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        特別策劃:關(guān)于混凝土中砂石含水率相關(guān)問(wèn)題的探討

        2011-01-13 05:50:34本刊編輯部
        商品混凝土 2011年1期
        關(guān)鍵詞:砂子砂石含水

        特別策劃:關(guān)于混凝土中砂石含水率相關(guān)問(wèn)題的探討

        1.針對(duì)目前混凝土企業(yè)應(yīng)用的砂石現(xiàn)狀,從含水率變化上來(lái)談是一個(gè)什么情況?需要注意哪些問(wèn)題?

        馮漢峰(深圳市東大洋集團(tuán)公司,技術(shù)總工):

        目前混凝土企業(yè)使用的砂石來(lái)源復(fù)雜,含水率變化較大且頻次較高,給控制造成很大的難度,含水率的頻繁波動(dòng)必然引起強(qiáng)度、坍落度、和易性、工作性的變化,對(duì)混凝土的受控流程是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。針對(duì)含水率的變化情況我們必須注意以下幾個(gè)主要問(wèn)題:

        (1)砂石來(lái)源的穩(wěn)定性。

        (2)砂石的顆粒級(jí)配問(wèn)題,不同的級(jí)配、粒形含水率不同。

        (3)主要通過(guò)加強(qiáng)對(duì)混凝土坍落度、和易性的檢測(cè)來(lái)反向的檢測(cè)對(duì)所扣含水率的準(zhǔn)確度。

        (4)對(duì)于一個(gè)已知的配合比,如果出機(jī)效果與試配情況基本符合,那么砂石含水率也被視為準(zhǔn)確,當(dāng)然前提是其余材料的穩(wěn)定性問(wèn)題,否則就會(huì)涉及到多扣含水或扣不足,都是對(duì)配合比的失控。

        (5)目前有些砂是經(jīng)過(guò)加工復(fù)摻的,摻入大量石粉,我們要避免使用這種砂,由于涉及摻配的均勻性、級(jí)配等問(wèn)題,這種情況下含水率是無(wú)法控制的。

        (6)控制人員的專(zhuān)業(yè)程度、設(shè)備及料倉(cāng)的堆放情況。

        鐘佳墻(陜西盛泰混凝土工程有限責(zé)任公司,總工):

        目前混凝土公司在實(shí)際生產(chǎn)中一般都采用調(diào)整用水量的方法來(lái)控制坍落度,但是采用這種方法一般要求原材料質(zhì)量穩(wěn)定,如果公司的采購(gòu)能力較弱就要加大對(duì)進(jìn)廠原材料質(zhì)量的檢測(cè),然后要結(jié)合原材料質(zhì)量波動(dòng)的情況來(lái)決定是對(duì)外加劑還

        是用水量進(jìn)行調(diào)整,現(xiàn)在,有的企業(yè)也采用將骨料場(chǎng)封閉的方法來(lái)穩(wěn)定骨料的含水率,這個(gè)辦法還是比較可取的。

        需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題:當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度有異常的時(shí)候要加大坍落度的測(cè)試工作量,而且還應(yīng)將所取混凝土樣品靜置數(shù)分鐘,觀察混凝土的變化,根據(jù)混凝土坍落度的變化來(lái)判斷調(diào)整的方法是否正確。

        戴鎮(zhèn)潮(武警水電第二總隊(duì)退休高級(jí)工程師):

        砂石含水直接影響混凝土的水灰(含摻合料,下同)比,水灰比是影響混凝土質(zhì)量的主導(dǎo)因素,所以對(duì)砂石含水問(wèn)題應(yīng)高度重視。其中主要的是:混凝土配合①設(shè)計(jì)的砂石應(yīng)該是面干飽和狀態(tài);混凝土生產(chǎn)前和生產(chǎn)過(guò)程中必須測(cè)定其含水比率②,校正混凝土配合;采取有效措施,盡量減小砂石含水對(duì)混凝土的影響。

        (1)混凝土配合設(shè)計(jì)的砂石應(yīng)該是面干飽和狀態(tài)

        混凝土配合設(shè)計(jì)的砂石應(yīng)該是面干飽和狀態(tài),即表面干燥、內(nèi)部飽和。這時(shí),水泥漿不會(huì)吸收砂石中的水分,水泥漿的水分也不會(huì)被砂石吸收,因而保持設(shè)計(jì)預(yù)定水灰比不變。若砂石是干燥狀態(tài)的,則水泥漿的部分水分被砂石吸收,水灰比減小,強(qiáng)度增高。砂石吸水率越大,水泥漿被砂石吸收的水分越多,水灰比減小越多,強(qiáng)度增高越多。結(jié)果使設(shè)計(jì)者無(wú)法準(zhǔn)確掌握要達(dá)到的水灰比和強(qiáng)度。

