混凝土澆筑前預(yù)測(cè)后期強(qiáng)度施工技術(shù)研究與應(yīng)用

王永光 中建八局第四建設(shè)有限公司

1 前言

云谷二期海尚府項(xiàng)目位于青島市嶗山區(qū)海爾路1號(hào)，株洲路以北，規(guī)劃海爾六路以西，太平洋大道以南，海爾工業(yè)園區(qū)內(nèi)。總建筑面積約224294.29m2，結(jié)構(gòu)類型為框剪結(jié)構(gòu)和裝配式結(jié)構(gòu)，主要建設(shè)內(nèi)容包括：

（1）人才公寓：5#樓（28層）、6#樓（28層）；

（2）裝配式住宅：7#樓（25層）、8#樓（25層）、9#樓（22層）、10#樓（22層）、16#樓（25層）、17#樓（25層）、18#樓（24層）；

（3）花園洋房：11#樓（8層）、12#樓（7層）、13#樓（9層）、14#樓（8層）、15#樓（11層）；

（4）鄰里中心：19#樓（3層）；

（5）地下2層局部地下1層車庫（含部分人防車庫）。

其中，A 地塊的11#、12#、14#、16#、17#樓和B 地塊的5#樓-10#樓為一期工程；A 地塊的13#、15#、18#、19#樓為二期工程。

本工程混凝土用量約70000m3，若出現(xiàn)混凝土后期強(qiáng)度不足的質(zhì)量問題，后果將十分嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)聲譽(yù)損失無比巨大，現(xiàn)階段混凝土強(qiáng)度事前預(yù)測(cè)存在的問題主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

（1）混凝土強(qiáng)度是混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)，都直接影響混凝土后期強(qiáng)度的因素，可見配合比是影響混凝土后期強(qiáng)度最主要的因素。

（2）目前國內(nèi)建筑工程普遍采用商品混凝土，混凝土進(jìn)場(chǎng)后施工單位只能通過商品混凝土攪拌站提供的單據(jù)核對(duì)配合比，無法檢測(cè)混凝土的實(shí)際配合比，無法利用大數(shù)據(jù)推定混凝土的后期強(qiáng)度，無法降低出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度不合格質(zhì)量事故的概率。

為此本文對(duì)混凝土澆筑前預(yù)測(cè)后期強(qiáng)度施工技術(shù)進(jìn)行了研究與應(yīng)用。將快速鑒定混凝土實(shí)際配合比和大數(shù)據(jù)推定混凝土后期強(qiáng)度兩大技術(shù)進(jìn)行集成統(tǒng)一設(shè)計(jì)，能夠快速推定混凝土后期強(qiáng)度，降低出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度不合格質(zhì)量事故的概率。

2 混凝土澆筑前預(yù)測(cè)后期強(qiáng)度施工技術(shù)工藝原理

2.1 混凝土澆筑前預(yù)測(cè)后期強(qiáng)度的施工工藝

混凝土是由膠凝材料，顆粒狀集料（也稱為骨料），水，以及少量外加劑和摻合料按一定比例配制，經(jīng)均勻攪拌，密實(shí)成型，養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人工石材。是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一。配合比即兩種或兩種以上材料進(jìn)行混合時(shí)的比例。強(qiáng)度即材料在外力作用下抵抗破壞（變形和斷裂）的能力。

圖1 混凝土澆筑前預(yù)測(cè)后期強(qiáng)度的裝置

混凝土澆筑前預(yù)測(cè)后期強(qiáng)度的施工工藝旨在設(shè)計(jì)加工一種底部框架設(shè)有4個(gè)萬向輪的方形薄鋼板焊接而成的小推車，然后再箱體底部設(shè)置振動(dòng)臺(tái)，接通電源后可進(jìn)行上下及左右振動(dòng)；儀器自上而下分別為進(jìn)料口、第一層篩漏托盤（網(wǎng)眼直徑不大于5mm）、第二層篩漏托盤（網(wǎng)眼直徑不大于1mm）和第三層實(shí)底托盤。另需輔助工具包括電子秤一臺(tái)、凈水器一臺(tái)、筆記本電腦一部、混凝土配合比軟件一份。通過稱重、振動(dòng)篩分、凈化分離、二次稱重、計(jì)算并錄入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等步驟，最終實(shí)現(xiàn)快速推定混凝土后期強(qiáng)度，降低出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度不合格質(zhì)量事故概率的功能。

儀器制作的實(shí)現(xiàn)步驟：

①儀器外框架制作。選取若干3mm厚花紋鋼板、4個(gè)萬向輪以及一定數(shù)量的方鋼管，按照設(shè)計(jì)圖紙的型式及尺寸進(jìn)行裁剪與焊接，制作成型儀器外框架。

