工业工程硕士论文谈商品混凝土生产及应用

　　这篇工业工程硕士论文发表了商品混凝土生产及应用，商品混凝土的应用让更多的精品工程出现了，论文对商品混凝土在工程建设中的三个质量环节进行了探讨，对混凝土的混合比设计进行了分析，找到性比价较高的主材，完成生产输送工作。

　　摘要:随着我国建筑市场的发展，商品混凝土得到了日益广泛的应用，本文从混凝土设计、生产输送、养护评定这几方面来浅谈商品混凝土的生产及应用，以便商品混凝土质量得到更好的保障。

　　关键词:工业工程硕士论文,商品混凝土,配合比设计,生产输送,养护评定

　　商品混凝土是由水泥、骨料、水及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等按一定比例组成，由专门生产混凝土的公司经计量、拌制后出售，通常采用罐车在规定的时间内运到施工现场并泵送至作业面，再由施工单位进行浇筑和养护。

　　1目的及意义

　　随着商品混凝土的推广应用，其质量越来越受到关注，特别是GB/T19001-2008/ISO9001∶2008质量体系认证的引入，使得全面、全过程、全员参与的商品混凝土质量管理体系为商品混凝土的交付、施工质量管理提供了理论依据，共同完成建造精品工程的目标。

　　2概述

　　混凝土工厂化的集中生产，具有促进工程进度、保证工程质量及减少城市污染的作用，但在实际工作中也存在不少问题，如坍落度不稳定、堵泵、开裂、强度验收不合格等问题，笔者在长期工程质量监督管理实践中，对商品混凝土在工程建设中应把握的三个质量环节进行了初步研究及探讨，现简述如下，不当之处，望予以指正。

　　3配合比设计

　　首先应根据需设计的混凝土抗压(折)强度、抗渗等级等要求，到各原材料厂家进行现场取样检测，了解各种原材料的检测数据及对应的规格型号，找到性价比较高的主材(水泥、砂石等)，然后根据主材特性筛选与之适应性较好且性价比较高的外加剂(减水剂、膨胀剂等)，接着按以下步骤进行配合比设计。(1)配合比计算。确定混凝土配制强度的时候关键是按JGJ55-2011《混凝土配合比设计规程》中表4.0.2规定或近1～3月同一品种、同一强度资料来确定σ(混凝土强度标准差)，标准差反应的是混凝土质量的离散性，也可以说均匀度，间接反应了生产管理的水平。另外如何计算混凝土水胶比也很重要，水胶比的计算公式中参数较多，关键是胶凝材料28d胶砂抗压强度值(fb)的计算，其中确定各种矿物掺合料的最佳掺量值时需进行混凝土的凝结时间、各种胶凝材料的质量等级以及与外加剂的适应性试验。混凝土基准用水量的选择可以采用查表值、经验值与试验相结合，确定外加剂的用量之前需确定外加剂的掺量，外加剂的掺量可通过外加剂厂家的推荐掺量结合减水率试验来确定，确定过程中需进行泌水率比、含气量、坍落度增加值、坍落度保留值及凝结时间差试验，试验满足设计、生产、施工要求后，根据外加剂的减水率来计算出单方配合比用水量。砂率应根据骨料技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定，当缺乏历史资料时，可通过查表及现场泵送试验确定，砂率确定后可根据设计要求分别采用质量法或体积法计算出砂石在配合比中的各自用量。有特殊要求的混凝土(抗渗、抗冻、高强、大体积等)配合比需符合规范中的原材料质量及最小用量等要求。(2)试配调整确定。试配之前准备足够试验用量的砂石，并将其处理至饱和面干，试验搅拌方法尽量与生产相近，试验前需用砂浆将搅拌机充分湿润，试拌采用三个配合比，其中一个是计算配合比，另外两个配合比只是在计算配合比的基础上，用水量不变将水胶比分别增加和减少0.05，同时砂率增加和减少1%，后将三次试验拌合物分别成型2组，标准养护至7d、28d或设计规定龄期。根据三次试拌混凝土试压强度结果，绘制强度与胶水比的线性关系图或采用插值法确定略大于配制强度对应的胶水比，然后根据选定的胶水比逐一计算调整其它材料的试验室配合比用量。接着按照调整后的配合比再次试拌，试拌后实测拌合物的表观密度，若实测表观密度与计算表观密度之差的绝对值不超过计算值的2%时，试验室配合比可保持不变，当超过2%时，应将试验室配合比的各种材料用量分别乘以实测表观密度后除以计算表观密度，从而得到最后的试验室配合比。

