混凝土拌合物工作性能在泵送過程中變化的原因分析及解決方案

高嵐，顧芹

（1. 南通市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 南通 226001；2. 南通漢騰建筑科技有限公司，江蘇 南通 226361）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)預(yù)拌混凝土的需求量越來越大，混凝土的技術(shù)發(fā)展越來越快，如高強(qiáng)混凝土、超長(zhǎng)距離泵送技術(shù)、大型混凝土結(jié)構(gòu)防裂縫技術(shù)。但隨著綠色環(huán)保力度的加大，天然砂、石的限制開采，使得混凝土原材料品質(zhì)大不如以前。過去砂、石等原材料相對(duì)穩(wěn)定，而現(xiàn)在資源缺乏，大部分混凝土公司采用機(jī)制砂、特細(xì)砂、淡化砂替代過去的天然砂，因?yàn)闄C(jī)制砂的來源不穩(wěn)定，以及生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，特別是生產(chǎn)企業(yè)為了提高清洗效率，節(jié)省水的用量，添加了絮凝劑，絮凝劑的添加對(duì)混凝土拌合物的性能產(chǎn)生直接的影響。同時(shí)由于環(huán)保力度的加大，粉煤灰、礦粉、水泥膠凝材料的品質(zhì)也發(fā)生了較大的變化，混凝土的原材料發(fā)生了這么多的變化，混凝土技術(shù)人員要綜合這么多的變化因素，配制出性能穩(wěn)定質(zhì)量合格的混凝土。

1 泵送后混凝土坍落度變小

預(yù)拌混凝土在泵送過程中，拌合物的坍落度入泵前和泵出來后明顯變小，有時(shí)甚至發(fā)生堵泵，失去施工性能，勉強(qiáng)澆筑的混凝土拆模后發(fā)現(xiàn)蜂窩麻面，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，有時(shí)候無(wú)法修補(bǔ)，還得拆除，造成了大量的人力物力的浪費(fèi)。這樣的質(zhì)量事故產(chǎn)生的原因主要如下：

1.1 水泥的影響

（1）預(yù)拌混凝土公司一般都會(huì)使用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。水泥由多種熟料礦物組成，硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝可以概括為三個(gè)階段，簡(jiǎn)稱為“兩磨一燒”，即生料粉磨、熟料煅燒、水泥粉磨。根據(jù)水泥廠的生產(chǎn)工藝要求，將石灰質(zhì)原料、黏土質(zhì)原料和校正原料按設(shè)計(jì)好的比例進(jìn)行配料，經(jīng)生料磨磨細(xì)成生料，然后進(jìn)行煅燒，煅燒成熟料，熟料再摻入一定比例的石膏、混合材在水泥磨中磨成一定細(xì)度的粉狀物即為硅酸鹽水泥。每一個(gè)水泥廠都會(huì)根據(jù)自己廠的原材料，設(shè)計(jì)出不同的水泥生產(chǎn)配方，生產(chǎn)出來的水泥熟料再加入各種摻合料，所以不同廠家的水泥品質(zhì)是不一樣的。水泥的礦物成分對(duì)外加劑吸附性大小為：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。因不同廠家的水泥和外加劑的適應(yīng)性不一樣，如果混凝土生產(chǎn)過程中，因水泥批次的變化，或水泥品牌的改變，生產(chǎn)用水泥對(duì)外加劑的適應(yīng)性突然變差，說明該混凝土配比中的外加劑用量不足，混凝土坍落度損失就大，就會(huì)產(chǎn)生混凝土拌合物入泵時(shí)拌合物的和易性良好，經(jīng)過泵送，出泵后和易性變差的現(xiàn)象，提高一定量的外加劑摻量或者換用保坍效果更好的外加劑就能改善出泵時(shí)的施工性能。

