高性能混凝土搅拌站配置与质量控制措施研究

翟熙清

（中铁二十二局集团第四工程有限公司 天津 301700）

1 项目概况

新建北京至沈阳铁路客运专线地处华北地区北部和东北地区西部，是沟通东北、华北、华东、中南等地区的重要通道。线路从首都北京星火站引出，向东北方延伸依次经由河北省的承德市、辽宁省的朝阳市和阜新市，到达辽宁省省会沈阳市。设计时速350 km，线路全长699.864 km，其中北京、河北段全长约290 km，建设单位为京沈客专京冀有限责任公司。

中铁二十二局集团第四工程有限公司主要负责京沈客专京冀段九标项目部范围内潮白河特大桥630#桥墩至825#桥尾，长度为6.389 km。主要施工任务为桩基、承台、桥墩和桥面系，以及京沈客专九标范围内457孔箱梁的预制施工，整个项目工程需要生产高性能混凝土38.1万m3。

根据京沈客专京冀有限公司（业主）的要求和项目部施工组织安排，计划在两年内完成施工任务，工期紧、任务重。中铁二十二局集团第四工程有限公司京沈客专京冀段九标项目部根据需要共计配置了两台HZS240型和一台HZS180型搅拌站，用于生产高性能混凝土。

2 搅拌站配置与优化

高性能混凝土具有高强度、高工作性、使用寿命长等特点，并且能够大幅提高结构物的承载力［1］，针对高性能混凝土的特点合理地配置混凝土搅拌站十分有利于保证高性能混凝土的质量。在建站之前，首先要充分考虑生产区、储料区、中心试验区以及办公区的各项功能要求，避开易发地质灾害及水害位置，以方便施工、便于管理、节约成本为原则。施工区域应选择对当地群众干扰少、运输距离近、用水用电能够满足生产和施工需要、道路畅通的位置，以保证搅拌站的顺利生产和节约成本。

3 加强搅拌站主要设施配置，保证高性能混凝土质量符合要求

3．1 搅拌站主要设施的基本配置

为了保证高性能混凝土的质量，搅拌站的主要设施配置应参照中国铁路总公司2015年2月16日下发的《铁路混凝土拌和站机械配置技术规程》规定，选用性能良好、计量准确、经济实用的双卧轴强制式搅拌站，其主要设施包括：搅拌主机、储料系统、供料系统、配料与计量系统、气路与液压系统、控制与信息系统、安全与环保系统等。同时，为了保证高性能混凝土生产的连续性，必须要做好应急措施，一般都需要配两台搅拌站，以防止单台设备发生故障，影响结构物的实体质量。

为了提高搅拌站的性能，在选择搅拌站系统配置时，首先要求搅拌站的生产控制系统必须采用工控电脑，电脑CPU主频配置不能低于2.4 GHz，内存容量不低于1 G，硬盘容量不低于80 G，操作系统不低于Windows XP版本；网络状况条件，生产控制系统应与信息化管理系统相互兼容，并且可以通过终端接口将生产数据实时传递给搅拌站信息化管理系统［2］。

3．2 确保自动计量系统精度达到国家标准，并且定期校对

高性能混凝土对材料的计量使用比较敏感，尤其是液体的掺量对混凝土的性能影响较大。在配置搅拌站时，计量控制系统的称量偏差应符合国家相关规定要求，水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂及水的计量精度均为±1.0%；砂石料计量精度为±2.0%［3］，各种物料的称量应独立计量。搅拌站在首次使用前应进行标定，合格后才允许使用；在使用过程中应按照《混凝土搅拌机》（GB／T 9142-2000）规定按期校对。砂石料称每月至少校对一次；水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂及水称应每周校对一次。如停用超过一个月以上或者系统出现异常情况时应进行校准，防止计量误差，影响混凝土质量。

3．3 散装罐贮量应满足生产需求，防止使用不合格的原材料

高性能混凝土对原材料的质量要求十分严格，为了防止水泥和掺合料质量不稳定从而影响混凝土质量，在散装罐选型和配置时，应按照《铁路混凝土工程施工质量验收标准》设计合格仓和待检仓［4］，合格仓的最大容量应大于搅拌站连续3 d的生产需要。以散装水泥为例，1台HZS240搅拌站每天预计生产1 200 m3混凝土，水泥到场3 d才可以使用，按照C35混凝土配合比计算，每方需要掺水泥290 kg左右，则需要储备水泥1 044 t（1 200 m3×3×0.29 t／m3＝1 044 t），这样才能防止使用不合格的原材。