　　4生产输送

　　(1)原材料检测确认、混凝土配合比的输入及调整。生产前，交待铲车司机砂石规格在堆场与备料仓的对应关系及下雨天铲斗需抬高等事项，试验室每天对所用原材料规格在堆场及备料仓堆放情况及铲运方式进行检查，同时试验人员(下雨天加大频率)检测砂的含水率、细度模数等，每批次进场的胶凝材料与外加剂的适应性也要通过净浆来检测，通过掺量和用量的变化来保证混凝土工作性能的稳定性，试验室主任根据进场原材料的目测或检测数据出具“混凝土生产配合比调整通知单”，并将混凝土配合比数据输入计算机配料系统，确保无误后方可搅拌生产。(2)计量与搅拌。生产时应严格按输入计算机中的混凝土配合比进行计量，试验人员要始终关注显示屏下料情况及误差，误差超标报警后需立即对调试栏中落差进行调整，并每天上报电脑中的生产方量及材料消耗情况，试验室主任每天不定期抽查误差值的情况，若材料入库量与出库量误差超标时要求机修重新校称，正常情况下要求生产部每月校称一次，同时每年邀请计量所校称一次，搅拌时间需从全部材料投完算起每盘搅拌时间不得低于30s，在配制C50以上强度等级的混凝土或采用引气剂、膨胀剂、防水剂时应相应增加搅拌时间。(3)看料与调整。试验人员需观察每盘混凝土下料前的搅拌电流(梁板料通常在25左右、楼梯料通常在28左右)及混凝土在罐车进料斗中的流动情况，看料中出现以下情况需对生产配合比进行调整，并及时填写记录:①骨料含水率的变化。生产过程中一般每一个工作班测定骨料含水率不应少于一次，当含水率有显著变化时，应增加测定次数，依据检测结果及时调整;②混凝土坍落度损失的变化。由于运输时间、气候变化等常常会造成混凝土坍落度损失发生变化。运输时间长、气候干燥，坍落度损失就大;反之坍落度损失就小。当出现这种变化时，应调整出厂坍落度，常用的方法是在保证混凝土水灰比不变的情况下调整用水量和外加剂;③现场施工需要。施工现场由于浇筑部位不同，对混凝土坍落度要求也不一样，例如整个楼层整体浇筑时，剪力墙和立柱的坍落度要比梁板大;施工因泵送距离缩短可适当减少坍落度;楼梯、汽车坡道、斜屋面所用混凝土坍落度一般要求较小等。后两项工作现场试验员的及时反馈，同时也要配合和督促施工单位做好预拌混凝土的交货检验签认工作，督促施工单位不得向混凝土中任意加水，督促施工单位做好预拌混凝土的接收工作，防止混凝土等候的时间过长或不同强度等级的混凝土浇错结构部位。(4)调度与运输。调度员在接到生产任务时，讲话应口齿清晰、态度和蔼，接听客户电话过程中，一定要详细问清以下事项:工程名称、施工单位、施工地点、混凝土强度等级(抗渗、抗冻、微膨胀)、输送方式(泵送、塔吊)、浇筑部位(基础、梁板、墙柱、构件等)、浇筑时间、是否需用泵车、联系方式、联系人等，并及时记录在生产任务计划表中，当方量较大时，应及时通知材料人员落实材料的储备，遇高强度等级或特殊要求混凝土任务时，还应通知试验室主任，做好生产配合比的落实情况。混凝土的生产、运输和浇筑是一个连续的过程，这几个环节密切相连，在这个过程中应保证混凝土质量始终处于受控状态，调度人员在生产前应熟悉运输路线、运输时间以及施工过程中的天气状况，并根据第一车反馈回来的信息，确定是否需要调整混凝土的工作性能及发车频率，保证混凝土连续浇筑，司机接料前车内积水必须倒净，出厂前认真细看《预拌混凝土发货单》内容，核实工程名称、施工部位、泵车编号、强度等级等，如有疑问及时与有关人员沟通，确保混凝土准备无误的送到交货地点，运输中管体转速每分钟保持在3～5转，严禁随意向车内混凝土加水，如要调整需通知质检人员进行，为保证混凝土的匀质性，每车卸料中途需快速转动罐体2min左右，特别是超过10方的罐车，卸料完成后冲斗水禁止排入泵送接料斗中。