（2）水泥的溫度對(duì)混凝土拌合物的影響?；炷辽a(chǎn)過程中，有時(shí)因水泥供應(yīng)緊張，會(huì)加入水泥供應(yīng)商突然發(fā)來的一車溫度特別高的水泥（有時(shí)超過60℃）。這時(shí)攪拌樓操作工、試驗(yàn)員發(fā)現(xiàn)出機(jī)坍落度變小，往往會(huì)提高用水量，雖然出場(chǎng)坍落度能滿足要求，但到現(xiàn)場(chǎng)后坍落度可能已經(jīng)偏小，經(jīng)過泵送過程的擠壓摩擦，坍落度損失更加嚴(yán)重，拌合物泵送至結(jié)構(gòu)物施工處時(shí)流動(dòng)性很差，失去原有的施工性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生堵泵事故。這種情況下，要更換水泥倉(cāng)繼續(xù)生產(chǎn)，盡量不要使用熱水泥直接生產(chǎn)。如果沒其他冷水泥而必須用熱水泥生產(chǎn)時(shí)：方案一、換用外加劑，換成保坍劑成分多一點(diǎn)的外加劑，這種外加劑配制的混凝土拌合物經(jīng)過泵送擠壓后，保坍劑緩釋出更好的減水效果，抵消了熱水泥的坍損的負(fù)面影響；方案二、適量提高外加劑摻量，提高混凝土拌合物出廠坍落度，增加拌合物的保坍性能，使得拌合物經(jīng)泵擠壓后至結(jié)構(gòu)施工處坍落度仍然達(dá)到施工要求。

1.2 混凝土外加劑的影響

混凝土外加劑是指混凝土在攪拌之前或拌制過程中加入的用以改善混凝土拌合物工作性能和硬化混凝土性能的材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)混凝土的各方面要求越來越高，使用混凝土外加劑是提高和改善調(diào)節(jié)混凝土各項(xiàng)性能、滿足工程耐久性要求的最佳、最有效方便可行的途徑之一。

外加劑的品種繁多，預(yù)拌混凝土公司的外加劑主要是泵送劑，泵送劑由減水、保坍、增塑、緩凝等成分組成，不同廠家的泵送劑，其成分和性能效果各不相同。

混凝土在正常的泵送過程中，如果突然發(fā)現(xiàn)混凝土拌合物入泵時(shí)坍落度正常，但是拌合物經(jīng)泵送后，從出泵口處發(fā)現(xiàn)坍落度損失較大，失去原有的拌合物施工狀態(tài)。分析原因如下：（1）外加劑供應(yīng)商為降低成本，減少了母液摻量，或者減少了緩凝保坍劑成分，使用這種外加劑的后果就是混凝土入泵前后狀態(tài)變差。（2）外加劑進(jìn)庫(kù)時(shí)，若管理不善，將不同廠家的外加劑混合進(jìn)庫(kù)，它們的有效組成可能相克，使得外加劑的性能不同程度地降低，且這種外加劑拌制出的混凝土保坍性較差，經(jīng)過泵送擠壓，這一矛盾更加明顯，入泵前后坍落度損失較大。（3）試驗(yàn)員在輸入混凝土配合比時(shí)，外加劑選用錯(cuò)誤，車載固定泵和汽車泵由于泵管的長(zhǎng)度不同，泵損是不一樣的。如果試驗(yàn)員在輸入電腦配比時(shí)，把固定泵的配比輸成汽車泵的，那么坍落度損失率就不同了，容易出現(xiàn)坍損過大事故。

1.3 砂、石骨料的影響

1.3.1砂的影響

混凝土用細(xì)骨料按產(chǎn)源分為天然砂和機(jī)制砂。天然砂是自然產(chǎn)生的，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂，其中山砂表面粗糙、多棱角、含泥量及有機(jī)物質(zhì)較多，不宜用于生產(chǎn)混凝土。由于自然資源的緊張，環(huán)保力度的加大，使得天然砂價(jià)格高、貨源少，因此現(xiàn)在一般商品混凝土公司都使用機(jī)制砂來生產(chǎn)混凝土。

