混凝土中浆体用料配比的检验方法

崔鑫，李俞凛，杜华瑞，朱体存，田建春

（中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250100）

混凝土中浆体用料配比的检验方法

崔鑫，李俞凛，杜华瑞，朱体存，田建春

（中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250100）

混凝土中浆体的品质决定了混凝土力学性能、耐久性能能否达到设计、标准要求。但混凝土中浆体用料的配比是否按照设计，则通过混凝土状态、常规检测手段无法判断。经常出现混凝土中浆体用料配比错误，而导致混凝土工程实体强度不足或无强度的工程质量事故发生。为此，本文提出了混凝土中浆体用料配比的检验方法——酸碱度法。工程实践表明：酸碱度法可以有效检验混凝土中浆体用料配比是否按照设计，从而保证混凝土工程实体的质量，避免混凝土工程质量事故的发生。

混凝土；浆体配比；酸碱度法；pH 值；检验方法

0 引言

混凝土的酸碱性是由混凝土中浆体的酸碱性表现出来的。混凝土中的浆体是由水泥、矿物掺合料、外加剂和水组成的。通常情况下，水泥浆体呈碱性，矿物掺合料浆体呈碱性或中性、外加剂分为酸性外加剂和碱性外加剂，水呈中性，而由这些材料组成的混凝土浆体正常情况下是呈现出由水泥而表现出的碱性，即随着浆体中水泥掺量的不同，混凝土中浆体的酸碱性呈现出一定的规律。但是如果混凝土在生产过程中，因为原材打错罐、混凝土配比输入错误等原因，导致混凝土中水泥用量异常低或没有水泥时，通常通过混凝土状态是无法判断混凝土中的胶材比例是否正常的。而使用水泥用量异常低或没有水泥的混凝土进行施工，会造成严重的工程质量事故、安全事故。为此，有必要提出一种混凝土中浆体配比是否正常的辨别方法，避免混凝土工程质量事故、安全事故的发生。

1 现状

目前，我国正处于基础设施建设的快速发展期，基础设施投资仍然是投资增速的重要稳定期。混凝土作为最大宗的建筑材料，其质量对基础设施的质量具有重要影响。但由于工程质量事故对工程建设各方都是讳莫如深的话题，所以工程质量事故鲜有报道[1]。据内部信息，2015年，我国中部某省份某预拌混凝土生产企业由于企业内部质量控制不到位，错将粉煤灰打入水泥罐中，某天生产的全部混凝土没有或只有少量水泥，造成严重工程质量事故，虽然发现及时，未发生人员伤亡，但造成直接经济损失2000万元。长期以来，虽然工程技术人员在混凝土浆体用料配比是否准确方面了做了大量工作，但尚未很好地解决此问题[2-5]。

2 浆体用料配比检验方法

2.1 操作要点

鉴于上述问题，本文创新性地提出了一种混凝土中浆体用料配比的检验方法，包括：

（1）使用混凝土所用材料，依据混凝土配合比，拌制不同矿物掺合料比例的混凝土，得到不同矿物掺合料比例的混凝土浆体；

（2）测得不同矿物掺合料比例的混凝土浆体的 pH值，得到混凝土浆体在不同矿物掺合料比例下的标准pH 值数据库；

（3）根据实际生产过程中混凝土浆体预先设定的矿物掺合料比例，从混凝土浆体的标准 pH 值数据库中确定与该预先设定的矿物掺合料比例相对应的混凝土浆体的标准 pH 值；

（4）测量实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值；

（5）将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值作对比，检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值。

将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值作对比，检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值，可以及时发现混凝土原料配比执行错误或原材打错罐等的问题，可有效避免混凝土工程质量事故的发生。

将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值作对比，检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值，包括：

（1）设定实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值之间允许的误差范围不超过0.02；

（2）将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值进行比对，当实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值小于混凝土浆体的标准 pH 值，并超过所述允许的误差范围时，判定实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量不符合预先设计值，且胶材中的水泥用量小于正常用量；

（3）当实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值大于混凝土浆体的标准 pH 值，并超过所述允许的误差范围时，判定实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量不符合预先设计值，且胶材中的水泥用量大于正常用量。

结合图1，对本方法进行详细说明。

图1是混凝土中浆体用料配比的检验方法的流程图。本混凝土中浆体用料配比的检验方法，包括：

步骤 S101：使用目前所用原材料，依据确定的混凝土配合比，拌制不同矿物掺合料比例的混凝土，得到不同矿物掺合料比例的混凝土浆体。拌制混凝土的材料包括胶材、砂、石、水以及外加剂，胶材包括矿物掺合料和水泥。

