做好搅拌楼调控是确保商品混凝土 出厂质量的最后一道工序
来源:    发布时间: 2016-05-14 14:27   1650 次浏览   大小:  16px  14px  12px

商品混凝土生产中的搅拌楼调控问题,是丁抗生教授级高级工程师在2005年第12期《商品混凝土》杂志上首次提出来的。在该文中指出商品混凝土生产必须严格按设计配合比的水胶比调控出厂混凝土的坍落度,目前多数搅拌楼仅凭使用简单加、减水方法,

商品混凝土生产中的搅拌楼调控问题,是丁抗生教授级高级工程师在2005年第12期《商品混凝土》杂志上首次提出来的。在该文中指出商品混凝土生产必须严格按设计配合比的水胶比调控出厂混凝土的坍落度,目前多数搅拌楼仅凭使用简单加、减水方法,必然动摇原设计配合比的框架,改变了水胶比,就难以保证原设计混凝土要求的强度、耐久性等性能[1]。丁教授提出的这一问题引起了广大商品混凝土生产企业的重视,但商品混凝土生产中搅拌楼出厂质量的控制,并非只是一个坍落度,更不是只用加减水能够解决的。

出厂质量的含义,除混凝土拌合物的和易性(流动性、粘聚性、保水性、可泵性)外,尚有按设定龄期的强度、耐久性。对特种混凝土,还有根据合同规定的其它工程性能要求,如大流动性、抗渗、抗冻、耐腐蚀、防辐射等。确保上述混凝土工程性能岀厂质量的原则,是在搅拌楼生产混凝土最后一道工序中,当原材料发生异常变化时,负责调控的试验室技术人员必须在保持原设计配合比水胶比不变的原则下,对生产配合比进行必要的调整,以确保混凝土出厂质量。

有专家在谈及混凝土的生产现状时,有一句名言:“混凝土是用最简单的工艺,制作最复杂的体系”。这似乎是哀叹,又是一种感慨!混凝土确实是一个复杂的体系,从组成材料上分析,现代混凝土不再是以往自拌混凝土时的四种基本组成材料,商品混凝土的组成材料常达6~8种以上,其中任何一种原材料的变化都可能引起混凝土出厂质量的波动,可谓“牵一发而动全身”。生产过程中产品的质量形成,必然面对原材料的多变性、用户点多面广、运输距离的远近、结构型式、结构部位、温湿度的不同、以及季节性的变化等因素而对混凝土性能要求多样性,单就配合比设计及优化就不是一个简单的问题了。从C10~C60的基本配合比只有11个,而考虑上述因素的变化,每一个季节的试验室理论配合比的应急预案,大致要多达50个上下。从试验室理论配合比,到搅拌楼的生产配合比,因原材料的动态变化,要做到确保混凝土出厂质量就更为复杂的多。这就要求试验室事先要有因原材料变化,对出厂质量影响的应急处理预案。因此,试验室设专人在搅拌楼值班调控显得十分必要。

更深层次讨论混凝土搅拌楼的控制,则是一个全面贯彻质量管理体系问题。显然,一个复杂的产品生产,就不单是搅拌楼以简单的加减水能完成得了的。它涉及公司各个管理部门的责任到位,不是一篇文章中能讨论清楚的。但搅拌楼的调控工作,毕竟是混凝土出厂前的最后一道工序,它对混凝土出厂前的质量至关重要。如同一架大型飞机的总装配车间,既使设计的科学合理,装配精度出问题也会导致机毁人亡的事故。因此,必需对搅拌楼的调控问题给予足够的重视。现仅就丁教授发表搅拌楼的调控问题之后,着重就砂石的变化,进一步谈谈调控中的其它问题,希望起到添砖加瓦作用。