包括機(jī)制砂的材質(zhì)、含泥量、顆粒形狀級(jí)配、機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)時(shí)添加了絮凝劑的品種、摻量。這么多的影響因素有一個(gè)發(fā)生大的變化都有可能直接影響混凝土的拌合物性能。在生產(chǎn)過程中，明明沒有什么材料波動(dòng)但是施工現(xiàn)場(chǎng)突然發(fā)現(xiàn)混凝土勉強(qiáng)泵送上去，流動(dòng)性極差，也就是泵損比較大，原因是：（1）機(jī)制砂供應(yīng)的貨源有變化。（2）機(jī)制砂含泥量變大。（3）機(jī)制砂內(nèi)的絮凝劑殘余物較多，嚴(yán)重影響外加劑的效果。這種情況下要大幅度的提高外加劑的摻量，調(diào)整混凝土拌合物抗泵損性能。

1.3.2石子對(duì)混凝土拌合物坍落度的影響

主要包括：石子的材質(zhì)、顆粒形狀、顆粒級(jí)配、含泥量、泥塊含量。特別是混凝土在正常生產(chǎn)過程中，石子堆上部尖頂處的石粉含量及泥含量有時(shí)候比較集中，鏟車工如果直接把臟的石子集中鏟進(jìn)同一個(gè)石子倉(cāng)，生產(chǎn)用到這種泥粉含量特別大的石子，需水量會(huì)提高很多，試驗(yàn)員若沒有及時(shí)提高外加劑摻量，而是簡(jiǎn)單地提高用水量，使混凝土達(dá)到出廠坍落度要求，這種混凝土拌合物到施工現(xiàn)場(chǎng)后，泵送前坍落度就已經(jīng)偏小，經(jīng)過泵送擠壓后其坍落度損失特別大，使混凝土拌合物失去施工性能。

1.4 粉煤灰對(duì)混凝土拌合物坍落度的影響

粉煤灰是燃煤電廠用靜電除塵的方法從鍋爐煙氣中收集到的廢棄物。粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)對(duì)混凝土拌合物的施工性能和硬化后混凝土的強(qiáng)度、耐久性都起著積極的作用。優(yōu)質(zhì)的粉煤灰有益于混凝土拌合物的和易性?，F(xiàn)在粉煤灰市場(chǎng)魚目混珠，有的細(xì)度嚴(yán)重不合格，有的需水比不合格，貨源不穩(wěn)的粉煤灰性能相差較大，有時(shí)其他材料一樣的情況下，兩種粉煤灰配制的混凝土達(dá)到相同的坍落度時(shí)外加劑摻量能相差1～2kg/m3，所以用到需水量較大的粉煤灰生產(chǎn)的混凝土坍落度保持情況較差，這種混凝土的坍落度經(jīng)過泵送擠壓損失較大。

1.5 混凝土拌制好后到施工現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間的影響

GB/T14902—2012《預(yù)拌混凝土》中“7.5運(yùn)輸7.5.4預(yù)拌混凝土從攪拌機(jī)卸入攪拌運(yùn)輸車至卸料時(shí)的運(yùn)輸時(shí)間不宜大于90min，如需延長(zhǎng)運(yùn)送時(shí)間，則應(yīng)采取相應(yīng)的有效技術(shù)措施，并應(yīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)證”。從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以理解為預(yù)拌混凝土從拌制好裝進(jìn)攪拌車到施工澆筑時(shí)間不宜超過一個(gè)半小時(shí)，有時(shí)候工地道路交通，水、電、鋼筋綁扎、驗(yàn)收等眾多原因，導(dǎo)致混凝土拌合物在工地現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間過長(zhǎng)。若超過一個(gè)半小時(shí)，管理到位的預(yù)拌混凝土公司，會(huì)派技術(shù)人員到工地現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)氣溫、強(qiáng)度等級(jí)及預(yù)測(cè)還需等待的時(shí)間長(zhǎng)短二次添加外加劑，這種情況如果措施采取得及時(shí)得當(dāng)，對(duì)混凝土拌合物質(zhì)量影響不大；如若無(wú)人過問，工地工人隨意加水，由于等待時(shí)間過長(zhǎng)，有時(shí)接近初凝時(shí)間，雖然在入泵前加水?dāng)嚢?，?dāng)時(shí)坍落度是有的，但是泵送至施工部位時(shí)，瞬間就失去流動(dòng)性，無(wú)法施工。

2 泵送后混凝土坍落度變大

預(yù)拌混凝土經(jīng)過泵送，泵出來的拌合物的坍落度比入泵前明顯變大，出現(xiàn)扒底甚至離析現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。