步骤 S102：测得不同矿物掺合料比例的混凝土浆体的 pH 值，得到混凝土浆体在不同矿物掺合料比例下的标准 pH 值数据库。通过 pH 测量仪测量混凝土浆体的 pH 值。

步骤 S103：根据实际生产过程中混凝土浆体预先设定的矿物掺合料比例，从混凝土浆体的标准 pH 值数据库中确定与该预先设定的矿物掺合料比例相对应的混凝土浆体的标准 pH 值。

步骤 S104：测量实际生产过程中混凝土浆体的 pH值。

步骤 S105：将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值作对比，检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值。

图1 混凝土中浆体用料配比的检验方法的流程

本方法将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值作对比，检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值，可以及时发现混凝土原料配比执行错误或原材打错罐的问题，可有效避免混凝土工程质量事故的发生。

具体地，在上述步骤 S102中，测得不同矿物掺合料比例的混凝土浆体的 pH 值，得到混凝土浆体在不同矿物掺合料比例下的标准 pH 值数据库，包括：绘制不同矿物掺合料比例下混凝土浆体对应的 pH 值与相应的矿物掺合料比例的对应关系曲线，该对应关系曲线上的每一个混凝土浆体的 pH 值就组成了混凝土浆体在不同矿物掺合料比例下的标准 pH 值数据库。

2.2 实现方法

以 C30强度等级混凝土为例，对本混凝土中浆体用料配比的检验方法进行具体说明，包括：

拌制混凝土的材料包括胶材、砂、石、水以及外加剂，胶材包括矿物掺合料和水泥，将胶材、砂、石、水以及外加剂的（质量）配比设为400：900：900：160：10，如表1所示。需要特别说明的是，随着混凝土配合比的不同，相同矿物掺合料比例的混凝土浆体的 pH 值也会是不同的。

表1 混凝土配比 k g/m3

将矿物掺合料（粉煤灰）比例（即胶材中矿物掺合料占胶材总质量的百分比）设为0～100%，相应地，水泥占胶材质量比就是100%～0，混凝土浆体不同的矿物掺合料比例所对应的 pH 值为12.92～3.59，如表2、图2所示[6]。

表2 不同矿物掺合料比例下浆体 p H 值

图2 浆体 p H 值

掺合料比例设为60%，将胶材和水的水胶比设为0.3、0.4、0.5，矿物掺合料比例为60% 时，混凝土浆体所对应的 pH 值为12.47～12.08，如表3所示。

表3 水胶比变化对浆体 p H 值的影响

另外，将矿物掺合料比例设为60%，将外加剂设为聚羧酸外加剂，矿物掺合料比例为60% 时，混凝土浆体根据外加剂为聚羧酸外加剂所对应的 pH 值为12.31。将矿物掺合料比例设为60%，将外加剂设为脂肪族外加剂，矿物掺合料比例为60% 时，混凝土浆体根据外加剂为脂肪族外加剂所对应的 pH 值为12.33，如表4所示。其中，聚羧酸外加剂的 pH 值为6.31，脂肪族外加剂的 pH 值为13.68。

表4 外加剂品种变化对浆体 p H 值的影响

也就是说，本方法通过控制变量法对混凝土浆体进行实验，以推导出影响混凝土浆体的 pH 值的主导参数，该试验方法的具体过程包括：

（1）控制的砂、石、外加剂以及胶材和水的水胶比的参数值不变进行实验，将所述胶材的矿物掺合料和水泥的配比设为0：100～100：0，测量得到混凝土浆体相应的实际 pH 值的范围如表2所示，为3.59～12.92；

（2）控制砂、石、外加剂以及胶材的矿物掺合料和水泥的配比的参数值不变进行实验，将胶材和水的水胶比设为0.3、0.4、0.5，矿物掺合料比例为60% 时，测量得到混凝土浆体相应的实际 pH 值的变化范围如表3所示，为12.08～12.47；

（3）控制砂、石、胶材和水的水胶比以及胶材的矿物掺合料和水泥的配比的参数值不变进行试验，将外加剂设为聚羧酸外加剂或脂肪族外加剂，矿物掺合料比例为60% 时，测量得到混凝土浆体相应的实际 pH 值如表4所示，为12.31或12.33。

