混凝土回彈強度差異的原因分析與控制要點

孫高飛

（太原路橋建設有限公司第二工程公司，山西 太原 030006）

2012年7月，山西省交通質監局在對我標段進行質量安全大檢查中發現，40 m T梁預制廠有2片T梁28 d回彈強度均低于50 Pa，但同條件養生試件及標準養護試件強度均符合要求。針對以上情況，我標段立刻進行了停工整頓，以下我們根據當時現場施工條件以及我標段300余片40 m T梁的整個預制施工過程所得出的相關經驗對影響C50混凝土回彈強度的因素逐條進行分析。

1 養護因素（外因1）

我們在日常用回彈儀進行T梁混凝土7 d、14 d、21 d、28 d強度增長測定時發現，相同的混凝土構件在不同的養護條件下會有不同的強度值。前述同條件養護試塊強度高的主要外因在于，15 cm×15 cm見方的試件不能真正與接近40 m長2.5 m高的龐大梁體養護條件完全一致。同條件試塊往往被工人覆蓋嚴密而且在日常養護時作為重點灑水對象。所以，試塊在較好的溫度及濕度作用下強度增長較快，而T梁梁體則因為當地氣候干燥、多風而有養護不到位現象。另外，我們在日常大量回彈T梁強度時發現，在相同的濕度條件下梁體陽面強度較陰面強度高。我標段在進入冬季施工階段后采用了蒸汽養生，蒸汽養護溫度可保證在20～40℃之間，在連續養護3 d后梁體回彈強度便可以達到設計值，且回彈數值大小較均勻（偏差系數較?。?。以上兩點在實際施工中印證了混凝土養護溫度與強度增長在一定條件下成正比的規律。另外我標段地處晉北偏遠山區，春季干旱、多風，在特有的氣候條件下梁體較難完全保濕，在此季節預制的T梁存在強度增長緩慢的情況，主要受到濕度與溫度共同作用所致。所以，保證C50混凝土T梁強度增長的外在因素就是要保證適當的溫度與濕度。我標段在實際施工中春、夏、秋三季采用了噴淋灑水加梁頂覆蓋滲水土工布，梁體側面貼薄膜，薄膜貼成口袋狀即上端開口其余三面封閉以利于養護過程側壁補水并保濕，冬季采用蒸汽養生加封閉式養護棚罩。以上可以較好且較經濟地保證養護條件并達到混凝土強度如期增長的效果。其次，施工過程是個連續的過程，整個養護期必須有專人全方位全天候地監控，任何一個時間或方位的脫節都可能造成混凝土強度增長緩慢，有關人的因素我們將在后述組織因素中進一步論證。另外，我們發現有些T梁28 d回彈強度不足，但這些梁在放置一段時間后回彈強度會有大幅增長，這與我們在規范上見到的混凝土強度增長曲線有較大差別。這主要還是因為現場養護條件不足而造成混凝土強度增長緩慢，但混凝土在到達28 d齡期后并不一定會放緩增長，而是在溫度濕度適宜時繼續增長，再次用事實證明混凝土強度的增長速度與養護溫度及濕度有密切關系。有時我們在氣候干燥溫度較低的施工條件下，要想混凝土在28 d達到設計強度，還需要在養護溫度及養護濕度上加大投入，只靠自然溫度、濕度條件是無法滿足施工進度的。

2 配合比因素（內因1）

我們對前述2片梁的混凝土回彈強度值進行觀察發現，10個測區的平均回彈強度值大都能達到50 MPa，但推算值卻明顯低于50 MPa，其原因在于，回彈數值大小不均勻，偏差系數偏大。為了找到問題的所在，我們先從混凝土配合比上著手進行了研究分析。于是，我標段試驗室重新進行了配合比驗證，在試驗室條件下，該組驗證的混凝土試件在標養7 d及28 d的抗壓強度值完全符合強度要求。在試驗室能達到的效果為何在施工現場卻相差甚遠呢？我們于是將試驗條件與現場施工條件進行了對比，對比發現我標段試驗室與現場存在如下差異：

a)施工現場養護條件與試驗室養護條件的差異，現場溫度條件多依靠自然溫度養生，濕度條件多采用人工灑水，而試驗室養護條件為標準養護條件。關于養護的問題前述已經得到闡述此處不再贅述。

b)水及減水劑的計量的差異，我標段施工現場早期使用流量控制加水量即水泵泵水，水泵加水量受電壓、水路等諸多因素影響，難以準確控制加水量。試驗室采用稱量加水，加水量可以準確到0.01 kg以內。

經過以上兩點差異分析我們得出在配比方面，我標段當時的施工條件影響T梁混凝土強度的主要因素為養護及水與減水劑的準確計量程度。在傳統攪拌站的攪拌系統中加水裝置一般為水泵泵水，加水量靠時間控制，這往往是試驗室條件與現實條件的最大差異處。施工現場往往用電量較大，攪拌機拌合的同時常常存在電壓不穩定的情況，電壓的忽高忽低往往會造成水泵轉速的快慢產生變化，從而直接影響到進入拌合鍋的實際加水量。我標段在停工整頓過程中將原有的拌合站加水系統改裝成稱重計量系統。另外，要保證材料的干濕程度盡量一致，材料的儲備池必須有頂棚等防雨措施，避免因降雨而影響集料的含水量進而影響混凝土的實際水灰比。所以，在影響混凝土回彈強度因素中，準確控制水灰比是施工現場配合比控制的重中之重。