②振動(dòng)搖擺裝置焊接。根據(jù)儀器底板尺寸及儀器工作所需的功率，選取適合的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，并將其放置在儀器底板之上，并與儀器內(nèi)上部托盤的支架進(jìn)行焊接固定。

③第一層篩漏托盤制作。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的型式及尺寸選取若干3mm 厚花紋鋼板進(jìn)行裁剪與焊接，之后用臺(tái)鉆將托盤底部鉆出直徑5mm的圓形網(wǎng)眼，網(wǎng)眼間距中到中10mm。

④第二層篩漏托盤制作。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的型式及尺寸選取若干3mm 厚花紋鋼板進(jìn)行裁剪與焊接，最后將方形網(wǎng)眼直徑不大于1mm，網(wǎng)眼間距中到中2mm 的鋼絲網(wǎng)焊接固定在底部。

⑤第三層篩漏托盤制作。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的型式及尺寸選取若干3mm 厚花紋鋼板進(jìn)行裁剪與焊接，形成第三層實(shí)底托盤。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

稱取一定量混凝土的總重?振動(dòng)篩分?凈化分離二次稱重?計(jì)算?數(shù)據(jù)分析?得出結(jié)論。

3.2 操作要點(diǎn)

①稱總重：即選取一定量的新入場(chǎng)混凝土并稱量其總重量，用于進(jìn)行檢測(cè)。

②振動(dòng)篩分：即將稱量完總重的混凝土放入到儀器內(nèi)，并通過電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)篩分將混凝土中的石子留在第一層篩漏托盤內(nèi)、將中砂留在第二層篩漏托盤內(nèi)，將水和水泥的混合物留在第三層實(shí)底托盤內(nèi)。

③凈化分離：利用凈水器將水從水與水泥的混合物中分離出來。

④二次稱重：分別稱取篩分、凈化后提取所得的石子、中砂和水的重量。

⑤計(jì)算：通過計(jì)算，總重-石子重量-中砂重量-水重量=水泥重量，求得水泥的重量。

⑥數(shù)據(jù)分析：將試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)與商混站提供的配合比以及電腦軟件內(nèi)的大數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，觀察偏差數(shù)值是否在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

⑦結(jié)論：若試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差值在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，則后期出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度不合格質(zhì)量事故的風(fēng)險(xiǎn)極小，可以進(jìn)行澆筑。若不合格則必須將混凝土進(jìn)行退場(chǎng)處理。

4 材料與設(shè)備

4.1 材料

4.1.1 預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位的確定

本工程混凝土的澆筑全部采用商品混凝土，為確保混凝土連續(xù)澆筑，必須選擇離施工現(xiàn)場(chǎng)近、交通便利、質(zhì)量穩(wěn)定、通過質(zhì)量體系認(rèn)證、服務(wù)信譽(yù)好的大型商品混凝土攪拌站。攪拌站應(yīng)具備獨(dú)立完成全部預(yù)拌混凝土的供應(yīng)能力，保證混凝土配合比不變。要求攪拌站按區(qū)優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)提供其全套商品混凝土技術(shù)保證資料。

4.1.2 混凝土原材料要求

對(duì)攪拌站使用的原材料進(jìn)行考察或直接指定廠家進(jìn)料，確保原材料符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。商品混凝土供應(yīng)單位經(jīng)監(jiān)理認(rèn)可后方可使用其產(chǎn)品。

（1）水泥

水泥應(yīng)符合GB 175—2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，水泥選用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)42.5R。最終施工水灰比和水泥用量應(yīng)以預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位報(bào)驗(yàn)并經(jīng)總包、監(jiān)理審批的混凝土配合比為準(zhǔn)。

預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位應(yīng)保留水泥廠家備案書、出廠合格證、質(zhì)量證明及復(fù)試試驗(yàn)報(bào)告等，并對(duì)其品種、等級(jí)、包裝、出廠日期等檢查驗(yàn)收，加強(qiáng)批量復(fù)試。

（2）砂

砂選用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的B 類低堿活性天然中砂，符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，其含泥量應(yīng)控制在3%以內(nèi)，細(xì)度模數(shù)為2.3～2.9，這樣可減少用水量，水泥用量也可相應(yīng)減少，可降低混凝土的溫升和減少混凝土的收縮。預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位應(yīng)保留砂試驗(yàn)報(bào)告。

（3）石子

粒徑5mm～25mm 的低堿自然連續(xù)級(jí)配機(jī)碎石，應(yīng)具有較好的和易性、較少的用水量以及較高的抗壓強(qiáng)度，能減少混凝土的收縮。按照規(guī)范的要求，含泥量應(yīng)控制在1.0%以內(nèi)，預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位應(yīng)保留碎石試驗(yàn)報(bào)告。