        第一次計(jì)算得到的混凝土設(shè)計(jì)配合不可能滿足要求,需經(jīng)試拌、調(diào)整才能得到符合要求的設(shè)計(jì)配合。試拌、調(diào)整也不宜使用干燥狀態(tài)的砂石。雖然可按其吸水率增加用水量,以保持水灰比不變,但因干燥砂石不會(huì)很快吸足水分,使剛拌好的混凝土的水泥漿中的水分偏多,流動(dòng)性偏大,測(cè)得的混凝土坍落度偏大,不能準(zhǔn)確地調(diào)整混凝土設(shè)計(jì)配合。試拌、調(diào)整混凝土設(shè)計(jì)配合使用的砂石,當(dāng)然最好是面干飽和狀態(tài)的,但難以做到;可采用比面干飽和狀態(tài)含水稍多的砂石,測(cè)定含水比率,校正混凝土配合;也不宜使用含水過(guò)多的砂石,因含水變化大,影響試拌、調(diào)整。

        (2)混凝土生產(chǎn)前和生產(chǎn)過(guò)程中必須測(cè)定砂石含水比率②,校正混凝土配合

        混凝土設(shè)計(jì)配合的砂石重量按面干飽和狀態(tài)計(jì),而現(xiàn)場(chǎng)的砂石都是潮濕的,含有一定的水分,需測(cè)定其含水比率,計(jì)算得所需砂石的濕重,同時(shí)在加水量中扣除潮濕砂石帶入的水量,以保持現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土成分和設(shè)計(jì)配合相同。這就是生產(chǎn)前和生產(chǎn)過(guò)程中混凝土配合的校正和校正的目的。但是,由于砂石含水不均勻、且隨時(shí)間變化,測(cè)定含水率的砂石樣品代表性差,含水率測(cè)定存在誤差等,特別是遇日曬雨淋,砂石含水變化大,現(xiàn)場(chǎng)的混凝土成分的變化也隨之增大,很難做到現(xiàn)場(chǎng)拌制得的混凝土成分和設(shè)計(jì)配合相同,實(shí)際只能是相近,越相近,說(shuō)明質(zhì)量控制越好。現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土成分和設(shè)計(jì)配合是否相近,主要依據(jù)坍落度測(cè)定結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)。坍落度符合預(yù)定要求,說(shuō)明砂石含水測(cè)定、混凝土配合校正是正確的,控制有效,質(zhì)量有保證;否則應(yīng)查明原因,消除之。

        (3)采取有效措施,盡量減小砂石含水對(duì)混凝土的影響

        1) 保持砂石含水量均勻穩(wěn)定

        這是最重要的。砂石含水量均勻穩(wěn)定,測(cè)定其含水比率時(shí),取樣會(huì)有較好的代表性,測(cè)定結(jié)果較準(zhǔn)確;混凝土的生產(chǎn)配合變化較小,質(zhì)量容易控制。

        要使砂石含水量均勻穩(wěn)定,主要應(yīng)使含水量盡量小。含水量越小,變化也就越小。所以不要使用剛清洗過(guò)的、剛被雨淋的砂石,待其充分脫水后再用。搭棚防日曬雨淋,是保持砂石含水量均勻穩(wěn)定的簡(jiǎn)易而有效的措施。另外,在炎熱的夏季,棚下不被日曬的砂石溫度不致太高,混凝土溫度也不致太高,不會(huì)過(guò)早凝結(jié),利于施工。

        2)勤測(cè)砂石含水比率、校正混凝土配合

        通常每班(8小時(shí))測(cè)定、校正一次??稍诮唤影鄷r(shí)進(jìn)行。若砂石含水不穩(wěn)定則應(yīng)縮短為每4小時(shí)測(cè)定、校正一次;或隨時(shí)進(jìn)行。

        3)準(zhǔn)確、快速測(cè)定砂石含水比率

        在現(xiàn)場(chǎng)最簡(jiǎn)易、快速的測(cè)定方法是用電爐烘炒??珊娉粗镣耆稍?,計(jì)算得以干燥狀態(tài)計(jì)的含水比率,扣減去吸水率,就得以面干飽和狀態(tài)計(jì)的含水比率(十分相近的近似值)。

        按試驗(yàn)操作規(guī)程用烘箱烘干,耗時(shí)長(zhǎng),不能滿足現(xiàn)場(chǎng)砂石含水變化快的要求。

        砂子含水比率也有采用在三角燒瓶或量筒中測(cè)得濕砂比重計(jì)算的。因?yàn)樗谋戎匦∮谏白?,含水越多,濕砂比重越小。此法不需將砂子烘干,測(cè)定速度也較快,但用于計(jì)算的面干飽和狀態(tài)砂子的比重必須準(zhǔn)確,否則所得含水比率是不準(zhǔn)確的。

        隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,砂子含水比率采用電子儀表快速測(cè)得,并通過(guò)電腦自動(dòng)校正混凝土配合。但石子的含水比率尚未聞?dòng)袦y(cè)定的電子儀表。

        注①混凝土的配合目前普遍地被俗稱(chēng)為“配合比”,這是不準(zhǔn)確的,也不規(guī)范,多了一個(gè)“比”字。很早以前,混凝土組成材料以松體積計(jì),以水泥體積為1按比例進(jìn)行配料時(shí)稱(chēng)“配合比”。但因“松體積”的疏松密實(shí)程度難以控制,配料誤差大;而且難以準(zhǔn)確換算得實(shí)體積,后來(lái)都改按單位體積重量計(jì)進(jìn)行配料。按單位體積重量計(jì)進(jìn)行配料,就不能稱(chēng)為“配合比”,應(yīng)改稱(chēng)為“配合量”,或“配合成分”、“成分配合”也可簡(jiǎn)稱(chēng)為“配合”。英語(yǔ)稱(chēng)為“mix”,也就是“配合”,沒(méi)有“比”的意思。

        2.砂石含水率對(duì)混凝土配合比的具體影響是什么?

        范孟嶺(廈門(mén)智欣建材有限公司,高工):

        砂含水率的非預(yù)期變化,將改變混凝土的用水量和用砂量,原有配合比所要實(shí)現(xiàn)的性能發(fā)生諸多變化,包括和易性、強(qiáng)度及體積穩(wěn)定性等。具體表現(xiàn)為:

        一、砂含水率被低估時(shí),砂實(shí)際含水大于計(jì)算值,那么每方混凝土的用水量相應(yīng)增加,實(shí)際用砂量相應(yīng)減少。

        1)用水量增加會(huì)提高混凝土流動(dòng)性,并可能導(dǎo)致離析、泌水;

        2)用水量增加使得減水劑摻量和水膠比的關(guān)系遭到破壞,可能引起混凝土離析;

        3)用水量增加使得水膠比增大,混凝土強(qiáng)度隨之降低;

        4)用水量增加使得混凝土硬化后氣孔增多,密實(shí)性降低,抗?jié)B性能下降;

        5)用砂量減少,使得混凝土表觀密度降低,對(duì)強(qiáng)度也有一定影響;

        6)用砂量減少,使得混凝土砂率降低,引起砂石空隙率變化,進(jìn)一步影響到混凝土密實(shí)度,還可能會(huì)引起混凝土離析、泌水;

        7)用水量增加,用砂量減少,會(huì)加大混凝土的收縮,影響體積穩(wěn)定性。

        二、砂含水率被高估,砂實(shí)際含水小于計(jì)算值,每方混凝土的用水量減少,實(shí)際用砂量增加。

        1)用水量減少將降低混凝土流動(dòng)性,后期調(diào)整又難以保證混凝土的均勻性,而且容易招致施工人員胡亂加水,導(dǎo)致混凝土離析、強(qiáng)度下降;

        2)用砂量增加使得混凝土流動(dòng)性進(jìn)一步降低;

        3)用砂量增加將改變混凝土原有砂率,砂石空隙率改變,將影響混凝土的流動(dòng)性、密實(shí)度及強(qiáng)度;

        4)用砂量增加將改變混凝土表觀密度,甚至?xí)绊懡回洈?shù)量;

        朋改非(北京交通大學(xué)土建學(xué)院,教授):

        關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,我看包含了2個(gè)問(wèn)題,一是混凝土配合比設(shè)計(jì)中砂、石的含水狀態(tài)問(wèn)題;二是如何測(cè)定砂石含水率的試驗(yàn)方法問(wèn)題。

        后者試驗(yàn)方法問(wèn)題,是比較容易解決的?,F(xiàn)行的方法基本是科學(xué)的,但試驗(yàn)速度稍嫌慢了些,還可以改進(jìn)。我提出改進(jìn)的、更好的方法可以是:如果砂或石子的來(lái)源在一定時(shí)期內(nèi)是基本固定的,我們可以假定其巖石種類(lèi)、巖石組成、結(jié)構(gòu)特征是基本不變的,那么,就可以通過(guò)干表觀密度、含水時(shí)的表觀密度、含水率等參數(shù)的相互關(guān)系,可以快速測(cè)定、計(jì)

