關于攪拌運輸車混凝土離析的探討

裴志軍/PEI Zhi-jun

（1.華菱星馬汽車（集團）股份有限公司，安徽 馬鞍山 243061；2.合肥工業大學 機械與汽車工程學院，安徽 合肥 230002）

預拌混凝土在生產、運輸、泵送環節經常會出現離析的問題，亦即勻質性問題。雖然國家標準在評定勻質性方面給定了相關評定指標，但檢測操作繁瑣，實際使用較少。所以實際施工中在判斷離析的方法上通常采用目測方式。在泵送時，經常遇到攪拌車開始卸前1m3料時出現堵管現象，而遭遇施工方退料糾紛。所以在預拌混凝土交付過程中，存在一些技術上的爭議，常引起生產和使用單位的糾紛，在一定程度上對預拌混凝土的發展起到阻礙作用。作者根據多年的產品開發和實踐經驗，從以下3個方面對預拌混凝土的勻質性問題進行分析探討，并提出相應的解決方法。

1 預拌混凝土離析的概述

混凝土的攪拌過程，石子、砂子、水泥、礦物摻合料、水、外加劑等各組分間，既存在著化學變化，又存在著物理混合。從微觀和宏觀上，發生量的變化，也發生著質的變化。攪拌的過程是一個動態的過程，它存在著拌和與離析的矛盾運動。拌和質量是任意容積混合料中各組分與理想狀態均勻程度-勻質性來衡量。混凝土離析，從現象上來說是水泥砂漿與粗骨料（石子）出現了分離。混凝土離析會造成泵送困難、混凝土強度降低、收縮裂縫龜裂等問題。

國家相關標準對勻質混凝土[1、5]做出了檢驗要求：混凝土中砂漿密度的相對誤差不大于0.8%，單位體積混凝土中粗骨料質量的相對誤差不大于5%的混凝土，每罐混凝土的坍落度差值不大于20mm。但在具體施工中，攪拌車將混凝土運輸至施工現場，對每車混凝土做混凝土砂漿密度相對誤差和粗骨料質量相對誤差，由于所需試驗的儀器和器具復雜，只有在實驗室完成，現場無法完成，所以這種定量分析檢查很少實施。在施工過程中，通常是通過目測來檢驗攪拌車卸料過程的不同階段粗集料的視覺差別來判斷混凝土的勻質性的。

2 攪拌站的技術問題

混凝土出現離析問題主要是攪拌站調配混凝土的技術問題，不同級別的混凝土配合比有著嚴格的規范。石子（碎石或卵石）、砂（天然砂或人工砂）、水泥、水以及礦物摻合料（粉煤灰等）、外加劑等各組分使用不當，均可造成離析。就原材料來說，混凝土拌和物中用水量、石子級配好壞、減水劑摻量、砂子的含水量和含泥量、水泥細度、粉煤灰細度對混凝土離析都有重要影響。

2.1 原材料的性質及選用

1）水泥的影響 水泥細度在國標中是選擇性指標，但對混凝土是否產生離析有重要影響。細度高，活性大，需水量增大，對減水劑的吸附能力越強，會減弱了減水劑的減水效果。而當水泥細度大幅度降低時，減水劑的減水效果增強，在減水劑摻量不變的情況下，混凝土用水量應大幅度減少，故易造成減水劑過量，引起離析現象。常發生在減水劑摻量高的高強度混凝土中。

2）石子、砂骨料的影響 細骨料按來源可分為：天然砂（河砂、海砂、山砂）、人工砂（即機制砂）、混合砂（天然砂和人工砂按比例混合），其中河砂的可泵性最好，機制砂的可泵性最差。細骨料按粒徑可分為粗砂、中砂、細砂、特細砂，其中中砂的可泵性最好。粗骨料按形狀可分為：卵石、碎石。卵石的可泵性好于碎石。

混凝土中骨料的合理選用及其質量皆影響混凝土的質量，選用不當易造成離析現象。如：卵石較碎石易離析；石子粒徑大、單粒級易離析；針、片狀顆粒的含量增大，易離析；砂子含石量大（特別是片狀石屑）易離析；砂石含水率過高(特別是砂子含水率過高，大于10%)易離析；砂石的含泥量大會使水泥漿同骨料的粘結力降低，易引起離析現象。

3）粉煤灰 是混凝土重要的摻和料之一，其細度的變化會引起離析現象。

4）外加劑 其選用需根據混凝土性能要求、施工條件和氣候情況，同時結合原材料、配合比等因素綜合考慮，并且選用外加劑的品種和摻量應經過試驗最后確定。在很多攪拌站，很多憑借大致經驗而較隨意，其使用不當也易引起離析現象。