通过上述试验结果以及分析表1～4可知，水胶比虽然会对混凝土浆体的 pH 值造成影响，但对于同一个生产中的混凝土配比而言，水胶比一般是固定值，变化幅度较小，由表3中数据可知，当水胶比变化幅度较小时，水胶比的变化对混凝土浆体的 pH 值的影响也很小，可以忽略。由表4中数据可知，外加剂品种对混凝土浆体的 pH 值的影响很小，可以忽略。而由表2中数据可知，矿物掺合料比例对混凝土浆体的 pH 值造成的影响较大，是导致混凝土浆体的 pH 值变化的主要原因。因此，可以推导出混凝土胶材的矿物掺合料和水泥的配比为影响混凝土浆体 pH 值的主导参数。

那么，检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值，实际上就是检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料比例是否符合预先设计值，从而判断所述胶材中水泥的用量是否符合预先设计值。

参见图2所示，图2是混凝土中浆体用料配比的检验方法中0.4水胶比的混凝土浆体的 pH 值与矿物掺合料比例的关系图。那么，将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值作对比，即可检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值。

依据相关规定及工程实践[7]，胶材中矿物掺合料比例的矿物掺合料比例一般的标准为20%～40%，相应的混凝土浆体的标准 pH 值的范围为12.77～12.83。设定实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值之间允许的误差范围不超过0.02。

将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值进行比对，当实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值小于混凝土浆体的标准 pH 值的范围12.77～12.83，并超过所述允许的误差范围，即0.02时，判定实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量不符合预先设计值，表明混凝土材料的胶材中的水泥用量小于正常用量，这种情况会造成混凝土的强度不够，将造成工程质量事故的发生。

当实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值大于混凝土浆体的标准 pH 值的范围12.77～12.83，并超过所述允许的误差范围，即0.02时，判定实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量不符合预先设计值，表明混凝土材料的胶材中的水泥用量大于正常用量，这种情况虽然不会对混凝土的强度造成影响，但是由于水泥用量的增大，会增加施工的成本，影响混凝土耐久性能。

综上所述，本混凝土中浆体用料配比的检验方法，将实际生产过程中混凝土浆体的 pH 值与混凝土浆体的标准 pH 值作对比，检验实际生产过程中的混凝土矿物掺合料用量是否符合预先设计值，可以及时发现混凝土原料配比执行错误或原材打错罐的问题，可有效避免工程质量事故的发生。

3 结语

混凝土做为世界范围内最大宗的建筑材料，其质量对于工程质量具有重大影响。但科研机构、科技人员多从事混凝土性能研究或混凝土施工研究，从事混凝土性能研究与施工研究而承上启下关键环节的生产质量控制研究的科研人员较少，从而导致了混凝土生产质量控制水平提高较慢。混凝土中浆体用量配比检验方法是混凝土生产质量控制研究中的重要成果之一，该方法可有效确保生产的混凝土质量保持在可控的水平范围内，消除因混凝土配比不正确而产生的工程质量问题。

[1] 汪能群，李建，杨光辉．某商住楼工程质量事故分析及加固处理[J]．宁波大学学报，2001,14(4)：77-80．

[2] 杨华舒，施延华，褚福涛．一种快速监测混凝土质量的简便方法[J]．混凝土，2001(4)：45-47．

[3] 杨华舒，施延华，杨志刚．混凝土主要原材料配合比的现场监控[J]．云南水力发电，2002(2)：94-97．

[4] 李崇景，蔡丽朋．一种混凝土配合比可靠性判定新方法[J]．山东建材，2003(6)：37-38．

[5] 蔡丽朋，董迎娜．用材料分析法对混凝土配合比进行监督的技术研究[J]．混凝土，2009(8)：109-110．

[6] 崔鑫，张海霞，李亚真，等．关于粉煤灰需水量比测试方法的几点思考[J]．混凝土，2012(11)：51-53．

[7] JGJ55—2011．普通混凝土配比设计规程[S]．

［通讯地址］山东省济南市历下区文化东路16号中建大厦8楼（250100）

Test method of mix of slurry in concrete

Cui Xin, Li Yulin, Du Huarui, Zhu Ticun, Tian Jianchun
(Second Construction Company of China Construction Eighth Engineering Bureau, Ji'nan250100)

The slurry of concrete determined the quality of mechanical properties and durability of concrete whether to meet the design requirements and standards. The concrete state and conventional detection methods could not detect the mix of slurry whether in according to the design. The error mix of slurry often led to the occurrence of the engineering quality accident. To this end, put forward the test method of slurry mix, the acid and alkali method. Engineering practice shows that the acid and alkali method can effective test the mix of slurry whether run according to the design, so to ensure concrete engineering entity quality, and avoid the occurrence of concrete engineering quality accident.

concrete; mix of slurry; acid and alkali method; pH value; test method

崔鑫（1982—），男，硕士，工程师，一级建造师，从事高性能混凝土工程应用技术研究。