二次加水試驗(yàn)研究及預(yù)防措施

張盛，王傳洪，許小龍，武鵬飛,

（1. 江蘇誠意工程技術(shù)研究院，江蘇 徐州 221131；2. 江蘇誠意商砼有限公司，江蘇 徐州 221131）

二次加水試驗(yàn)研究及預(yù)防措施

張盛1，王傳洪2，許小龍2，武鵬飛1,2

（1. 江蘇誠意工程技術(shù)研究院，江蘇 徐州 221131；2. 江蘇誠意商砼有限公司，江蘇 徐州 221131）

商品混凝土泵送過程中擅自加水現(xiàn)象在房建施工中尤為突出。本文針對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了二次加水量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)。加水容易造成混凝土強(qiáng)度偏低、碳化深度增加，對(duì)混凝土工程質(zhì)量造成安全隱患，同時(shí)針對(duì)二次加水現(xiàn)象給予了一些預(yù)防措施建議。

二次加水；抗壓強(qiáng)度；工程質(zhì)量

0 前言

隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，商品混凝土已成為房建工程中的重要建筑材料?；炷恋馁|(zhì)量受水膠比的影響較大，雖然 GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》中強(qiáng)制性條文及商品混凝土公司出貨單上規(guī)定“混凝土澆筑過程中嚴(yán)禁加水”，但由于大部分房建施工現(xiàn)場監(jiān)管不足、施工人員素質(zhì)較低，為了增加混凝土的工作性而出現(xiàn)人為二次加水的現(xiàn)象。由于現(xiàn)場二次加水量無法統(tǒng)計(jì)，完全靠加水工人感覺控制，因此有必要對(duì)二次加水與混凝土性能的關(guān)系進(jìn)行研究，以便讓與商品混凝土相關(guān)的管理、技術(shù)人員對(duì)二次加水的危害有一個(gè)深入的了解。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：江蘇誠意水泥 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 28.6%，初凝 140min，終凝 190min，比表面積 348m2/kg，28d 抗壓和抗折強(qiáng)度分別為50.3MPa、9.2MPa。

粉煤灰：徐州華潤電力 F 類Ⅰ級(jí)粉煤灰，需水量比94%，含水量 0.1%，細(xì)度 9.0%，燒失量 4.2%。

減水劑：徐州鑄建科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑 ZJ-3，減水率 27%。

粗集料：徐州明陽采石場生產(chǎn)的 5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配、壓碎值 8.2%、含泥量 0.4% 的碎石。

細(xì)集料：細(xì)度模數(shù)為 2.6，含泥量 0.9% 的 Ⅱ 區(qū)江砂。

1.2 配合比

根據(jù)單位年度統(tǒng)計(jì)表，C30 和 C35 普通混凝土占總方量的 70% 左右，本次試驗(yàn)以 C30 普通混凝土為研究對(duì)象。根據(jù)原材料性能及 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行 C30 混凝土的配合比設(shè)計(jì)[1]，如表1 所示。

表 1 C30 混凝土配合比 kg/m3

1.3 試驗(yàn)方法

由于試驗(yàn)量較大，試件無法在試驗(yàn)室內(nèi)一次性澆筑成型，因此本試驗(yàn)通過攪拌樓進(jìn)行生產(chǎn)，混凝土坍落度控制在 (200±30)mm，通過攪拌車進(jìn)行卸料。試驗(yàn)按照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)規(guī)定對(duì)混凝土進(jìn)行取樣，混凝土成型試件尺寸為 150mm×150mm×150mm。將混凝土成型試件按照規(guī)范要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，并分別在 7d、28d 齡期時(shí)測其抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)中二次加水量如表 2 所示。

表 2 換算成每方二次加水量

1.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行混凝土工作和力學(xué)性能檢測[1,2]，檢測結(jié)果如表 3 和表 4 所示。

1.4.1 二次加水對(duì)混凝土拌合物性能的影響

由表 3 可知，1h 后適當(dāng)?shù)募铀靠梢愿纳苹炷恋暮鸵仔?。隨著二次加水量的增多，會(huì)造成混凝土拌合物泌水、離析，使混凝土和易性變差，給施工造成不必要的麻煩。

1.4.2 二次加水對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

對(duì)表 4 中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出二次加水對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，如圖 1～4 所示。

隨著加水量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸降低。加水量為 10kg/m3時(shí)抗壓強(qiáng)度約降低了 2%～9%，加水量為 20kg/m3時(shí)抗壓強(qiáng)度約降低了 10%～23%，加水量為 30kg/m3時(shí)抗壓強(qiáng)度約降低了 14%～34%，加水量為 40kg/m3時(shí)抗壓強(qiáng)度約降低了 15%～39%，加水量為50kg/m3時(shí)抗壓強(qiáng)度約降低了 20%～52%。