按甲方合同对混凝土性能的要求,由试验室试验设计、优化配合比之后,送交搅拌楼输入电脑,作为搅拌楼生产的基本依据。但要强调的是,任何一个经试验室优化的混凝土理论配合比,都是在一定的原材料条件下取得的,与生产中实际应用的材料必然存在着差异。离开原材料条件的混凝土配合比是无意义的。因此,原搅拌楼输入的理论配合比,只能视为搅拌搂生产的基准配合比。试验室当天下达生产任务通知单,仍需根据原材料实测性能,不仅是砂石﹙如砂的细度模数、含泥量、含石量、含水量、石子的级配和针片状含量等﹚,还涉及水泥、矿物掺合料(矿粉、粉煤灰等)、外加剂等原材料,依据事先制订的基准配合比经调整后,向搅拌楼下达生产配合比。即使这样确保产品的出厂质量,仍难以满足原材料多变性的情况。其中除水泥、外加剂、粉煤灰的品质可能相对较稳定些,而砂、石的多变性要更大。因此,一般混凝土公司搅拌搂生产设有专职值班工程师,及时目测生产中混凝土的变化,以便在原试验室拟定的当天生产配合比基础上,随时调整生产配合比,确保不合格产品不出厂。下面着重就砂、石的品质变化拌楼的调控问题,提出以下见解供讨论:

1 因砂、石含水量变化混凝土坍落度的调整

在商品混凝土生产中,试验室优选的配合比中,砂石是按面干饱和或自然风干状态计算用量,送交拌搂的生产配合比中砂石是按当天实测的平均含水率计算用量。但经常遇到的是砂、石含水率与试验室预先提供的有出入。砂、石含水率相差1.0%,对坍落度的影响在50~70mm上下。特别是砂的含水量较大时(含泥量较大的细砂,在雨天含水量有时可达14%以上),对坍落度的影响很显著。而石子的含水一般在0.5%~2.0%之间,因掺量较大,对混凝土的坍落度也会带来明显的影响。这两种含水率都可能随时变化。天气的阴晴,空气的干、湿度,甚至因铲车铲料时的部位不同,含水率的变化也是明显的、随机的。试验室检测频率再高也跟不上这种变化。混凝土的坍落度的控制,在没有砂石含水量在线自动检测的条件下,完全寄托于电脑控制是不现实的。只要砂石的品质与试验室制订理论配合比时相接近,生产中通常用目测控制坍落度,采用加减水达到设定坍落度的方法,应该对原设计水胶比不会带来太大的影响。因此,在这种情况下,生产过程中拌楼用加、减水的方法是万不得已,也是可行的。

2 砂的细度模数与设计配合比相比变化较大时

试验室理论配合比通常按中砂来设计,如µf=2.5±0.2。当砂的细度模数变化≥±0.2时,即使是最合理的配合比,也需要对原配合比中的砂率进行必要的调整,否则混凝土拌合物的和易性将出现不允许的异常变化。经验表明当砂的细度模数有±0.2的变化时,混凝土坍落度在正常范围内的用水量的变化在±5kg/m3或减水剂用量变化在0.1%上下,坍落度的影响在±30mm左右,并且和易性劣化。解决办法是:当砂变细时,可适当降低砂率、增加外加剂掺量;当砂的细度模数增加≥0.2,即砂变粗时,需适当提高砂率,降低石子用量。这两种情况都不是应用简单的加、减水的办法解决的了的。

当砂的细度模数变化更大时,除上述用调整砂率和外加剂掺量做为调整手段外,有条件时,也可用两种不同细度的砂进行复配解决。

例如,现有两种不同细度的砂,分别为µf=2.0和2.9,欲将其复配为细度模数2.4的砂,其用量各占的百分比为:

设:µf=2.9的砂用量百分比为X,µf=2.0的砂为(1-X)

