干湿程度尽量一致，材料的储备池必须有顶棚等防雨措施，避免因降雨而影响集料的含水量进而影响混凝土的实际水灰比。所以，在影响混凝土回弹强度因素中，准确控制水灰比是施工现场配合比控制的重中之重。

3 原材料因素（内因2）

3.1 水泥的因素

我标段C50混凝土采用河北曲寨p.o.52.5水泥，我标段对该水泥每车均进行进场检验，经检验该水泥各项检测指标均符合规范要求，质量稳定。可基本排除水泥质量对混凝土强度的不良影响。

我标段C50混凝土配合比水泥用量为491 kg/m3，其用量较大，我们在7月7日对总体水泥用量进行了复核。经计算，共浇筑40片T梁，水泥所用总量基本与理论配比数量相当。

3.2 粗细集料及集料配比

我标段C50混凝土所用细集料采用河曲水洗砂，细度模数为2.6属中砂，其含泥量及级配经日常检测均满足要求。

粗集料采用内蒙准格尔旗碎石，其级配稳定，压碎值、含泥量、针片状含量等各项指标均满足规范要求。

以上可排除集料自身质量的因素。

集料的配合采用自动称量配料系统，称量系统经过标定，且日常保养中经常对称量系统进行校核，可基本排除配料系统不准确的因素。混凝土生产过程中应注意在同一生产批次，集料的含水量要尽量保持一致，以便于在同一批次生产中混凝土的水灰比保持一致。我标段采用黄河水洗砂，砂的含水量往往变化较大，此时如不及时计算调整加水量将影响到混合料真正的水灰比，从而影响到混凝土的强度。所以在日常施工中要提前备料，使得原材料尽量干燥。储料池要加盖顶棚，防止原材料因为雨水而含水量骤变。在集料的含水量变化较大时，我们需要及时测算集料的含水量并及时调整拌合加水量。

3.3 水的因素

我标段C50混凝土拌合用水与我标段生活饮用水为同一水源，其均为深井水，酸碱性适中。水的质量满足混凝土拌合要求，可排除水质的影响因素。

3.4 减水剂的因素

我标段采用的减水剂为聚羧酸高效减水剂。聚羧酸减水剂被称为第三代减水剂，具有减水率高、保坍性强、适应性广等优点。但在实际施工中，我们往往忽略减水剂的检验工作，在常温施工中出现混凝土坍落度失控的现象可能与减水剂的品质有关。所以，平时在减水剂使用过程中要加强减水剂的进场检验工作，尤其是关键指标减水率的检验，对不符合要求的减水剂要及时退场，保证减水剂的减水效果稳定一致。另外，我标段在减水剂的使用过程中发现，减水剂的反应速度受温度影响较大，温度高时减水剂能较快反应使混凝土在出锅时的早期能保持较好的流动性与工作性，但如果混凝土不能及时入模则混凝土的坍落度可能在短时间内迅速变小。如果在低温情况下施工，由于减水剂不能在搅拌锅中尽快与其他材料反应，从而在理论加水量下混凝土坍落度过小，甚至无法出锅。如果此时加水则混凝土在运输至现场后减水剂的减水效应才得以有效发挥，造成入模坍落度过大。为了避免以上情况的发生，在减水剂的使用量上不应该拘泥于某一个数值，而是要求试验室模仿现场施工条件（主要是不同的温度条件）配置出几组不同水灰比且不同减水剂用量的配比，通过以上几组配比的验证要得出一个减水剂与水灰比的浮动范围。从而达到在不同的施工温度下动态控制混凝土中的加水量及减水剂用量，使得混凝土在不同的施工温度下坍落度稳定，水灰比可控。

4 施工及组织因素（外因2）

施工组织因素的核心就是要保证混凝土的连续浇筑及浇筑完成后的连续的养生。要达到以上效果必须做好以下工作：

a)确定施工班组并明确每个人的施工职责，拌合站、浇筑现场及运输过程要有专人负责并有专人组织及协调。

b)混凝土浇筑实行旁站制度，浇筑过程要求拌合站及浇筑现场要有专人旁站。

c)加强拌合设备、机械、运输车辆的保养，尽量做到施工过程无故障。

d)要有备用电源、备用运输车辆甚至备用出料拌合站以避免因突发事件造成混凝土浇筑出现长时间停顿。

综上所述，我标段在施工中进行了养护、配合比、原材料、施工组织四大要点控制。通过以上要点控制我标段40 m T梁混凝土的强度增长处于受控状态。同时通过对控制要点的分析，我们建立了动态控制的理念，尤其是试验室要充分分析施工现场的极端条件，在试验室模仿现场的条件提前进行平行试验最终达到试验指导生产的目的。