(5)堵管问题的分析与预防措施。商品混凝土在泵送过程中出现堵管会造成生产施工时间延长、混凝土浪费及设备损耗加大等不利影响，有时还会引起质量事故，而其原因主要是设备使用维护不当、混凝土自身原因导致，下面就这两方面问题谈下预防措施:①设备的使用及维护。在安排泵送前，应到现场观察地形、水平距离及垂直高度等泵送条件，管道的布置应尽可能短，弯、锥管尽可能少，弯管角度尽可能大，泵出口锥管处，不许直接接弯管，至少应接入5米以上的直管后再接弯管，高层泵送时水平管路长度不小于垂直管路的15%，以减少输送阻力及停机倒流;保证各管卡接头处的可靠密封，以免漏浆;泵送前先用一定量的水湿润管道内壁，再泵送适量砂浆润管，泵送砂浆前一定要将料斗和管中的水放干，润管砂浆应按0.25方/100米计算，搅拌主机、料斗约需0.2方砂浆，管道长度低于150m时，用1∶2的水泥砂浆，大于150m时，用1∶1的水泥砂浆，泵送过程中环境温度32℃以上时，加上太阳直射，输送管管壁温度可达70℃以上，使混凝土极易出现水分蒸发，特别是壁管的润滑膜损坏，托浮力下降，应用草袋、布袋等吸水后将输送管覆盖起来，并及时浇水降温，保持泵送的连续性，停歇时间不得超过30min，泵送完成后需将料斗及泵管彻底清洗干净;开始泵送时，应处于慢速，泵送正常时转入正常速度，不能一味图快，盲目增加泵送压力及排量，当混凝土供应不及时时，宁可降低泵送速度也要保持连续泵送，料斗内混凝土务必在搅拌轴中线以上，料斗格栅上不应堆满混凝土，停顿时料斗要保留足够混凝土，每隔一段时间各做两个冲程防止混凝土离析，操作人员要随时注意泵送压力、油温、输送管的情况，出现异常立即停止泵送，查明并解决问题后再恢复。由于搅拌罐车滚筒内搅拌叶片磨损造成部分粗骨料下沉到底部，因此叶片磨损严重时要及时更换;泵车活塞的唇边磨损到一定程度时，应更换活塞，混凝土缸出口部位磨损较快，磨损到一定程度时，应更换输送缸;切割环和眼镜板磨损严重时，间隙过大应调节摆臂上的调节螺母，使橡胶弹簧保持一定的预紧力，特别严重时应更换切割环和眼镜板;应定时检查阀窗的情况，关紧阀窗及时更换密封圈;应时常检查阀箱盖与阀箱体、料斗与阀箱体间的石棉垫，破损后及时更换，更换时用白铅油加以密封;泵送高强或高层混凝土前要保证蓄能器内部氮气的充足。以上设备使用和维护的各个环节注意事项及预防措施如果落实不到位均可能造成堵管的事情发生;②混凝土工作性能的控制。粗集料采用连续级配，针片状颗粒含量不宜大于10%，最大粒径与输送管径之比:泵送高度50m以下时，碎石不宜大于1∶3，卵石不宜大于1∶2.5;泵送高度在50～100m时，宜在1∶3～1∶4;泵送高度大于100m时，宜在1∶4～1∶5。细集料采用中砂，通过0.315mm筛孔的砂不应小于15%，砂率不宜太低，一般情况下宜采用40%～45%，大粒径粗集料的含量不宜过高;胶凝材料起胶结和润滑作用，其中水泥的用量存在一个最佳值，用量过少，影响混凝土的吸入性能，用量过大增加混凝土的黏性;选择与水泥适应性好的泵送剂，每批次进场的胶凝材料与外加剂的适应性都需通过净浆来检测，通过掺量和用量的变化来保证混凝土坍落度、扩展度、和易性的稳定，泵送混凝土坍落度控制在180±30mm比较合适，泵送过程中的输送阻力随着坍落度的增加而减少，但坍落度过大泵送时，由于泵送压力，浆体很快被送走，将集料滞留在泵管中，没有了浆体的润滑作用便极易造成堵管。混凝土中大的结块、长形异物(如钢筋、铁丝等)被吸入泵中造成堵泵或堵管，为了避免异物的误入必须在料斗上加设铁篦子，发现异物及时清理，使混凝土顺畅吸入，掺入一定量纤维(聚丙烯纤维、钢纤维等)的混凝土，需将混凝土搅拌时间延长20s左右，可减少纤维搅拌不匀造成混凝土结块及堵管现场出现的几率。