3 原材料因素（內因2）

3.1 水泥的因素

我標段C50混凝土采用河北曲寨p.o.52.5水泥，我標段對該水泥每車均進行進場檢驗，經檢驗該水泥各項檢測指標均符合規范要求，質量穩定。可基本排除水泥質量對混凝土強度的不良影響。

我標段C50混凝土配合比水泥用量為491 kg/m3，其用量較大，我們在7月7日對總體水泥用量進行了復核。經計算，共澆筑40片T梁，水泥所用總量基本與理論配比數量相當。

3.2 粗細集料及集料配比

我標段C50混凝土所用細集料采用河曲水洗砂，細度模數為2.6屬中砂，其含泥量及級配經日常檢測均滿足要求。

粗集料采用內蒙準格爾旗碎石，其級配穩定，壓碎值、含泥量、針片狀含量等各項指標均滿足規范要求。

以上可排除集料自身質量的因素。

集料的配合采用自動稱量配料系統，稱量系統經過標定，且日常保養中經常對稱量系統進行校核，可基本排除配料系統不準確的因素?；炷辽a過程中應注意在同一生產批次，集料的含水量要盡量保持一致，以便于在同一批次生產中混凝土的水灰比保持一致。我標段采用黃河水洗砂，砂的含水量往往變化較大，此時如不及時計算調整加水量將影響到混合料真正的水灰比，從而影響到混凝土的強度。所以在日常施工中要提前備料，使得原材料盡量干燥。儲料池要加蓋頂棚，防止原材料因為雨水而含水量驟變。在集料的含水量變化較大時，我們需要及時測算集料的含水量并及時調整拌合加水量。

3.3 水的因素

我標段C50混凝土拌合用水與我標段生活飲用水為同一水源，其均為深井水，酸堿性適中。水的質量滿足混凝土拌合要求，可排除水質的影響因素。

3.4 減水劑的因素

我標段采用的減水劑為聚羧酸高效減水劑。聚羧酸減水劑被稱為第三代減水劑，具有減水率高、保坍性強、適應性廣等優點。但在實際施工中，我們往往忽略減水劑的檢驗工作，在常溫施工中出現混凝土坍落度失控的現象可能與減水劑的品質有關。所以，平時在減水劑使用過程中要加強減水劑的進場檢驗工作，尤其是關鍵指標減水率的檢驗，對不符合要求的減水劑要及時退場，保證減水劑的減水效果穩定一致。另外，我標段在減水劑的使用過程中發現，減水劑的反應速度受溫度影響較大，溫度高時減水劑能較快反應使混凝土在出鍋時的早期能保持較好的流動性與工作性，但如果混凝土不能及時入模則混凝土的坍落度可能在短時間內迅速變小。如果在低溫情況下施工，由于減水劑不能在攪拌鍋中盡快與其他材料反應，從而在理論加水量下混凝土坍落度過小，甚至無法出鍋。如果此時加水則混凝土在運輸至現場后減水劑的減水效應才得以有效發揮，造成入模坍落度過大。為了避免以上情況的發生，在減水劑的使用量上不應該拘泥于某一個數值，而是要求試驗室模仿現場施工條件（主要是不同的溫度條件）配置出幾組不同水灰比且不同減水劑用量的配比，通過以上幾組配比的驗證要得出一個減水劑與水灰比的浮動范圍。從而達到在不同的施工溫度下動態控制混凝土中的加水量及減水劑用量，使得混凝土在不同的施工溫度下坍落度穩定，水灰比可控。

4 施工及組織因素（外因2）

施工組織因素的核心就是要保證混凝土的連續澆筑及澆筑完成后的連續的養生。要達到以上效果必須做好以下工作：

a)確定施工班組并明確每個人的施工職責，拌合站、澆筑現場及運輸過程要有專人負責并有專人組織及協調。

b)混凝土澆筑實行旁站制度，澆筑過程要求拌合站及澆筑現場要有專人旁站。

c)加強拌合設備、機械、運輸車輛的保養，盡量做到施工過程無故障。

d)要有備用電源、備用運輸車輛甚至備用出料拌合站以避免因突發事件造成混凝土澆筑出現長時間停頓。

綜上所述，我標段在施工中進行了養護、配合比、原材料、施工組織四大要點控制。通過以上要點控制我標段40 m T梁混凝土的強度增長處于受控狀態。同時通過對控制要點的分析，我們建立了動態控制的理念，尤其是試驗室要充分分析施工現場的極端條件，在試驗室模仿現場的條件提前進行平行試驗最終達到試驗指導生產的目的。