引起预拌水泥混凝土强度异常波动的4大因素及对策

引起预拌水泥混凝土强度异常波动的4大因素及对策
目录
1.序言 (1)
2.混凝土强度概念 (2)
3.混凝土强度施工中遇到的主要影响因素 (2)
3.1.水泥强度 (2)
3.2.粗细骨料 (3)
3.3.水灰比例 (3)
3. 4.施工技术 (4)
4. 5.养护质量 (4)
4.引起预拌水泥混凝土强度异常波动的4大因素及对策 (5)
4.1.水泥标稠用水量或矿粉及粉煤灰需水量比变化 (5)
4. 2.减水剂与水泥等胶凝材料适应性的改变 (6)
4. 3.砂、石吸水率的影响 (6)
5. 4.砂石颗粒级配的变化 (7)
5.混凝土强度施工质量防控措施 (8)
5. 1.加强材料控制 (8)
5. 2.优化施工工艺 (8)
6. 3.加强施工养护 (9)
7.结束语 (9)
1.序百
预拌混凝土以其施工便捷、质量可靠而在我国城乡迅速发展，近年来，因混凝土质量问题而造成的工程质量事故屡见不鲜，诸如强度达不到设计等级、异常龟裂等，给工程各方造成了较大的困扰。

混凝土的强度受水灰比影响显著，若混凝土中水或水泥、矿粉、粉煤灰某个组分一旦发生波动，将造成混凝土强度的波动。

由于混凝土的质量验收是以其28天抗压强度为标准，对生产的质量反馈具有较大滞后性，因而生产过程的质量控制就尤其重要。

目前搅拌站一般是通过配合比试配，取得一定水灰比下对应的混凝土坍落度，在生产过程中，通过控制混凝土的出机坍落度达到确定水灰比的目的。

而事实上，通过对砂、石、水泥等原材料性能的大量试验分析，发现混凝土的坍落度有时并不能真正反映其实际用水量或水灰比大小。

日常生产中，经常出现这样的现象，混凝土的坍落度控制的很好，同时水泥28天
胶砂强度也很稳定，而混凝土强度却仍然有大幅波动。

通过多年的实践总结和大量的试验分析，发现混凝土强度的波动与下列因素紧密相关：
2.混凝土强度概念
就混凝土的组成材料来看，包括有胶凝水泥、粗细骨料以及水等。

基于上述材料，以一定的比例进行搅拌便可以制成施工所需的混凝土材料。

待混凝土材料硬化之后，便可以加入外加剂，促使材料硬度得到改善，以满足工程建设需求。

针对混凝土强度进行分类，不难发现其可以分成下述几种：
1）第一，立方体抗压强度；
2）第二是轴心抗压强度；
3）第三是轴心抗拉强度等。

基于不同的工程以及建设需求，所参考的强度往往也会有所不同，以建筑工程施工为例，其所采用的往往是立法体抗压强度。

为保证工程质量，在建设施工过程中，必须要做好混凝土强度控制工作。

故而，施工单位需要对混凝土强度概念有所认识，并立足于施工作业，加强对混凝土强度施工影响因素地分析，积极采取防护措施，确保混凝土强度能够与施工标准相符。

3.混凝土强度施工中遇到的主要影响因素
3.1.水泥强度
在混凝土制作中，水泥是属于关键性的材料，对于混凝土强度起到了决定性的作用。

在保证其他因素不变的情况下，水泥标号越高，则说明其黏结力越强，这也就意味着混凝土的强度也相应偏高。

而水泥的性质也受到了原料成分及比例的影响，由于化学成分及其比例的不同，所得到的水泥品种也各不相同，性质表现各异。

诸如硅酸盐水泥，影
响其强度的化学成分主要是C2S、C3S,当上述两种化学成分对应的体积分数变化时，则硅酸盐水泥对应的强度也将发生变化。

两种成分在不同龄期对水泥强度的影响如图1所示。

时间八
图1不同成分的水泥对应杭压强度一龄期特征曲岌近苦
在上图中，曲线1和曲线2所表示的水泥对应的C2S、C3S体积分数各不相同，其中曲线1对应的C2S、C3S体积分数分别是10%、70%,而曲线2对应的C2S、C3S 体积分数分别是50%、30%o当水泥中C2S体积分数偏高时，则基于龄期地不断增大，水泥强度也会逐渐增大；而当水泥中C3S体积分数偏高时，则在前期水泥强度较大，而后期强度相对较低。