2.2 混凝土配合比設計

1）混凝土配合比 混凝土中各組成材料之間的比例關系。混凝土配合比設計需滿足混凝土設計的強度等級、和易性、耐久性。各個商業攪拌站在滿足上述條件下做節約水泥、采用低成本石子和砂子等，降低混凝土成本。配合比不當是造成離析現象的重要原因。

圖1 石子級配差造成離析

2）石子的顆粒級配 需選用連續粒級，單粒級配會造成離析。最大粒徑（一般是根據泵送輸送管道最小口徑、輸送高度）大也易離析。離析現象如圖1所示。

3）砂率、砂的顆粒級配和含水率 砂的顆粒級配區，優先選擇Ⅱ區砂。當采用Ⅰ區砂時，應提高砂率并保持足夠的水泥用量，當采用Ⅲ區砂時，應適當降低砂率。否則會造成和易性差、離析的問題。

4）水膠比 混凝土強度隨著水膠比增大而降低。一些不規范的攪拌站，為便于攪拌、泵送，隨意用水稀釋拌和物，改變水膠比，易造成離析。

3 攪拌運輸車對離析的影響

在施工過程中，經常會遇到這樣的問題：在攪拌車卸料開始部分，約前1m3混凝土較干，石子較多，難泵送，常堵管。一般而言，這種現象常出現在大方量攪拌車上。攪拌車的設計合理與否、正確使用與否對混凝土是否離析有重要影響。

3.1 攪拌車的設計角度對離析的影響因素

1）螺旋線線型及螺旋角參數 常用線型分為阿基米德螺旋線、對數螺旋線、非等角對數螺旋線。筒體的不同區段選用何種螺旋線以及螺旋角參數的選擇，對離析有重要影響。

2）螺旋葉片的高度 由于筒體系列化種類多，不同直徑筒體螺旋葉片高度是否合理，對攪拌是否均勻、混凝土是否離析有重要影響。

3）螺旋葉片的光順性 葉片間光順性不好，會造成混凝土內部石子在不光順區線速度突變，易造成離析現象。

4）攪拌筒最大直徑 最大直徑越大，會造成筒壁處石子線速度過大，易造成離析。

5）填充料 填充料過大，意味著筒體內前部葉片距離混凝土上平面過大，易造成攪拌不均勻而離析。

6）輔助葉片設計 對于填充料過大等而出現攪拌不均勻現象，可在筒體內前部增加輔助葉片，增強攪拌功能。

3.2 攪拌車使用對離析的影響因素

1）攪拌時間：在攪拌站主機內，每盤料的攪拌時間不得低于30s，配置C50以上強度混凝土攪拌時間需增加。如果攪拌站主機攪拌時間短會造成沒有充分混合，而出現勻質性差而出現離析現象。

2）運輸過程中攪拌筒轉速：攪拌筒保持低轉速攪動，恒速最佳，一般轉速控制在1～3r/min。若運輸時罐體轉速過快，混凝土中由于多種介質的比重不同，會使得比重較大的粗集料與砂漿發生分離而集中在靠近罐體的部位，從而造成離析問題。

3）到工地后快速攪拌：混凝土攪拌運輸車向混凝土泵卸料時，為了使混凝土拌和均勻，卸料前應高速旋轉攪拌筒。

4）在運輸時不能向攪拌筒內加水：夏天出現離析頻率高，因環境溫度高，出料口處水分蒸發快，坍落度損失較大。所以要根據運輸距離和運輸時間，出站前要將坍落度適當提高（通過調整混凝土配合比：提高砂率、用水量），防止混凝土塌落度損失過快而離析。

5）攪拌車運輸時間：攪拌車運輸混凝土的運送時間不應超過1.5h。如果運輸時間太長（運距遠或泵送前等待時間長），導致混凝土坍落度損失過大，混凝土運抵現場已超過初凝時間，易產生離析。

6）裝載量不能超標：裝載超過攪拌容積，甚至裝到攪拌筒導料錐、進料斗內，超載部分得不到攪拌，易產生離析。

4 結 語

離析問題是混凝土行業的一個綜合性難題，它不僅與攪拌站的配置水平有關系，也與混凝土的運輸工具-攪拌車的設計和使用有關系。

本文從混凝土原材料的各成分所起作用、混凝土配合比設計、攪拌車的使用以及攪拌筒結構設計對離析的影響做了的探討，為分析解決混凝土離析難題提出了有益的思路。

[1]GB/T 26408-2011，混凝土攪拌運輸車[S].

[2]GB/T 14902-2003，預拌混凝土[S].

[3]JGJ 55-2011，普通混凝土配合比設計規程[S].

[4]JGJ/T10-2011，混凝土泵送施工技術規程[S].

[5]GB/T9142-2000，混凝土攪拌機[S].

[6]JGJ 52-2006，普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準[S].