淺談自密實混凝土砂率的工程控制管理

（江蘇建筑職業(yè)技術學院， 江蘇 徐州 221116）

0 引言

相對普通混凝土而言，新拌自密實混凝土流動性大、粘聚性保水性好，具有良好的變形能力，無離析、分層和沁水現(xiàn)象，因此具有更好的和易性[1，2]。自密實混凝土澆注時僅依靠自身重力作用就能自由流淌穿越鋼筋間隙進行充分填充而不需振搗，且硬化后均勻密實，具有一般混凝土同等的力學性能、耐久性能以及變形性能[3]。因此自密實混凝土常用于構(gòu)件配筋稠密復雜的混凝土結(jié)構(gòu)工程、長細比較大的鋼混結(jié)構(gòu)工程、特種薄壁結(jié)構(gòu)工程、存在無法振搗部位和斷面狹小且振搗不宜部位的淺埋暗挖和隧道襯砌等地下工程、要求降低施工噪聲的綠色工程[4]。

優(yōu)質(zhì)的自密實混凝土是保證工程質(zhì)量、加快施工進度、促進施工管理、解決繁雜勞動及熟練技工不足、消除施工噪聲危害等的關鍵物質(zhì)基礎，而自密實混凝土的性能影響因素眾多，包括原材料的性質(zhì)、配合比、攪拌情況、環(huán)境溫濕度、養(yǎng)護情況等內(nèi)外因的綜合作用。實際工程應用中，新拌混凝土和易性成為控制自密實混凝土工程性能的一個簡單易控的主要因素，因此做好自密實混凝土的工程控制管理能取得事倍功半的效果。新拌自密實混凝土的和易性主要受水泥品種和用量、水灰比、砂率、骨料級配、外加劑等因素影響[5]。經(jīng)過多年探索研究，工程中已有比較成熟完善的對砂率外各因素的控制管理方法[6]，砂率對自密實混凝土的和易性以及硬化后性能的影響與普通混凝土存在一定的差異，因此有必要對自密實混凝土中砂率的工程控制管理進行分析研究，為行業(yè)就自密實混凝土工程質(zhì)量精準控制管理提供一些參考。

1 砂率對自密實混凝土性能影響研究進展

所謂砂率(SP)就是自密實混凝土骨料中砂所占的比率，通常用質(zhì)量百分比表示。砂率是影響自密實混凝土性能的一個關鍵因素，自東京大學岡村甫教授實驗室于1968年7月10日進行現(xiàn)場實地澆注演示后，德國、英國、美國和加拿大等國相繼開展了自密實混凝土的應用研究，各國學者不斷就砂率對自密實混凝土性能的影響進行研究探索，并且取得了斐然成果[7]。

1.1 國外研究概況

英美日等國通過對自密實混凝土開展十幾年的系統(tǒng)研究，涵蓋自密實混凝土的工作性能測定、配合比設計、和易性、摻和料、外加劑以及耐久性等多方面研究。根據(jù)多年研究成果，歐洲混凝土和化學專業(yè)委員會(EFNARC)于2002年3月編制了第一個自密實混凝土設計、應用規(guī)范，同年美國ASTMC09委員會也開始制定自密實混凝土的標準。各標準對自密實混凝土砂率的設計做了相關規(guī)定。

1.2 國內(nèi)研究概況

我國對自密實混凝土的研究應用起步較晚，較早的是1996年北京城建集團的韓先福等人通過實驗和工程應用研究分析，研究結(jié)果顯示，砂率是影響自密實混凝土和易性以及硬化后各種物理力學性能的一個非常顯著因素，工程建議砂率取50%設計。2004年，沈陽華強建設的孫家驥等人實驗研究發(fā)現(xiàn)，砂率在38%～44%范圍內(nèi)變化時，對高強度自密實混凝土的工作性影響不大，但在44%～50%范圍內(nèi)變化時，工作性能隨著砂率增大而下降，砂率對混凝土的強度影響較小。2005年，武漢大學祝雯進行的實驗研究結(jié)果表明砂率是影響混凝土拌合物勻質(zhì)性和填充性的重要因素，合理砂率為50%～55%，最佳砂率為52%，砂率建議選為50%。2006年中南大學劉寶舉教授研究發(fā)現(xiàn)砂率由48%降低至42%時，混凝土的流動性、填充性和穩(wěn)定性變化幅度不是特別大，但間隙通過性降低明顯。2008年，劉洪學實驗研究發(fā)現(xiàn)砂率對混凝土的工作性影響比較大，砂率增加，混凝土的穩(wěn)定性增加，立方體抗壓強度下降。重慶交通大學羅耀平通過正交試驗分析確定最佳砂率為46%。

