淺談西麥斯預拌混凝土質量控制

劉冰，卞振江，劉芳，劉軍輝

（西麥斯（天津）有限公司，天津 300300）

0 前言

西麥斯是一個全球性的建筑材料公司，為遍布在美洲、歐洲、非洲、中東和亞洲的廣大客戶提供高質量的產品和可靠的服務。我們從 50 多個國家的運營網絡生產、配送和銷售水泥、預拌混凝土、建筑骨料和其它相關建材產品，并且我們與 100 多個國家保持貿易關系。現今，西麥斯是全球最大的預拌混凝土企業，在預拌混凝土生產、管理和運營上都有非常成功的經驗，本文正是在西麥斯成功經驗的基礎上，簡要介紹其在中國開展的混凝土業務。

配合比設計是保證預拌混凝土質量的關鍵因素之一，是混凝土質量控制的首要問題。科學的配合比設計既可以滿足設計要求，又能為功能化的混凝土提供必要的技術支持，比如生態混凝土、自密實混凝土、鋼管柱混凝土等。同時也可以將節能、環保、低碳的新型建材理念融入到建筑物中。根據筆者多年在混凝土企業從事生產、運營和管理工作的經驗，結合 CEMEX 公司的運營理念，對配合比設計、精細化管理、質量控制等，談幾點粗淺的認識。

1 質量控制和企業現狀

1.1 原材料的狀況分析

由于很多地區在不同時期會出現原材料供應問題，所供材料也參差不齊，因此進行配比設計時必須根據公司的實際情況，提前通知采購和原材料供應單位，有必要時必須現場考核原材料的質量情況，檢查是否滿足質量控制和配合比設計的要求。

1.2 生產和設備

產品的質量與生產設備有很大的關系，該生產設備是否滿足配合比設計中生產的需求？公司的管理水平是否滿足配合比設計的要求？是否有足夠多的骨料倉滿足粗細骨料級配的需求，外加劑罐是否滿足配合比設計中外加劑的要求？計量體系是否能滿足精細化的控制管理？因此在配合比設計前我們必須對自身的生產能力和生產控制水平有清醒的認識，不要盲目超越現有條件的配合比設計。

1.3 運輸設備

企業的運輸能力是否滿足連續生產和連續施工的需求？對攪拌罐車是否有詳細的控制化管理？是否有足夠的應急預案？運輸距離和運輸時間也是混凝土質量控制中比較關鍵的因素，特別是時間對混凝土的坍落度損失，含氣的變化都有很大的影響，因此這些都是質量控制和配合比設計中必須考慮的因素。

2 質量控制和客戶

配合比設計的任務是根據工程對混凝土的性能要求、使用部位和環境等，結合自己企業的現狀來合理的選擇原材料、配合比和生產工藝。

2.1 顧客要求分析

首先在尊重客戶的基礎上，和客戶溝通混凝土的性能要求是否合理。因為從設計單位出來的設計圖紙一般都要經過2～3 年的時間，在這段時間，標準是否有變化？其次客戶要求的性能是否合理？比如鋼管柱混凝土，采用頂升和高拋澆注的方法，對混凝土的性能的要求是不一樣的。大體積混凝土施工時間的選擇是否合理？特別是對某些特殊的部位和特殊的混凝土。設計圖紙中的要求沒有標準支持的，一定要充分論證。當然客戶的要求就是我們預拌混凝土發展的方向，我們應該在合情合理的基礎上最大限度地滿足客戶的需求。

2.2 施工部位和現場考察

對于施工圖紙而言，不會更多的關注現場的情況，但是現場的情況是變化的，混凝土施工部位不同，結構配筋的密度和現場是否還有其它的制約因素，都會影響混凝土澆注和質量。

JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》是對混凝土配合比設計的一般規范，近年來隨著混凝土功能化的發展，各種功能性的混凝土標準也相應產生，如 JC/T178-2009《補償收縮混凝土應用技術規程》，GB50496-2009《大體積混凝土施工規程》，自密實混凝土施工規程等，針對不同的部位、不同結構我們在配合比設計中也應該充分的考慮。比如SCC C50 自密實混凝土，用在鋼管柱內和普通板、梁等其配合比也是不盡相同的。因此在和客戶溝通的同時也要現場考察。

2.3 施工方案選擇

施工方案的選擇，對混凝土的配合比設計也是不一樣的，移動泵和固定泵對混凝土的性能要求也不一樣，固定泵高度不同，對混凝土要求也不同。比如同樣是 C40 混凝土，固定泵輸送 100m 和 300m 的配合比是不一樣的。采用頂升或高拋施工工藝，其配合比也不一樣，因此在確定配合比之前，一定要考慮混凝土的工作性能和施工方案。