　　5养护评定

　　(1)商品混凝土的湿养护。混凝土内部的裂纹是一个从小到大，从不可见的裂纹到可见裂缝的过程，因此控制不可见裂纹是提高混凝土抗裂的重点。混凝土中也包含大量的空隙，影响抗渗性的是由100nm以上的毛细孔隙造成的，合理控制毛细孔及微裂缝的生成，就能够有效控制混凝土的抗渗性能，由此可见要提高混凝土的耐久性，就是要提高混凝土的抗渗性和抗裂性，大量的试验和生产实践表明采取合理的配合比以及施工后续的良好湿养护措施，可控制毛细孔及微裂缝的生成。实际生产和经验表明:商品混凝土3d抗压强度约为28d抗压强度的45%左右、7d抗压强度约为28d抗压强度的70%左右，所以混凝土浇筑完成后前7d的湿养护是很重要的，而前3d的湿养护尤为重要，前3d若不失水，对混凝土浇水保湿至7d时，能有效减少早期缺陷，而养护第一天则是混凝土养护期间最为关键的，因此采用塑料薄膜养护的混凝土第一天一定不要破坏薄膜，如果为了进一步提高混凝土表面的平整度及密实度，可不盖薄膜而必须对混凝土表面进行二次抹压，二次抹压的三个主要作用:一是尽量消除混凝土表面所产生的各种缺陷，二是通过抹压来提高混凝土表面的平整度及密实度，三是表面密实度提高后，能有效阻止并减缓混凝土内水分迁移蒸发的速度，从而提高混凝土的抗裂性能，但在二次抹压工艺中用手工抹压不仅效率低、力度不够，当缺陷由表及里发展较深时，将很难消除，因此二次抹压建议使用圆盘式抹光机。墩柱、剪力墙建议3d后拆模，拆模后可用薄膜缠绕养护，但必须浇水使其与混凝土表面密贴，如采用晒水养护，则最少需养护7d，根据空气湿度情况，晒水间隔时间以混凝土表面保持湿润为准，但以上方法会影响模板周转，增加养护人员，污水到处流，不利于现场管理，因此还可采用混凝土养护剂养护法，将养护剂喷涂到拆模后的混凝土表面，使得混凝土内部的水分不致蒸发散失，但使用养护剂前需待混凝土表面水渍刚消失时立即喷涂。(2)商品混凝土强度检验评定。商品混凝土质量检验分为出厂检验和交货检验，出厂检验的取样和试验工作由供方承担，交货检验的取样和试验工作由需方承担，但需方不具备试验和人员的技术资质时，供需双方可协商确定，并委托有检验资质的单位承担，并应在合同中予以明确，交货检验的试验结果应在试验结束后10d内通知供方，商品混凝土的质量验收应以交货检验结果作为依据。出厂检验时每100盘相同配合比的混凝土取样不少于一次，每个工作班不足100盘按100盘计，每次取样至少进行一组试验，交货检验也按以上要求取样检验，但对房屋建筑，同一楼层同一配合比的混凝土取样不少于一次，坍落度检验的取样频率与强度检验相同。混凝土强度评定分为统计方法或非统计方法，样品容量小于10组时，采用非统计方法评定，样品容量不少于10组时，采用统计方法评定。由于商品混凝土只能以半成品的形式进入工地，其强度的形成还与施工条件有关，而且从各种不同的角度，检测方法及检测目的不同，混凝土强度检验的形式分为五种:①标准养护试件作为检验批强度验收的依据;②同条件养护试件作为实体强度验收的依据;③回弹-取芯强度作为实体强度及推定强度复核、校准依据;④非破损检测推定强度作为非正常验收的依据;⑤同条件养护试件强度作为施工工艺控制的依据。混凝土强度的增长在很大程度上取决于养护时环境条件，因此需方应及时将交货检验取样的混凝土试块送至标准养护室进行标准养护，并严格按规范要求加强同条件养护试件的取样制作、维护、记温及累计工作，确保同条件养护试件强度具有可靠的代表性，故加强结构实体的保湿养护，对确保工程质量、减少非正常验收带来的麻烦尤为重要。