此外，水泥强度还会受到水泥细度等影响，基于细度地持续增加，则水化速率也将会增大，致使强度增长率发生变化。

3.2.粗细骨料
骨料又被人们称之为集料，是混凝土中不可缺少的组分，其体积占比为66%~78%.由于粒径的不同，则可以将骨料划分成两类：当粒径为0.5~5mm,则将其称之为细骨料；当粒径大于5mm时，则将其称之为粗骨料。

就骨料的组成来看，包括有三大成分：砂、碎石、卵石；就骨料对混凝土强度的影响来看，由于骨料强度通常大于混凝土强度，因此不会影响混凝土强度。

而骨料的形状则会对混凝土的耐久性产生影响，在建设过程中往往会对骨料各形状的占比提出相应要求。

骨料对混凝土强度的影响，主要体现在其表面状态上，因为表面形状以及状态的不同，则骨料与水泥碎石之间的黏结性将会表现出一定的差异，导致混凝土强度受到影响，尤其是混凝土的抗弯强度。

在混凝土搅制过程中，还需要充分考虑骨料级配问题，研究发现当混凝土级配能够得到保证的情况下，只需使用少量的水便可以保证混合料的性能，从而得到强度更加出色的混凝土。

3.3.水灰比例
水灰比例对混凝土强度的影响是较为显著的，由于混凝土强度会受到孔隙率的影响，当孔隙率越小时，则混凝土的强度将越高，而水灰比例的不同会影响到混凝土的孔隙体积。

当对混凝土进行振捣时，水灰比例偏小，则混凝土的和易性将会较差。

此时，振捣充分性不能得到保证，并且孔隙率偏大，混凝土强度也会降低；反之，当水灰比例较高时，则孔隙体积将会增大，此时混凝土强度偏低。

因此，在确定振捣方式及混凝土配合比时，最佳水灰比也将被确定，其数值可以基于试验得出，如下式所示：
Pc=W∕C-0.36a -------------------------------------------------------------------------------- (1)
上式中：PC表示的是毛细孔隙率，W/C表示的是水灰比，a表示的是水化率。

基于对上式的分析可知，水灰比例与毛细孔隙率之间存在一定关系。

为此，当水灰比
发生变化时，混凝土强度也将会随之改变，即当水灰比下降时，则混凝土强度会提
高，基于试验数据得出，水灰比应大于042。

3.4.施工技术
混凝土强度施工中，施工技术对混凝土强度也将会产生一定的影响，其主要体现在下述三个方面：第一，模板工程质量所产生的影响。

在混凝土施工过程中，当模板施工或支架施工存在问题，致使施工质量不能得到保证时，则混凝土强度会受到影响，因此必须要做好模板质量检查工作。

要以施工图纸为基本依据，针对模板进行检查，不仅要保证轴线、平面布置及标高的规范性，还需确保模板稳定性、严密性等能够与要求相符。

第二，混凝土浇筑质量。

混凝土浇筑质量对强度的影响主要体现在下述方面：①搅拌均匀性，当搅拌均匀性不能得到保证时，混凝土强度也难以满足要求；②振捣时间，振捣时间不宜过长也不能过短，当振捣均匀，表面泛浆即可停止振捣。

第三，拆模质量。

混凝土强度施工中拆模作业也是极其重要的，要基于施工要求进行拆模，即混凝土强度能够满足时再拆除模板。

同时，在拆模时还必须保证混凝土表面不被破坏，如果是在冬季拆模，则需要做好防冻工作。

3.5.养护质量
混凝土养护作业是混凝土施工中不可缺少的环节，同时养护质量也将会对混凝土强度产生严重影响，主要体现在下述方面：第一，养护温度以及湿度。

之所以养护温度会对混凝土强度产生影响，主要是因为其对水化速度的作用：当温度偏高时，则水化速度较高，随着温度的下降，则水化速度将会减小，此时水化物能够实现充分扩散，混凝土
强度也能得到保障，同样湿度也会对水化产生影响，当湿度不适的情况下，则水泥不能实现正常水化，其强度也不能得到保证。