2.1 水泥的影響

生產(chǎn)過程中，有時(shí)候會(huì)混用其他品牌的水泥，若新用水泥和外加劑的適應(yīng)性特別好，這就使得配合比中的外加劑摻量相對(duì)過多，這種屬于外加劑過摻。雖然生產(chǎn)時(shí)操作工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及時(shí)扣水，保持了出廠坍落度合格，但是該混凝土經(jīng)過泵送擠壓后外加劑的減水效果滯后釋放出來，就離析扒底了。

2.2 外加劑的影響

生產(chǎn)過程用錯(cuò)外加劑，如生產(chǎn) C30混凝土，但外加劑選用 C50專業(yè)高性能外加劑，這種情況，出廠時(shí)，操作工會(huì)扣水調(diào)整坍落度，混凝土拌合物運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)入泵前坍落度是合格的，但是泵送出來后坍落度會(huì)變大，導(dǎo)致離析扒底。

3 解決方案

3.1 原材料控制

原材料進(jìn)貨渠道相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)所有原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)信息化管理，將進(jìn)貨日期、進(jìn)貨數(shù)量、取樣日期、取樣人、原材料生產(chǎn)廠家、檢驗(yàn)結(jié)果等納入信息化管理臺(tái)賬。企業(yè)質(zhì)量技術(shù)部門明確原材料驗(yàn)收參數(shù)，檢驗(yàn)結(jié)果同時(shí)信息存儲(chǔ)，原材料檢驗(yàn)結(jié)果及時(shí)上傳至試驗(yàn)室，試驗(yàn)室主任依照試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)通知，指導(dǎo)當(dāng)班試驗(yàn)員調(diào)整配合比，做到事前準(zhǔn)備工作。

3.2 生產(chǎn)過程控制

（1）攪拌機(jī)出料口安裝高清攝像頭，更換高靈敏度的電流表，建立電流和坍落度之間的關(guān)系，觀察坍落度是否正常。

（2）混凝土拌制過程中，做好取樣工作，把混凝土取好后放在固定的潮濕鐵板上觀察拌合物里氣泡的多少和狀態(tài)。預(yù)測(cè)該混凝土拌合物的坍落度發(fā)展趨勢(shì)。

3.3 混凝土拌合物到施工現(xiàn)場(chǎng)后控制

（1）安排外場(chǎng)專業(yè)試驗(yàn)員在施工現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)混凝土狀態(tài)，做坍落度試驗(yàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)坍落度的發(fā)展趨勢(shì)，做好應(yīng)對(duì)的工作。如果預(yù)測(cè)到泵損較大，就提前在攪拌車內(nèi)二次添加外加劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整；如果預(yù)測(cè)混凝土泵送后坍落度會(huì)嚴(yán)重變大，離析、扒底，那么這車混凝土就退回混凝土公司，然后現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)員通知試驗(yàn)室主任調(diào)整外加劑摻量。

（2）外場(chǎng)試驗(yàn)員經(jīng)常到施工部位處觀察混凝土泵送后的狀態(tài)，主要看流動(dòng)性大小和泌水情況。

（3）和施工單位做好技術(shù)交底工作。每個(gè)工程開工前和工地負(fù)責(zé)人進(jìn)行技術(shù)交底，說明預(yù)拌混凝土的特性，發(fā)現(xiàn)坍落度異常必須及時(shí)和混凝土公司試驗(yàn)室聯(lián)系，不允許工地工人私自加水，由攪拌站安排專業(yè)的人員來現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

4 直觀地觀察混凝土拌合物工作性能泵損情況的試驗(yàn)方法的探討

（1）按國(guó)標(biāo)做坍落度經(jīng)時(shí)損失。

（2）建立用水量、坍落度、攪拌電流之間的關(guān)系。如果電流很大，但是拌合物出機(jī)坍落度還是偏大，說明外加劑加多了，這種混凝土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過泵送坍落度會(huì)變大；如果電流很小，但是坍落度還是偏小，說明外加劑摻量不足，這種混凝土到現(xiàn)場(chǎng)后，經(jīng)過泵送，坍落度損失會(huì)很大。