隨著我國橋梁工程的大量修建,并向大跨度、海洋環境等方向發展,橋梁混凝土的耐久性引起了廣大學者、工程建設者和管理者的高度關注.橋梁混凝土自身的耐久性能對整個橋梁的服役狀態起著重要作用,因此如何加強橋梁混凝土生產質量控制,從源頭上提高混凝土的質量顯得尤為重要.
現階段橋梁混凝土生產過程中多由施工方自行拌和,部分市政工程橋梁混凝土由商混站供應.在自行拌和的過程中,橋梁混凝土的品質最終通過取樣混凝土的強度和耐久性指標來代表全過程,而橋梁混凝土整個生產過程包括原材料選擇、配合比設計、原材料和生產過程控制、現場新拌混凝土測試、混凝土施工和取樣混凝土檢測等諸多環節,并不能全部通過取樣混凝土來表征,而應該注重全過程的控制.
廣深沿江高速深圳段起自東莞深圳交界處東寶河口,終于南山區月亮灣大道,主線長30.45km\\(橋梁約占99.7%\\).設計為雙向8車道,主線行車速度100km/h.工程混凝土用量巨大,本文針對施工方自行拌和的情況\\(商混站供應在此不做討論\\),簡析現階段混凝土生產過程中的各環節易出現的問題以及其產生的根源,提出了橋梁混凝土集中拌和生產模式的解決方案,以供同行借鑒和參考.
1現階段混凝土生產普遍存在的問題
現階段施工方自行拌和的橋梁混凝土存在原材料重視不足、配合比優化不夠、生產質量控制不嚴和取樣代表性不強等問題,在一定程度上影響了橋梁混凝土的質量.下面就以上問題一一論述.
1.1原材料重視不足
目前,混凝土原材料中水泥一般為甲控材料,均為國內知名品牌,品質較為穩定.但摻合料和減水劑大多為業主方提出技術指標,施工方自主選擇材料.施工方在選擇的過程中對于原材料的保供和價格方面考慮較多,對性能指標是否優良以及穩定性考慮相對較少.實際上性能優良的原材料往往可以降低混凝土的用水量和膠材用量,其性價比更有優勢,更為重要的可提高混凝土的耐久性.
在施工過程中,砂石料級配、粉煤灰的細度、燒失量和含碳量、減水劑固含量和減水率等的波動對混凝土性能影響響應遲鈍.這些指標存有波動時,雖能滿足技術指標要求,但是其對混凝土的品質有較大影響[1].
另外,大方量混凝土施工過程中原材料的儲備、檢測和施工工期存在矛盾,往往前兩者讓步于施工工期.
1.2生產質量控制不嚴
混凝土拌和生產過程中,施工配合比在理論上應根據理論配合比在考慮砂、石料含水率的基礎上進行調整得出,但實際生產過程中是根據達到實驗室試配的坍落度來實現的,至于實際混凝土中的用水量嚴格意義上來說是未知的[2].混凝土中水與膠凝材料發生水化反應是形成強度的重要因素之一,水在拌和物中以游離形式存在是保證和易性、滿足施工性能的關鍵.參與水化的用水量\\(水灰比\\)的多少決定混凝土的強度及耐久性\\(抗滲透性、碳化性、收縮性、抗凍性等\\);游離形式水的多少直接影響和易性,對施工工藝性能有很重要的作用.混凝土的用水量既反映水灰比的大小,又反映漿骨比的大小,因此有效地控制混凝土的單位用水量具有實際意義[3,4].
\\(1\\)砂石料含水率的影響.砂、石料的含水率本身存在著不均勻,如面層的含水率和堆場里面有較大差別,同時受雨天影響較大.而砂的含水率對混凝土的實際用水量影響較大,在泵送混凝土中,相差1%的含水率往往用水量相差7~8kg.
\\(2\\)原材料波動的影響.如混凝土實驗室試拌時減水劑的減水率為30%,而施工時減水劑的減水率為28%,同樣都滿足高性能減水劑的要求,但是這種細微的變化就會導致混凝土中用水量的變化.關于減水劑還有含固量的變化、引氣的變化.同理,砂石級配\\(砂的細度模數\\)、粉煤灰的細度、需水量比和燒失量的波動均會影響混凝土的用水量.當這些因素協同變化的時候,可能會造成用水量較大的波動.
\\(3\\)攪拌設備的影響.實驗室試配時使用的攪拌機與現場拌和的攪拌設備存在差異,實驗室一般為單軸攪拌機,而現場多為雙軸攪拌機,在相同配合比情況下拌和出來的新拌混凝土的工作性能也存在一定的差別,如達到相同的坍落度,兩者的用水量存在差別.
\\(4\\)施工設備的影響.現場施工過程中,由于泵送設備的泵送能力不同,有些較好設備在現場坍落度為160mm左右就能泵送,有些可能需達到180mm,甚至是200mm以上才能泵送,如在實驗室試配過程中對此考慮不足也會造成對混凝土質量的影響.