第二，混凝土龄期。

当混凝土能够得到有效养护时，基于龄期的不断增长，强度也会随之增大，但在不同阶段，其增速有所不同，通常前期增速较大，而后期增速相对偏小。

在养护中，如果不能基于龄期变化开展养护作业，则混凝土强度难以提高。

此外，当混凝土龄期未能到达要求时，要避免外力作用，避免混凝土强度受到影响。

4.引起预拌水泥混凝土强度异常波动的4大因素及对策
4.1.水泥标稠用水量或矿粉及粉煤灰需水量比变化
水泥的标准稠度用水量反映了达到同样的稠度所需要的拌合水量。

从水泥的生产工艺来说，没有哪一种水泥的标准稠度用水量是稳定不变的，其随着矿物组成，掺加的混合材品种、掺量及比表面积的变化而变化。

当水泥的标准稠度用水量从26%变化到27%时，即标准稠度用水从130g增加到135g,此时虽然水泥强度没有明显变化，但水泥胶砂的流动度却明显减小了。

对于配比用水量为150kg、水泥用量30Okg的混凝土来说，要达到同样的坍落度，其实际用水量就将增加30000∕500X5=3000g,该混凝土的水灰比从0.5增大到0.51o
事实上，同理，如水泥标准稠度用水量增加2%时，将导致混凝土实际用水量增加6kg∕m3O
目前常用的矿粉和粉煤灰的需水量比变化对混凝土的实际水灰比造成了较大的影响。

试验结果表明，当矿粉或粉煤灰的需水量比从98%增加到100%时，要保持混凝土的坍落度不变，则其实际用水量至少增加 3.5kg∕m3（以配比设计矿粉+粉煤灰=120kg∕π?为例）。

而实际上这种变化时常发生，有时更大。

此类问题的解决方法
1）一是材料验收时将稠度（需水量）指标作为验收标准之一，超出则拒
收；
2）二是保持配比用水量不变，即通过增加外加剂掺量来增大混凝土的坍落度。

4.2.减水剂与水泥等胶凝材料适应性的改变
根据GB8076《混凝土外加剂》标准，用于混凝土中的减水剂的减水率验收标准是该减水剂相对于标准水泥的减水率而判定的。

但实际生产中由于不同厂家、不同批次的水泥成分差别很大，同一减水剂相对不同厂家或批次的水泥常常会得出不同的减水效果，这就是外加剂与水泥的适应性问题。

近年来，由于水泥厂对各种工业废渣的开发利用，外加剂与水泥的适应性问题愈来愈突出。

比如今日进库的一批水泥检测其净浆流动度达到180mm,而明日另一批水泥检测净浆流动度仅有130mm,并且还伴随着坍损增大。

经试验，对同批次同掺量外加剂而言，水泥的净浆流动度每下降IOmm,则拌制的混凝土坍落度将减小15mm左右，而要保持混凝土的坍落度不变，需要增加混凝土的用水量3kg左右。

另一方面还应特别关注粉煤灰与外加剂的适应性。

经检验，粉煤灰中的碳含量对外加剂的减水率有着较大的影响。

因各电厂所用煤质和燃烧工艺的不同，粉煤灰中的矿物成分也时有波动，因而，在检测外加剂的适应性时，应同时检测与进厂粉煤灰的适应性变化，一旦发现粉煤灰与外加剂适应性异常，应立即采取处理措施。

此类问题的解决方法
1）一是选择相互适应性良好的外加剂或水泥、粉煤灰，
2）二是要求外加剂厂家密切配合，针对该品种水泥或粉煤灰进行研发，改善外加剂的适应性，一旦发现适应性有异常时，必须能迅速通过增加外加剂掺量或添加阻滞成分进行解决
4.3.砂、石吸水率的影响
对砂石含水率的检测，相信多数搅拌站都很重视，但对砂石的吸水率检
测，却常常被忽视。

实践中，同样是含水率6%的砂，拌出来的混凝土坍落度可能会相差30~40mm,就是因为砂石的吸水率不同。

其实，从外观上也可观察到，表面粗糙、孔隙较多的砂石，其吸水率往往较大。

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笔者曾经为生产C60的HPC混凝土而试拌过多种不同产地的砂石。

结果就发现，两种细度模数相同、含水率也相同的砂所拌制的混凝土结果却相差很大：
一种坍落度270mm、扩展度达700mm；而另一种坍落度和扩展度分别只有220mm和500mm,同时还很粘滞。

经过仔细观察发现，前者砂颗粒表面光滑致密，几乎没有孔隙，而后者表面粗糙，细小孔隙较多。

进一步检测其吸水率，后者比前者要高出1.5%左右。

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经试验，拌制同样坍落度的混凝土，后者必须要多加5kg的水，拌出的混凝土强度也低约4MPa o
此类问题的解决方法
1）一是砂石进厂验收时要注意鉴别，分类堆放；
2）二是适当提高外加剂的掺量，以保证混凝土的坍落度。