2012年，華北水利水電學院劉煥強等人試驗研究發(fā)現(xiàn)，隨著砂率從45%增加開始，混凝土拌合物和易性明顯改善，當砂率在 48%時，其工作性能最好，隨后當砂率進一步增大時，混凝土流變性下降，粘聚性和保水性變差。2013年，南京工業(yè)大學徐杰等人研究發(fā)現(xiàn)，隨著砂率的增加，混凝土的塑性粘度降低，流動性提高，砂率越大，初始側(cè)向壓力越高，下降速度越慢。2014年，馬良等人試驗結(jié)果表明隨著砂率由48%增至55%時，砂率在51%時，混凝土開裂裂縫最大，隨著砂率增大混凝土3d應變收縮逐漸增大。2015年，周飛等人實驗研究結(jié)果表明，砂率對混凝土拌和物工作性有較大影響，增大砂率可提高砂漿和混凝土拌合物的粘聚性能，砂率過大會使得砂漿變得粘稠，流動性能變差。2016年，郭曉悅等人通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，不同砂率對填充層自密實混凝土早期強度影響不大，后期強度隨砂率的增大而增加，但砂率過大時強度又有所減少。適用于CRTSIII型板式無作軌道板下填充層自密實混凝土的最佳砂率為50%。2017年，黃達等人試驗研究結(jié)果顯示，隨著砂率的增加，混凝土的強度逐漸降低，砂率的相對變化對自密實混凝土工作性影響較大。

綜上試驗研究結(jié)論，砂率是影響自密實混凝土性能的一個重要因素，不同強度等級、不同摻合料的自密實混凝土，砂率的影響不同，這就需要實際工程應用中具體情況做施工配合比調(diào)整試驗，對砂率進行調(diào)整。砂率的調(diào)整在自密實混凝土的應用中起著非常重要的作用，對砂率作出變動之后，將會明顯改變骨料的總表面積。砂率增大，將會使得新拌自密實混凝土流動性增強，塑性降低，對于整個建筑物來說，自密實混凝土砂率的增加會增加建筑物使用壽命，延長各個建筑結(jié)構(gòu)的使用期限。

2、對砂率進行工程控制管理重要性

2.1 工程質(zhì)量的保證手段

研究表明，砂率是影響自密實混凝土性能的一個非常顯著因素，工程中，控制管理好施工配合比中的砂率，有力保證自密實混凝土的具有良好的工作性能及硬化后優(yōu)良的物理力學性能，從而能取得品質(zhì)更好的建筑工程結(jié)構(gòu)。細部著手，做好砂率的控制管理管理，是建筑工程獲得可靠質(zhì)量保證的有效管理措施之一。工程建設中，技術人員自密實混凝土的砂率進行合理、嚴格的設計、監(jiān)督和檢查，保證工程建設符合國家有關工程建設標準和設計圖紙的要求，有效地控制自密實混凝土質(zhì)量，確保工程建設品質(zhì)。

2.2 項目進度的保障策略

采用免振搗自密實混凝土的工程，往往存在無法振搗的工作空間，需要靠自密實混凝土的流動性充分自主填充。砂率對新拌自密實混凝土和易性影響很大，工程現(xiàn)場只有控制管理好砂率，獲得和易性更加優(yōu)良的自密實混凝土，才能保證澆筑時填充密實，澆筑工序一次性完成，有效避免因填充不密實造成的混凝土孔洞、蜂窩、麻面和裂縫等工程缺陷，減少因這些缺陷而引起的修補、返工等增加工期的建設活動，從而保障項目進度正常完成。

2.3 控制工程成本的有效措施

自密實混凝土因在自重作用下流淌填充，無需現(xiàn)場振搗，免去振搗人工費和器具使用費。最優(yōu)砂率是配制高性能自密實混凝土的必要條件，高性能自密實很混凝土硬化后結(jié)構(gòu)密實，混凝土強度較高，混凝土表面很少出現(xiàn)蜂窩麻面等缺陷，大大減少因為混凝土振搗不全面、不徹底引起的工程質(zhì)量缺陷現(xiàn)象，從而減少工程局部返工或者修補等活動。此外，自密實混凝土沒有大幅度的振搗工序，澆筑完后廢棄混凝土垃圾數(shù)量較少，降低建筑垃圾收集、運輸和處理費用。由此可見，采用自密實混凝土的工程能一定程度降低混凝土澆筑工程的人工費、機具使用費、環(huán)保措施費以及可能發(fā)生的工程修補增加的費，從而有效控制工程成本。

3 自密實混凝土砂率控制管理存在的問題

3.1 控制管理制度不健全

建筑市場正在擴大，但該系統(tǒng)的制度建設并沒有跟上系統(tǒng)的步伐。大量的實踐表明，科學有效的管理制度是決定項目質(zhì)量的一個重要因素。建設單位、施工單位和監(jiān)理單位雖然已經(jīng)制定了不少工程項目的管理制度，但最多針對分項工程，例如制定了鋼筋工程、自密實混凝土工程的控制管理措施，但對各分項工程的各方面規(guī)定還不夠細致具體。目前很少看到有關于自密實混凝土工程中砂率控制的相關管理制度。制度不夠完善，在施工建設中，可能造成實際砂率與施工配合比中的砂率存在偏差，影響新拌自密實混凝土的和易性，嚴重的甚至影響整個自密實混凝土工程的質(zhì)量。