3．4 加强搅拌站信息化管理，杜绝高级报警

铁路搅拌站信息化管理系统能够有效监控混凝土的全部生产过程，其目的是控制混凝土的质量符合设计规范要求。当混凝土实际生产数据超出信息化管理平台设置的标准，系统就会自动报警，报警分初级报警、中级报警和高级报警。高速铁路项目规定初级报警的偏差值为：水泥、掺合料、外加剂和拌合用水为±（1%～5%），粗、细骨料为±（2%～5%）；中级报警偏差值为±（%5～10%）；高级报警偏差值为±10%以上［5-8］。

当发现初级报警时，属于正常范围，搅拌站不用处理可以直接使用；发现中级报警时，试验室需重新检测混凝土拌合物性能（如坍落度和含气量），符合规范要求后才能使用；发现高级报警时该盘混凝土禁止用于工程主体，并在24 h内处理完成，同时须留有处理混凝土的影像资料和不合格台帐，杜绝不合格的混凝土用于项目工程主体。

4 严控原材料的质量符合相关标准

高性能混凝土是由水泥、掺合料、高效减水剂、骨料和水配制而成的，原材的质量是否达标，直接影响高性能混凝土的质量，主要原材料的质量必须符合相关设计规范标准。

（1）水泥

水泥是重要的胶凝材料，如采用普硅P.O42.5水泥配制的高性能混凝土，3 d抗压强度≥17.0 MPa、28 d抗压强度≥42.5 MPa，比表面积为300～350 m2／kg，碱含量不应超过 0.6%［9］，其它技术指标应符合国标GB 175-2007相关标准，检验合格才允许使用。

（2）掺合料

掺合料可改善高性能混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的强度、耐久性和经济效益。矿粉应选用S95级，其技术指标应符合GB／T 18046-2008国家标准；粉煤灰应选用I级灰，并符合GB／T 1596-2017标准，矿粉和粉煤灰同时还必须满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB 10424-2010）中的相关规定。掺合料在使用过程中质量变化很大，在验收过程中应加强质量控制。

（3）细骨料

高性能混凝土使用的细骨料宜采用纯天然级配良好的中粗河砂。C50混凝土河砂的细度模数应为2.6～3.0 mm；C50以下混凝土河砂的细度模数为2.3～3.0 mm，含泥量≤2.0%，泥块含量≤0.5%［10］。其它质量要求应符合《建设用砂》（GB／T 14684-2011）标准。

（4）粗骨料

粗骨料的性能对混凝土的抗压强度和弹性模量起制约性作用，因此对粗骨料的粒径、粒型、级配都有比较高的要求。应该选择级配良好、质地均匀、膨胀系数小的碎石，压碎指标应≤10%，含泥量应≤0.5%［11］。碎石应经过水洗，并且符合《建设用卵石、碎石》（GB／T 14685-2011）标准。

（5）减水剂

减水剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品，减水剂与水泥之间应有良好的相容性。减水率应≥25%，含气量应≤3.0%［12］，并符合《混凝土外加剂》（GB 8076-2008）和《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005-2010）要求。

5 生产高性能混凝土其它注意事项

以上几点是生产高性能混凝土的必要条件，在生产过程中还有其它许多细节问题需要注意，比如配合比和温度的控制、管理人员的责任心等都与混凝土质量息息相关。

（1）混凝土配合比控制

在高性能混凝土拌制前，应严格按照施工配合比进行准确计量。在具体生产过程中，原材料的质量有时不稳定、变化大，检测人员应认真负责，严格测定粗、细骨料的含水率，在混凝土稠度发生变化时，应及时调整施工配合比，从源头上保证高性能混凝土的质量。

（2）拌合物的温度控制

拌合物的温度直接影响混凝土的质量，在冬季和高温季节施工应加强温度控制。在冬季施工时需要将砂石料加温，保证棚内温度不得低于10℃；减水剂应存放在室内保温，防止液体结晶；拌合用水应进行加热，温度不宜高于80℃，最终保证混凝土的出机温度不低于10℃。在夏季高温阶段施工要防止原材温度过高，影响混凝土坍落度，应将原材料、拌合用水和运输罐车进行降温，保证混凝土入模温度不高于35℃。

（3）配备高素质的管理人员

高素质的管理人员是搅拌站质量控制和管理的主要力量。具体管理中会遇到许多问题，如搅拌时间、砂石料的含水率、设备发生故障的排除、生产过程中紧急情况的处理以及计量系统定期校对等相关环节都需要经验丰富、认真负责的管理人员，这些细节问题都与生产高性能混凝土的质量有着密切的联系。

6 结束语

上述基本工作是搅拌站生产高性能混凝土与质量控制的必要条件。通过对混凝土搅拌站进行全方位的、系统的、综合性控制，从源头上把关，才能加强高性能混凝土的质量控制，降低施工过程中的风险，提高项目部生产效率和工程质量，从而取得更好的经济效益，为今后搅拌站生产高性能混凝土提供理论依据。