1.3取樣代表性不強
在上節論述的情況下,往往會造成混凝土強度和耐久性指標不能滿足要求,但實際情況往往由于取樣時會偏向于取坍落度較小的留樣,不能完全代表整個混凝土生產情況.
2管理解決方案
針對以上出現的問題,筆者提出了設立單獨拌和站集中拌和的解決方案.混凝土集中拌制曾在國內某些橋梁工程中采用過,其模式為由商混站購買原材料、拌制混凝土供應給各個標段.該模式主要有兩個弊端,其一,由于原材料由商混站提供,其品質往往不太理想;其二,混凝土生產過程中為了降低成本,往往施工過程中自行調整配合比,與報批的配合比存在較大差別.考慮到上述問題的根源為商混站與混凝土生產過程存在利益關系,在此基礎上將兩者剝離,商混站成為來料加工廠,只負責本工程混凝土的生產,業主付給其加工費.同時,對商混站的生產管理提出嚴格要求,尤其將生產過程中的標準差控制水平作為商混站選擇的一個重要依據,同時要求其自動記錄所有混凝土生產過程中的配合比參數,便于隨時抽查.
該模式具有以下幾個優點.
\\(1\\)剝離利益關系、提高原材料質量.由于拌和站與混凝土成本沒有了直接關系,不會因為降低成本而考慮原材料和配合比.這樣業主就可加大原材料甲控范圍,將混凝土原材料甲控范圍由原來的水泥擴大到砂石料、摻合料和外加劑,這樣可有效提高原材料質量,為混凝土質量提供源頭上的保障.同時,由于所有標段的原材料相同,為統一設計配合比提供了基礎.現階段各個標段設計配合比時,往往存在對橋梁混凝土配合比設計理念的理解不同,在摻合料的應用、膠材用量上存在一定的差別.如某橋梁混凝土配合比設計時從樁基、承臺到墩身,均采用60% P.Ⅱ水泥+20%粉煤灰+20%礦粉,該膠材比例沒有考慮不同結構的特點,對粉煤灰和礦粉對混凝土的工作性能和耐久性能的影響考慮,較為模糊.再如,配合比設計過程中對混凝土的耐久性考慮相對較少,在可摻入50%摻合料時往往只摻入40%,僅為在離散情況下強度能夠達到設計要求.配合比統一設計可緩解這一問題,同時便于配合比的優化.
\\(2\\)提高控制水平.由于拌和站在混凝土生產、運輸、泵送設備方面有著豐富的經驗,建立有完整的質量保證體系和嚴格的管理制度,同時招投標時對拌和站生產控制水平提出了高要求,這有利于降低混凝土的標準偏差,提高混凝土的勻質性.由于標準偏差的降低,可降低混凝土的試配強度,繼而可降低混凝土的膠材用量或為膠材比例的調整提供更大的空間,便于提高混凝土的抗開裂性能.
\\(3\\)提高拌和能力.由于混凝土的集中拌制,將原來的各個標段建立拌和站變為了集中建立1~2個拌和能力更大的拌和站,提高拌和能力.現階段橋梁施工過程中,超大體積混凝土\\(主橋承臺\\)方量大,施工單位建拌和站往往不能滿足澆筑時間要求,導致大體積混凝土澆筑時間過長\\(超過48h\\),在一定程度上影響混凝土質量,如采用集中拌和,可提高拌和能力,大大縮短澆筑時間.同時,這些超大構件施工完成后,澆筑小構件時施工單位拌和站往往又存在拌和能力富余,導致拌和樓使用率降低,如集中拌和,可為其他標段提供混凝土,提高了拌和樓使用率.
\\(4\\)降低投入.采用混凝土集中攪拌方式,有利于節約混凝土攪拌設備及材料堆場的投資,避免重復投資,同時可大大節約臨時土地資源和資金投入.按一個標段建一個攪拌站平均占地25畝\\(1畝=666.7m2,下同\\)計算,4個標段需占地100畝土地,如采用集中拌和,則只需40畝土地即可.按某橋梁工程60萬m3混凝土計算,集中拌和需要投入資金約3 000萬元,如4個標段均建立拌和站,約投入資金約6 000萬元,經濟效益十分可觀.另外,運營的人力和維修成本也可相應降低.
3結語
采取設立單獨拌和站集中拌和,可提高混凝土生產控制水平、混凝土勻質性,提高拌和樓使用率和降低資金投入,有效避免現階段橋梁混凝土生產質量控制存在的問題,但其也存在著繁忙施工期混凝土供應、混凝土質量認定等問題,還需要進一步探索.
參考文獻:
[1] 楊華舒,鄧學會,朱芝典.用配合比分析方法控制混凝土工程的質量[J].云南工學院學報,1994,10\\(1\\):54-59.
[2] 李玉琳,廉慧珍.加強施工質量的過程控制 [J].建筑技術,2009,40\\(5\\):429-431.
[3] 廉慧珍,李玉琳.當前混凝土配合比"設計"存在的問題[J].混凝土,2009,\\(3\\):1-5.
[4] 喬志偉.混凝土質量控制及防護措施[J].公路,2008,\\(2\\):58-61