（4）混凝土外加劑

混凝土外加劑應(yīng)符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》，其應(yīng)用要符合GBJ 119—88《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》。使用的混凝土內(nèi)摻入外加劑時(shí)，要符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)定，并選用綠色環(huán)保型的、無污染、無毒害等并經(jīng)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的由柳州市建委備案的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品。后澆帶混凝土應(yīng)摻加適量微膨脹劑。

外加劑帶入混凝土的堿含量≤0.7kg/m3，氯離子含量0.02kg/m3～0.20kg/m3，氨含量≤0.1%，游離甲醛≤0.5g/kg，總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）≤200g/L，并要求攪拌站對(duì)混凝土放射性進(jìn)行檢測(cè)，確保混凝土安全。

預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位應(yīng)保留準(zhǔn)用證、使用說明、性能指標(biāo)、試驗(yàn)報(bào)告和復(fù)試報(bào)告。

（5）礦物摻合料

依據(jù)規(guī)定，混凝土中摻用礦物摻合料的摻量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

依據(jù)GB 50108—2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，防水混凝土摻入的粉煤灰級(jí)別不得低于二級(jí)，摻量不宜大于20%，磨細(xì)礦渣粉的摻量應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)確定。

礦物摻合料的摻量確定后，應(yīng)經(jīng)監(jiān)理審批。

預(yù)拌混凝土供應(yīng)單位應(yīng)保留礦物摻合料的出廠質(zhì)量證明文件和復(fù)試報(bào)告。

（6）混凝土原材料計(jì)量誤差要求

按照GB 50164—2011《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》及合同的要求，混凝土原材料計(jì)量要準(zhǔn)確，稱量的允許偏差不應(yīng)超過下列限值。

表1 混凝土原材料計(jì)量偏差值

4.2 設(shè)備

①小輪：儀器底部設(shè)有4 個(gè)萬向輪，用于水平移動(dòng)，方便運(yùn)輸。

②儀器框架：外殼采用3mm后花紋鋼板焊接而成，堅(jiān)固耐用，儀器頂部設(shè)置外大內(nèi)小的喇叭形進(jìn)料口，便于試驗(yàn)混凝土的投放。

③振動(dòng)臺(tái)：儀器底部設(shè)置電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)儀器進(jìn)行振動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)加快分離混凝土中石子、中砂和水、水泥混合物的效果。

④第一層篩漏托盤：圓形網(wǎng)眼直徑不大于5mm，網(wǎng)眼間距中到中10mm，可以將粒徑大于5mm的粗骨料即石子保留在第一層托盤內(nèi)，剩余粒徑較小的材料漏至第一層托盤內(nèi)。

⑤第二層篩漏托盤：方形網(wǎng)眼直徑不大于1mm，網(wǎng)眼間距中到中2mm,可以將粒徑大于1mm 的細(xì)骨料即中砂保留在第二層托盤內(nèi)，剩余水和水泥的混合料漏至第三層托盤內(nèi)。

⑥電子秤：用于精確稱量試驗(yàn)材料的重量。

⑦凈水器：用于將水從水與水泥的混合料中分離出來。

⑧電腦及大數(shù)據(jù)軟件：用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄入、存儲(chǔ)及比較分析。

5 效益分析

以云谷二期海尚府項(xiàng)目5#-10#樓為例，總建筑面積約7.5萬平方米，混凝土總量約2萬立方米。采用本混凝土澆筑前預(yù)測(cè)后期強(qiáng)度的施工技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)將新入場(chǎng)的商品混凝土快速篩分成石子、中砂、水等原材料；可實(shí)現(xiàn)快速判斷混凝土原材石子和中砂的質(zhì)量是否有重大缺陷。可實(shí)現(xiàn)快速檢驗(yàn)新入場(chǎng)的商品混凝土配合比是否正確；可實(shí)現(xiàn)快速推定混凝土后期強(qiáng)度是否合格，避免出現(xiàn)重大質(zhì)量事故，具有規(guī)避較高經(jīng)濟(jì)損失的能力。

6 結(jié)束語

將快速鑒定混凝土實(shí)際配合比和大數(shù)據(jù)推定混凝土后期強(qiáng)度兩大技術(shù)進(jìn)行集成統(tǒng)一設(shè)計(jì)，能夠快速推定混凝土后期強(qiáng)度，降低出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度不合格質(zhì)量事故的概率，得到了各參建單位及相關(guān)政府主管部門的一致認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)，并通過觀摩交流的形式，被建設(shè)單位及政府主管部門推廣應(yīng)用至其他類似的在建項(xiàng)目中，展現(xiàn)了本項(xiàng)目的良好形象，為公司創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。