2.9X+2(1-X)=2.4

则细度模数2.9的砂为44%;细度模数2 .0的砂为56%

这样利用现有的两种砂分别按不同的百分比分别计量上料,可迅速将配合比调整到理想状态,会有立竿见影的效果。

3 砂、石含泥量变化对配合比的影响

砂石中的含“泥”量是指岩石经风化后颗粒<0.075mm的那部份尘屑。这其中又包含“泥”和“粘土”,它们又统称为“泥”。粒径<0.005mm的那部份称为“粘土”[5]。粘土是一种矿物成分很复杂的体系,根据原母岩的矿物来源不同,可分为高岭土类和膨润土类粘土两种。高岭土类的粘土是常遇到的一类粘土。砂石中的含“泥”按其形态又分为“泥”和“泥块”。无论哪一类的含泥量都对混凝土的出厂质量产生较大的影响,应引起拌楼值班人员密切关注。特别是膨润土类的粘土,既使含量仅有1%上下,对混凝土和易性的影响也是显著的。在GB/T14684—2001建筑用砂的国标中,将砂按其含泥量和泥块含量分为Ⅲ类,如下表1。

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砂、石含泥量≤1%对混凝土坍落度的影响不大。在此以上每增加1%,对坍落度的影响大约为±20mm。这种情况下若要保持混凝土设计所需要的和易性,不能采用加、减水,只能用调整复合减水剂的方法,使混凝土恢复到设计状态,一般是增减复合减水剂0.1%~0.2%。那种简单用加、减水的方法,将改变甚至破坏原来精心设计得来的配合比,产品的质量也随之产生不允许的质量波动。

当含泥量大于5%以上时,普通水剂减水剂是很难解决的,必须使用高效减水剂并适当增加减水剂的用量。使用高效减水剂的用量大于总胶凝材料2%以上时,要考虑高效减水剂中的水对水胶比带来的影响,必须从设计用水量中扣除。

现代混凝土实践表明,含泥量在1%~3%时,用于C30以下的普通混凝土,可视为非活性胶凝材料,对提高混凝土的密实性、抗渗性,改善和易性有一定作用,未必是有害的。但对抗冻性无益,并增大混凝土的收缩。聚羧酸盐类减水剂,对解决砂中含泥量4%以上混凝土的流动性是困难的,对膨润土类的粘土,即使含量仅1%,也难以使混凝土拌合物达到理想的流动性[3]。不同的聚羧酸盐系减水剂,对含泥量的减水作用也有区别。在特定的工艺条件下,与聚醚接技的聚羧酸盐系减水剂,比聚酯类的对含泥量适应性较好,但含泥量较大时仍显无能为力。而萘系减水剂在这里就显出独到的优势,本文中提到的某公司砂石含泥量20%时,混凝土拌合物达到可泵性要求﹙坍落度210mm,扩展度450mm﹚,就是用萘系减水剂达到的。

四川成都地区砂的含泥量一般在8%上下,个别商品混凝土公司的用砂,含泥量高达20%以上。这种情况下,就不是搅拌楼值班工程师能不能将坍落度调配到泵送要求的问题了,确保混凝土的强度和体积稳定性都是困难的。混凝土公司面对这样的用砂,如不从根本上解决,也不会有什么发展前途。

4砂石的级配对出厂质量的影响

砂、石的级配都是指不同粒径的占其砂、石总质量的百分率。较大粒径砂、石空隙用较小粒径的去填;较小粒径砂、石的空隙,由更小粒径的砂石去填充。这样一级一级互相填充,使砂、石的空隙率达到最小,密实度最大。在满足强度、耐久性要求的同时,达到最大限度节约水泥。级配不良的砂、石,空隙率必然偏大。天然砂和卵石的级配多数是合格的,但随着多年来我国基建规模的持续增大,天然砂、石的资源面临枯竭,石子早己采用机械破碎的碎石,而机制砂,正逐惭代替天然砂。因此,日常生产中使用的砂、石级配常常不够理想,空隙率偏大。作为细集料的砂子,0.3mm和0.15mm的细颗粒含量对混凝土粘聚性、保水性、可泵性影响较大,前者应不低于15%,后者应不低于5%。而机制砂常常在这两级含量不足,混凝土拌合物易泌水,对可泵性带来不利影响。

对砂、石级配不良,表现为空隙率偏大,在试验室制订理论配合比和拌楼生产过程中调配,一般是采取适当提髙砂率来解决;砂的细颗粒偏少时,一般适当提高矿物细粉料的掺量,以保证混凝土出厂质量的要求。