3 配合比設計

3.1 嚴格控制原材料質量

原材料是配合比設計的基礎。產地不一樣，原材料的性能也不一樣，甚至是不同的批次也會帶來原材料的波動，我們只能通過實驗室試配作為過程控制的基礎。通過嚴格的原材料質量檢驗提供的數據，預知原材料質量變化帶來的混凝土質量波動的程度，就能快速地采取行之有效的措施來預防和減少原材料質量波動而引起的混凝土質量問題，同時對原材料的了解，也能為我們更快的解決混凝土質量提供依據。

3.2 配合比設計原理

配合比設計是指根據混凝土要求的性能（工作性、強度、耐久性等）和原材料（水泥、骨料、化學外加劑）等特性，確定混凝土的組分和成分。配合比設計和配合比試驗是相輔相成的，在配合比設計中主要考慮下面五個基本關系：

（1）拌合水用量取決于新拌混凝土的工作性能、骨料的品種（天然、人工、尾礦）和最大粒徑以及化學外加劑，如減水劑和引氣劑。

（2）水灰比取決于硬化混凝土的強度以及水泥的品種和強度（水泥的強度決定混凝土強度的弱化）。

（3）水灰比受混凝土的耐久性影響，而耐久性與暴露環境有關，還與混凝土內部殘存空氣體積或引氣體積有關。

（4）拌合水水量調整。拌合水的用量受水泥標準稠度用水量，摻合料的需水量、比表面積，砂石的含泥量、細度模數，吸水率、級配、粒型等因素的影響。

（5）所有骨料的體積受骨料的粒徑分布和飽和面干密度的影響。

3.3 配合比設計和試配

由于受地方性材料的差異，配合比設計有不同的計算規定，一般以體積法計算；使用的骨料以飽和面干為基礎，原因是骨料內部的水不參與水泥的水化反應。根據 JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》中配合比計算 5.0.1 中要求，“其計算公式和有關參數表格中的數值均系以干燥骨料為基準。當以飽和面干骨料為基礎進行計算時，則應做相應的修正（干燥狀態骨料系指含水率小于 0.5% 的細骨料或含水率小于 0.2% 的粗骨料）”。

CEMEX 公司的配合比設計以飽和面干骨料作為設計的基準，首先確定試配強度，計算出水灰比，選取適量的用水量，確定水泥用量，選取砂率，最后確定粗細骨料的用量。

由于材料的差別和理論上的出入，我們通過試配的方式來調整配合比設計中的各個參數，直到確定最后的廠拌配合比。實驗室配合比確定后，由于生產工藝的不同，我們會進行廠拌試驗，主要是考慮實驗室試配和生產條件的差異，來確定最后的生產配合比。在進行完廠拌試驗后，還有最重要的一環節，即施工性能的論證。CEMEX 公司根據實際泵送的需求，組建了泵送實驗室（如圖1所示），來確認混凝土在施工中的狀態和各理論數據的取得。

圖1 CEMEX泵送實驗室

4 質量控制和配合比設計

4.1 富余強度

富余強度是衡量配合比設計是否合理的重要指標。針對客戶提出的要求，我們進行配合比設計，如果富余強度過高，那么必然帶來產品的成本增高，根據國標 GB 50146-2011《混凝土質量控制標準》中生產控制水平的判定方法，其產品不一樣，強度標準偏差也不一樣。圖 2 是某產品的 28d 強度值。

從圖 2 中我們可以看出，紅線之間的區域為產品強度合格區域，超出部分為不合格產品，產品強度的分布就是對配合比設計提出了更高的要求。

4.2 強度偏差

強度偏差主要考慮的是設定強度和混凝土實際強度的偏差，強度的偏差必須在一定范圍內，如果低于 13%，說明混凝土的強度是可控的，當其超過 13% 時應該適當的調整配合比。（該計算方法來自 CEMEX 公司內部資料）

圖2 強度偏差圖

表1 強度偏差表 %

從表 1 中可以看出，各站的同一種產品，其強度偏差是可控的。該方法與國標 GB 50146-2011《混凝土質量控制標準》有一定差別，國標中規定的是混凝土強度標準差，δ值主要是指與平均強度的差值，雖然能很直觀的判定產品的合格與否，但是不能判定產品隨時間的強度普遍變化。

4.3 投料精準度

投料精準度是判定企業生產水平的重要指標。根據國標GB 50146-2011《混凝土質量控制標準》和天津市工程建設標準 DB J 11180-2008《天津市預拌混凝土質量管理規程》中的相關規定，原材料的計量宜采用電子計量設備，計量設備的精度應符合現行國家標準 GB/T 10171-2005《混凝土攪拌站》站中的規定，并且還要有法定計量部門簽發的有效證書。每次原材料的計量允許的偏差如表 2。