　　6结论

　　(1)商品混凝土配合比设计是混凝土质量控制的关键，好的配合比应该是在满足规范、工程设计及生产施工的需要的基础上，找到性价比较高的主材(水泥、砂石等)，然后根据主材特性筛选与之适应性较好且性价比较高的外加剂(减水剂、膨胀剂等)，经过计算试验及实际生产施工得到的。(2)商品混凝土生产及使用过程中，原材料检测确认、混凝土配合比的输入及调整、计量与搅拌、看料与调整、调度与运输、堵管问题的分析与预防，这五个方面的工作不只是试验室的工作，需要商品混凝土公司的采购部、生产部等部门的共同努力才能做好。(3)商品混凝土只能以半成品的形式进入工地，其强度和耐久性的形成与施工方有很大的关系，因此施工方不仅要做好交货检验，同时要做好同条件养护试件取样制作、维护、记温及累计工作，所谓同条件就是实际施工时按照设计及规范要求进行钢筋制作绑扎、模板支架(预埋件)安装、混凝土振捣收面及养护，只有这样才能共同完成建造精品工程的目标。

　　参考文献

　　[1]龚洛书.混凝土使用手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社，1996，1.

　　[2]冯乃谦.混凝土大全(第二版)[M].北京:科学出版社，2005，4.

　　[3]舒怀珠.商品混凝土实用技术(第一版)[M].北京:中国建材工业出版社，2013，4.

　　[4]杨绍林.预拌混凝土生产企业管理实用手册(第一版)[M].北京:中国建材工业出版社，2008，7.

　　作者：武龙辉 刘桂平 彭雪松 黄沙 单位：江西省建筑材料工业科学研究设计院 吉安民辉新型材料有限公司

　　推荐阅读：《数字石油和化工》(月刊)创刊于2003年，由中国化工情报信息协会主办。读者对象为政府部门主管、石油和化工企业的总经理、信息化决策主管、自控部门负责人、项目技术人员、仪器仪表车间主任、IT服务厂商和自动化仪器表厂商等。