表 3 混凝土和易性檢測結(jié)果

表 4 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果

圖 1 初始二次加水對(duì)混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度的影響

二次加水的延遲雖然對(duì)混凝土坍落度的改善不明顯，但能夠減小加水對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響，降低抗壓強(qiáng)度的損失量。混凝土二次加水后 7d 抗壓強(qiáng)度整體降低量大于 28d 抗壓強(qiáng)度降低量，表明二次加水對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的影響較大。

1.4.3 二次加水量與混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

根據(jù)表 4 數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，作出混凝土二次加水量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系圖，如圖 5 和圖 6 所示。

圖 2 初始二次加水對(duì)混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度的影響

圖 3 1h 后二次加水對(duì)混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度的影響

圖 4 1h 后二次加水對(duì)混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度的影響

圖 5 混凝土初始加水量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

從圖中關(guān)系式可知，二次加水量與混凝土抗壓強(qiáng)度存在良好的線性相關(guān)性，公式如圖中所示，二次加水量與抗壓強(qiáng)度成反比關(guān)系，即隨著加水量的提高，抗壓強(qiáng)度逐漸降低。初始坍落度為 200mm 時(shí)，二次加水量與7d、28d 抗壓強(qiáng)度的關(guān)系式如圖 5 所示，分別為：

7d：y= -0.245x+24.826 ；28d：y= -0.2779x+34.294

1h 后混凝土坍落度為 170mm 時(shí)，二次加水量與7d、28d 抗壓強(qiáng)度的關(guān)系式如圖 6 所示，分別為：

7d：y= -0.1494x+25.414；28d：y= -0.1461x+38.395

圖 6 混凝土 1h 后加水量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

由上述公式可知，初始加水量達(dá)到 10kg/m3時(shí)，混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度已不符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求；1h 后坍落度為 170mm 時(shí)，加水量達(dá)到 30kg/m3時(shí)，混凝土 28d抗壓強(qiáng)度已不符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

2 現(xiàn)場實(shí)體回彈

當(dāng)天選取相同上述試驗(yàn)配合比兩個(gè)方量較大、運(yùn)距相近的工程澆筑混凝土（其中 a 工地正常澆筑，b 工地經(jīng)交涉還有偷偷加水現(xiàn)象）進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤及后期主體回彈實(shí)測，結(jié)果見表 5。

表 5 現(xiàn)場回彈結(jié)果

兩工地拆模及養(yǎng)護(hù)時(shí)間幾乎相同，a 工地拆模后觀測混凝土表面正常，b 工地拆模后觀測混凝土表面水波紋較多、柱角露砂。

根據(jù) JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》及回彈結(jié)果進(jìn)行測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算，結(jié)果如表5所示。二次加水容易造成混凝土中水泥石內(nèi)部空間增大，多余的水蒸發(fā)后便形成孔隙，這種孔隙的增多，則無疑成為混凝土強(qiáng)度降低的主要根源[3]，同時(shí)還容易造成抗碳化性能下降，其換算強(qiáng)度相差 5.3MPa。通過試驗(yàn)研究和實(shí)體回彈驗(yàn)證，將數(shù)據(jù)結(jié)果、現(xiàn)場加水圖片交于 b 工地項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及相關(guān)技術(shù)人員并進(jìn)行技術(shù)交流后，對(duì)方深刻了解二次加水的危害，后期 b 工地現(xiàn)場混凝土澆筑二次加水現(xiàn)象幾乎沒有。

3 預(yù)防二次加水措施

3.1 管理措施

管理工作貫穿于混凝土全壽命周期，也是預(yù)防二次加水現(xiàn)象最重要的環(huán)節(jié)。

3.1.1 現(xiàn)場管理

首先現(xiàn)場技術(shù)管理人員對(duì)于現(xiàn)場混凝土坍落度不符合設(shè)計(jì)施工要求時(shí)，可以要求混凝土技術(shù)人員進(jìn)行減水劑調(diào)整或退料，嚴(yán)禁現(xiàn)場二次加水。其次圍繞混凝土相關(guān)的所有管理技術(shù)人員及施工作業(yè)人員加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)知識(shí)培訓(xùn)并讓其高度認(rèn)知二次加水對(duì)混凝土質(zhì)量的危害。最后在施工質(zhì)量會(huì)議上明文規(guī)定二次加水相關(guān)懲罰獎(jiǎng)勵(lì)制度并責(zé)任到人，給予被舉報(bào)者及相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行現(xiàn)金懲罰、任何舉報(bào)人均有獎(jiǎng)勵(lì)（此措施已在幾個(gè)工程中應(yīng)用，效果顯著）。