4.4.砂石颗粒级配的变化
日常生产中，品管人员往往对砂石的粒径及含泥量等指标很重视，而对砂石的粒径分布却重视不够。

实践证明，同样细度模数的砂，级配良者相比级配不良者（典型的如由粗细砂混合而成的混合砂），拌出的混凝土坍落度要大30~50mm左右。

而石子级配对混凝土的影响就更明显。

笔者曾经多次试验，发现最大粒径和最小粒径均相同的同一品种石子，若拌制相同和易性、坍落度的混凝土，断级配石子需增加2%~4%的砂率及5%左右的拌合水量，原因就是因、石子级配差、空隙大需要更多的砂浆来填充，导致用水量大幅增加。

此类问题的解决方法
1）一是将砂石的颗粒级配指标也作为验收标准；
2）二是通过合理掺配补足所缺粒级，使其粒径分布符合标准。

5.混凝土强度施工质量防控措施
5.1.加强材料控制
通过前文分析，可知施工材料对混凝土强度施工质量有着重要影响，在混凝土强度施工中，必须要做好材料管控工作，确保材料质量能够与施工要求相符：第一，做好材
料性能控制工作。

由于材料性能对于混凝土强度有着重要影响，因此在施工过程中，必须要确保材料在性能方面能够与施工要求相符。

要立足于经济、安全原则，做好施工材料选择工作，并在施工过程中加强对施工材料的管理，以保证材料性能不受影响，从而为混凝土强度提供保障。

第二，做好材料质量控制工作。

在混凝土强度施工中，要做好进场材料管理工作，严控进场材料检验关，组织材料检验小组，将项目技术、质检人员纳入到检验队伍中，针对进场材料进行检验，只有检验合格的材料方能进场。

在检验过程中，检验人员还需从多方面出发，对材料进行质量鉴定。

同时，技术人员还需做好监理监督工作，对进场材料取样送检，确保所有投入施工的材料均为合格材料。

5.2.优化施工工艺
基于科技地发展，混凝土强度施工工艺也得到了有效优化，全新的工艺陆续被提出，混凝土强度也得到了有效改善，但在混凝土强度施工中仍旧存在些许问题1）第一，保证设计配合比的合理性。

混凝土配合比对混凝土强度、耐久性、经济性等均会产生作用，为保证配合比的合理性，必须选择合适的组成材料、确定合理的水泥强度等级，要挑选级配良好、强度合格、坚固性良好的粗细集料。

在设计配合比时，要严控水灰比、砂率两大要素。

在进行理论计算时，要针对水灰比、砂率等参数进行合理控制，严格按照试验流程开展作业，确保配合比的合理性。

2）第二，修正施工配合比。

设计配合比是基于理论计算、室内试验而得出的，与实际施工存在一定差异。

因此，设计、试验人员应同施工人员做好技术交底，促使现场操作人员能清楚认识到设计配合比的意义。

要督促现场操作人员基于施工实况确定施工配合比，做好混凝土搅拌、施工作业，以获取到强度合格的混凝土材料。

5.3.加强施工养护
施工技术对混凝土强度的影响较大，在混凝土强度施工中，必须要采取先进的施工技术，并做好施工管理工作。

要针对当前施工进行分析，明确施工操作中的问题，找出问题形成原因，并积极采取先进的施工技术，诸如振捣技术等，促使施工操作得到改善，以保证施工质量。

在模板工程施工中，应加强对模板的检查，确保模板工程施工与要求相符，并且各方面的性能表现均满足要求；在混凝土浇筑施工中，为保证搅拌均匀，还应加强机械设备的应用，严格控制振捣时间，加强对钢筋位置的校核，避免出现跑模等情况；在拆模过程中，要基于相关规定确定持荷，在拆模后，要做好结构保护工作，避免混凝土结构受损；在混凝土养护方面，要明确养护条件，确保养护温度、湿度的合适
性。

要加强对混凝土在各龄期的性能表现地分析，明确各龄期混凝土的强度表现，并确定合适的养护措施，从而保证混凝土养护质量，提升混凝土强度。

6.结束语
日常生产中，当严格按配合比设计要求控制好混凝土的出机坍落度时，还要时刻注意原材料性能变化对坍落度的潜在影响。

一方面应根据材料变化情况，经常通过试验来验证生产配合比，积累相关经验数据；另一方面，一旦发现混凝土坍落度或强度出现异常，要及时全面检测分析原材料的性能变化，并根据检测结果采取相应的处理方案，最终确保混凝土的实际水灰比符合设计要求，从而稳定混凝土质量。