表2 各種原材料計量的允許偏差 %

投料的精準度還決定著混凝土的質量。任何波動的偏差都可能影響該批次產品的質量，在投料精準度滿足條件的情況下，我們進一步控制投料偏差在 ±1% 內所占的比例。

4.4 實際耗用和理論耗用偏差

理論耗用指的是設定目標值，主要是根據配合比設計中各原材料的理論輸入值，在實際的生產中，各原材料可以在可控范圍內調整。實際耗用和理論耗用是衡量質量控制非常重要的技術指標，當實際耗用超過理論耗用允許的偏差時，可能會混凝土的質量帶來很大的影響。表 3 是 CEMEX 天津公司的耗用偏差表。

表3 耗用偏差表

從表 3 中可以看出各原材料的耗用偏差，但是外加劑 2的耗用偏差偏大，必須審查生產日志，是什么原因造成的偏差，會影響哪些批次的混凝土。通過耗用偏差的控制，我們可以追溯混凝土的質量事故，這是精細化管理的關鍵指標。

5 生產控制

（1）每日開盤生產前應對設備進行例行檢查。重點檢查計量系統和攪拌機閘門的工作狀況，確保生產計量設備處于良好的工作狀態。特別是計量系統，因生產計量是動態的，應定期每月進行靜態計量與動態計量的校驗，以校驗生產實際投料重量與工控電腦采集數據的吻合與精確度，在雷雨季節或生產連續性不強時，應增加計量系統的校驗頻率。

（2）在開盤操作過程中要注意各個崗位人員之間的配合。特別是輸入配合比時，應由調度、操作員和質量控制人員共同根據工程技術要求對配合比進行校核，防止由于配合比的輸入錯誤而導致產品質量出現問題。

（3）過程控制要精細化。首先應將配合比編號、工程應用部位、各原材料的倉號錄入電腦，生產前應該有技術人員對錄入資料進行再次確認。如生產過程中需要對原材料用量、倉號進行變更，操作人員和技術人員都必須簽字確認。

（4）拌合物質量控制。對出去的每車混凝土都必須做現場的出廠檢驗，嚴格控制混凝土的坍落度、凝結時間、表觀密度、含氣量等。對于不合格的混凝土一定要認真分析原因，不能讓有問題的混凝土發往工地。

6 運輸

（1）在裝料及運輸過程中應保持攪拌車筒體按一定速度旋轉，使混凝土運至澆筑地點后不離析、不分層，組成成分不發生變化，并能保證施工所必需的稠度。

（2）運輸時采用連續攪拌，嚴禁拌筒倒轉或停轉，發現故障及時報拌站現場調度安排修理工加以排除。

（3）嚴禁在運輸和等待卸料過程中任意加水。

（4）預拌混凝土運輸至澆筑地點，在卸料前，應中、高速旋轉攪拌筒，使混凝土拌合均勻。如混凝土拌合物出現離析或分層現象，應對混凝土拌合物進行二次攪拌。

（5）當預拌混凝土運至澆筑地點時，如發現其質量和顧客要求不一致時，駕駛員應及時向拌站現場調度員反映，并根據現場調度處理意見進行處置。

7 施工

（1）混凝土泵輸送管應不吸水、不漏漿，保證卸料及輸送暢通。

（2）嚴禁在泵送時任意加水。

（3）泵車應有足夠的工作壓強，確保混凝土輸送到指定場所。

（4）泵送中，如發現混凝土質量與顧客要求不一致時，應立即向拌站現場調度反映，并根據現場調度意見處置。

8 結論

（1）根據顧客的需求，針對混凝土澆注的工程部位、環境條件以及公司的實際情況進行配合比設計。完備的現場調研、試配試驗數據、廠拌試驗數據和施工數據為配合比的設計帶來更大的精確度和全面性，并可以避免原材料質量不穩定、生產條件的變化和施工工藝的選擇，造成的質量缺陷以及質量的不可控性。

（2）在實際生產過程中，應加強對原材料質量的檢驗、計量設備精確度的審查和生產的精細化管理，通過對集料精準度、產品強度偏差和富余強度的監控，可以更加精準的進行質量控制。

（3）在混凝土的運輸和施工過程中，應嚴格把控運輸距離（時間）、施工工藝和現場混凝土質量的檢查，通過對產品質量追蹤，才能更好的掌握混凝土從原材料到澆注的質量控制。

CEMEX 公司是一家以技術服務和產品質量取信于市場的預拌混凝土企業，質量控制是企業的生命線，因此更精細化的管理，更精準的質量控制是 CEMEX 人畢生的追求。

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