3.1.2 攪拌站管理

攪拌站加強(qiáng)站內(nèi)從業(yè)人員的質(zhì)量管理工作，定期給站內(nèi)所有員工進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量培訓(xùn)，提高攪拌車司機(jī)、泵工、技術(shù)人員的質(zhì)量意識(shí)，不應(yīng)為加快卸料、泵送速度而置混凝土質(zhì)量不顧，嚴(yán)禁擅自加水或放縱工地作業(yè)人員加水。對(duì)于施工現(xiàn)場二次加水現(xiàn)象，攪拌站所有員工應(yīng)予以勸告并制止，并及時(shí)報(bào)告攪拌站質(zhì)量管理部門，質(zhì)量管理部門應(yīng)及時(shí)與現(xiàn)場施工單位進(jìn)行溝通，避免類似現(xiàn)象的發(fā)生[4]。

3.2 技術(shù)措施

筆者根據(jù)多年工作中遇到導(dǎo)致項(xiàng)目工程混凝土澆筑現(xiàn)場坍落度過小問題原因分析（排除外加劑自身原因）總結(jié)如下：原材料變化（包括膠凝材料）占 80%、人為原因（生產(chǎn)中原材料含水率測不準(zhǔn)或不測，靠經(jīng)驗(yàn)）占18%、設(shè)備原因 2%（攪拌樓設(shè)備計(jì)量不準(zhǔn)）。

3.2.1 混凝土外加劑摻量的確定

原材料性能的變化是引起外加劑摻量變化的主要原因。一般情況下在外加劑批量進(jìn)入混凝土攪拌站時(shí)，技術(shù)人員只進(jìn)行常規(guī)的凈漿、密度或固含量試驗(yàn)來確定外加劑質(zhì)量是否符合要求，往往忽略了外加劑與現(xiàn)有原材料的適應(yīng)性問題，從而生產(chǎn)技術(shù)管理人員經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，外加劑合格則混凝土配合比中外加劑摻量無需調(diào)整。同樣其余原材料進(jìn)廠，也只做其相關(guān)性能檢測，技術(shù)人員未意識(shí)到原材料的部分性能變化或幾種原材料性能的變化耦合作用下會(huì)導(dǎo)致混凝土中外加劑摻量的改變。所以要求攪拌站混凝土技術(shù)人員對(duì)于任何一種原材料進(jìn)廠，均需進(jìn)行混凝土試配，確定外加劑的合理摻量。

3.2.2 原材料生產(chǎn)含水率的確定

混凝土生產(chǎn)過程中，原材料的含水率檢測至關(guān)重要，不僅直接影響混凝土配合比及強(qiáng)度，而且影響現(xiàn)場混凝土坍落度大小，所以原材料生產(chǎn)含水率的確定要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行檢測試驗(yàn)，切勿使用經(jīng)驗(yàn)確定。有條件的攪拌站，建議使用在線含水率檢測設(shè)備，這樣對(duì)于含水率的測定更加精確。

4 小結(jié)

（1）商品混凝土二次加水現(xiàn)象，不僅造成混凝土強(qiáng)度下降，而且對(duì)其耐久性（抗碳化）、表面成型均有不同程度的影響，使混凝土質(zhì)量處于不可控狀態(tài)，危害工程結(jié)構(gòu)安全。

（2）由于近年經(jīng)濟(jì)下行中市場無序競爭和質(zhì)量監(jiān)管滯后的原因，商品混凝土正向劣質(zhì)化趨勢發(fā)展，在此，筆者希望所有混凝土相關(guān)管理技術(shù)人員齊心協(xié)力、共同配合，杜絕現(xiàn)場二次加水現(xiàn)象的發(fā)生，為混凝土行業(yè)健康發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

[1] GB/T 50080—2016．普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[2] GB/T 50081—2002．普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[3] 李和光．二次加水對(duì)混凝土性能的影響[J]．低溫建筑技術(shù)，1993(2)∶ 14-15．

[4] 陳永全．商品混凝土加水現(xiàn)象簡析[J]．江西建材，2014(19)∶ 74．

［通訊地址］江蘇省徐州市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)大黃山鎮(zhèn)誠意大道（221131）

張盛（1985—），男，工程師，一級(jí)建造師，供職于江蘇誠意工程技術(shù)研究院。