砂、石资源的枯竭,给我国基本建设的可持续性发展和混凝土技术带来新的课题。尾矿渣、石屑及旧建筑物拆除的老混凝土破碎代替砂、石重新用于新拌混凝土问题,已成为当前研究的热门课题之一。有远见的混凝土科技人员应提前加强室内研究,作为技术储备,为生产中此类问题的搅拌楼调配,提供必要的试验依据。

5 砂中粒径>5mm含石量问题

在商品混凝土生产中,最常用的中砂的粒径>5mm含石累积筛余百分率一般在5%上下,在配合比设计中可不予考虑。但在某些地区,因受砂石差价的影响,混凝土公司又验收不严,砂中的含石量高达18%以上,有的甚至超过20%。此种因含石量超标,将严重动摇配合比中最佳砂率。如C30泵送混凝土配合比中,砂的细度模数在2.8左右时,最佳砂率为0.45~0.47,砂的用量在800kg/m3上下。如含石量由7%突变到18%,在混凝土中实际用砂将减少90 kg/m3以上,砂率实际降低5个百分点左右。从而将精心选择的最佳砂率变得毫无意义,混凝土的和易性将产生不可忽视的显著的变化,粘聚性、可泵性变差,甚至发生堵管事故。

对此,因含石量变化对混凝土质量的影响,除了从源头抓起,严肃对待与供应商的合同,严把砂石进场关,对含石量严重超标的砂采取退货处理。还应对已进场的砂石勤检查,提高目测能力,做到心中有数,及时调整砂率及胶凝材料用量。以免把不合格混凝土送到现场,造成施工方退货甚至引起堵管事故。

6 石中针片状对混凝土出厂质量的影响

石子的粒形和针片状含量常常对混凝土配合比的影响也很大,用颚板式碎石机或圆锥磨碎石机加工的普通碎石,针片状石子含量常在10%~15%以上,而反击式碎石中针片状石子含量则很少,使用不同碎石机加工的碎石,试配同一个配合比自然有很大的区别。

石子中针片状的增加,一般釆用适当提高砂率和矿物掺合料的方法。

6试验室加强对进厂原材料的检测、监控是搅拌楼调控的基础

上述所讨论的搅拌楼对混凝土出厂质量的调控问题,只涉及砂石的品质,除生产过程中因砂石含水量变化,带来对混凝土和易性影响,可以用加减水的方法调控外,其它因砂石品质变异,对混凝土出厂质量带来的影响,都不是用简单的加、减水可以解决得的了的。更何况在所有混凝土组份中,任何一种原材料品质的异常变化,都可能造成混凝土设计性能出现不允许的变化,是“牵一发而动全身”的。因此,确保混凝土出厂质量,不完全在搅拌楼。公司认真落实SIO全面质量管理体系,各部门岗位责任到位,特别是材料部加强对原材料进厂质量的管理,试验室加强原材料的进厂检测和监管,使原材料的性能处于可控状态,才是最根本、最重要的,也是搞好搅拌楼调控工作的基础。另外,搅拌楼试验室值班人员提高目测检验能力也很重要。

总之,生产中因种种原材料的品质变化,影响混凝土出厂质量,不能仅凭加、减水的方法解决。正确的做法是:分析影响出厂质量的真正原因,平时要有应急处理预案,采取有针对性的措施,有的放矢的使生产迅速恢复正常。在生产线上任何调整混凝土拌合物和易性的措施,都不能破坏原有的配合比设定的水胶比和和易性要求。简单加、减水的方法很可能动摇原设计配合比的框架,更难以保证混凝土拌合物和易性、强度、抗渗性、耐久性等性能的要求,也是违背配合比设计初衷的。

混凝土出厂质量的控制关系到企业的生命,确保混凝土出厂质量是企业无声的广告,是任何-个混凝土公司不可忽视的大问题。确保混凝土出厂质量,是一个管理体系问题,搅拌楼的调控是产品出厂前的最后一道工序,是重要的、必不可少的,但又不应仅仅依靠搅拌楼的调控。