3.2 專業(yè)技術人員缺乏

目前建筑市場人工成本不斷增大，使得很多建設單位、施工單位和監(jiān)理單位現(xiàn)場配置管理人員稀少，出現(xiàn)了一人身兼數(shù)職的現(xiàn)象，部分員管理人員非專業(yè)出生，對專業(yè)技術掌握不熟練，砂率檢驗調(diào)試能力較弱，將大部分精力放在保證工程進度和設備采購等擅長專業(yè)方面，在砂率控制管理方面幾乎“無人問津”。砂率的工程應用存在控制管理薄弱環(huán)節(jié)，難免因砂率使用不當影響工程質(zhì)量。

4、砂率工程控制管理的對策分析

4.1 細化工程管理制度

針對工程管理制度不夠健全的現(xiàn)象，細化自密實混凝土工程管理制度，補充制定自密實混凝土工程應用中配合比管理工作中的砂率控制措施，使得各建設主體有章可循，依制度開展工程建設活動。通過學習借鑒發(fā)達國家相關工程管理體制，結(jié)合我國新時期建設行業(yè)實際發(fā)展現(xiàn)狀，經(jīng)過科學的管理理論分析，制定符合實際工程的自密實混凝土砂率控制管理制度，建立完整的砂率工程控制管理崗位責任，切實將砂率的工程應用管理控制落實到各個單位以及各級專業(yè)管理人員。

4.2 培養(yǎng)引進專業(yè)技術人才

人力資源是企業(yè)競爭的核心因素，工程建設管理隊伍的專業(yè)技術水平直接影響工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、進度和成本，從而影響各建設單位的發(fā)展。因此，培養(yǎng)和引進專業(yè)技術人才，是有效控制自密實混凝土砂率的措施。建設單位、施工單位和監(jiān)理單位可以采取定期培訓，邀請專業(yè)人員舉辦專題講座，進行自密實混凝土有關理論知識的學習，了解熟悉自密實混凝土的性能，掌握自密實混凝土配合比中砂率的設計計算原理，熟悉施工質(zhì)量控制標準，確保實際工程對砂率進行科學、合理，減少建筑施工中的自密實混凝土分項工程環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題。管理者需不斷提高自己的職業(yè)道德和責任感，不斷提自身的綜合素質(zhì)，打造優(yōu)秀的專業(yè)技術管理團隊，以確保工程建設的質(zhì)量管理。各建設主體可適當設置獎勵辦法，充分調(diào)動專業(yè)技術人員對砂率工程控制管理的積極性。

4.3 加大管理力度

各工程建設單位加大管理力度，運用科學的管理模式，加強工程中砂率的控制管理深度和精度。充分利用信息化技術，對自密實混凝土工程中相關數(shù)據(jù)進行實時計算和分析。嚴格檢查所采購材料的數(shù)量和質(zhì)量，抽樣檢驗和重點檢查相結(jié)合，防止不合格的自密實混凝土材料進入施工現(xiàn)場。技術管理人員必須及時到現(xiàn)場查看自密實混凝土分項工程進展情況，做到“多走、多看、多聽、多說”，加強現(xiàn)場巡視、旁站巡視等，對實時采集的數(shù)據(jù)分析，因砂率原因可能引起工程質(zhì)量問題時及時提醒或制止，組織技術討論，重新確立合理砂率后再進行工程施工。

5、結(jié)語

隨著自密實混凝土在各類工程中的大量應用，控制自密實混凝土的質(zhì)量成了影響工程品質(zhì)的重要因素，工程中對砂率進行科學合理的控制管理，能有效控制自密實混凝土的質(zhì)量，保障工程進度安排，有效控制工程成本，從而有助于建設優(yōu)質(zhì)工程。

工程中，由于自密實混凝土材料極強的地域性，自密實混凝土工程多樣性，使得自密實混凝土配合比可重復性差，實驗室配合比未必總能滿足現(xiàn)場施工設計要求。目前我國建筑行業(yè)缺乏具體細致的自密實混凝土砂率控制管理制度，缺乏專業(yè)的技術管理人才，可以從細化工程管理制度、培養(yǎng)引進專業(yè)技術人才和加大管理力度三方面入手，因地制宜，具體工程情況具體設計分析，從而對自密實混凝土砂率的工程應用進行有效控制管理，提高自密實混凝土工程的質(zhì)量，提高企業(yè)的業(yè)務水平和競爭力。

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