        5)砂率增加將占用更多的膠凝材料進(jìn)行包裹,引起強(qiáng)度下降、拌合物干澀。

        三、碎石通常為干燥狀態(tài),生產(chǎn)時(shí)含水率可設(shè)為零。在下雨天氣或進(jìn)料時(shí)帶水,應(yīng)檢測(cè)碎石含水率。碎石含水率被錯(cuò)估對(duì)配合比的影響,和砂相類(lèi)似,也會(huì)影響到混凝土的流動(dòng)性、砂率、保水性、抗離析性、強(qiáng)度、密實(shí)性(抗?jié)B性能)。算得到含水率的。

        前者的配合比設(shè)計(jì)中的砂石含水狀態(tài)問(wèn)題,才是更為重要的、更為基礎(chǔ)的問(wèn)題。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)都是干基的,這決定了目前在我國(guó)必須測(cè)定砂石含水率的現(xiàn)狀。如果更改為飽和面干或者飽水為配合比設(shè)計(jì)的砂石含水狀態(tài),相信可以帶來(lái)混凝土技術(shù)的一個(gè)進(jìn)步,但前提是要先行進(jìn)行這兩種不同含水狀態(tài)帶來(lái)的配合比設(shè)計(jì)、原材料用量、混凝土強(qiáng)度、耐久性、和易性等方面的系統(tǒng)誤差的專(zhuān)門(mén)研究,在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,方可進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)方法的更改。這些工作,是有一定難度的,沒(méi)有4年、6年是完不成的。

        3.影響砂石含水率測(cè)量的波動(dòng)因素比較大,目前是否存在除實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法之外更加方便準(zhǔn)確的測(cè)量方法?

        王愛(ài)勤(中原工學(xué)院土木建筑系,教授):

        確定混凝土配合比時(shí),按混凝土的不同用途及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),采用不同的砂石含水率基準(zhǔn)。如建工用混凝土采用干基含水率,即用烘箱烘(或鐵鍋炒)將原料庫(kù)內(nèi)砂石處理至絕干狀態(tài),其前后的質(zhì)量差(即含水量)與干砂石的質(zhì)量做比值,即為干基含水率,而水工混凝土因其長(zhǎng)期在飽水狀態(tài)下工作,故配制混凝土?xí)r砂石采用飽和面干基含水率,即將砂石在水中浸泡,吸水達(dá)到飽和時(shí)(即繼續(xù)浸泡表觀密度不變時(shí))取出,用濕布將表面水吸干,稱(chēng)重,再將其烘干(或炒干)后稱(chēng)重,將其前后的質(zhì)量差(即含水量)與干砂石的質(zhì)量做比值,即為飽和面干基含水率。

        依標(biāo)準(zhǔn)建工用混凝土應(yīng)采用干基,本人認(rèn)為不是砂石含水率的測(cè)量存在偏差,而是在砂石投入混凝土攪拌機(jī)時(shí)砂石含水率會(huì)不斷變化,以至于偏離了實(shí)驗(yàn)室給出的混凝土配合比,影響混凝土質(zhì)量。我認(rèn)為通常有幾種解決辦法。

        (1)一般混凝土實(shí)驗(yàn)室,24小時(shí)有實(shí)驗(yàn)員值班,隨時(shí)測(cè)定欲拌混凝土砂石的含水率,給出依實(shí)際砂石含水率調(diào)整的配合比。一般情況因砂的比表面積比較大,因此砂的含水率變化也很大,而石子的含水率變化不太大。以砂為例,假如每1m3C30混凝土,需膠凝材料用量350kg,用水量180kg,砂用量550kg(干基),石子用量1250kg(干基)。我們?cè)谏皫?kù)內(nèi)取砂樣,測(cè)得其干基含水率為10%,則給攪拌樓的實(shí)際混凝土配合比:應(yīng)在加水時(shí)扣除砂、石帶入的水,同時(shí)砂子實(shí)際加入量也應(yīng)考慮所含水分而相應(yīng)增加,增加到保證干砂為550kg。如此調(diào)整后的配合比應(yīng)為:膠凝材料用量350kg,實(shí)際砂為550÷0.9=611kg,而實(shí)際加水量則為(180-611×0.1)=119kg,石子按此法也做相應(yīng)調(diào)整。

        (2)砂、石庫(kù)總是保持其含水飽和狀態(tài),這樣只要計(jì)算出砂石的含水飽和基含水率,給出在這種狀態(tài)下的實(shí)際混凝土配合比即可。當(dāng)然應(yīng)考慮若進(jìn)來(lái)的砂樣不同,其飽和含水率會(huì)有所變化。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)隨時(shí)跟蹤測(cè)試。

        (3)試驗(yàn)室測(cè)試砂石實(shí)際含水率時(shí),注意取樣要布點(diǎn)均勻,考慮不同部位,保證其實(shí)際含水的真實(shí)性。只從邊上取樣,或只從一處取樣都是不正確的。

        (4)集料堆放的環(huán)境對(duì)集料含水率的分布有較顯著的影響。特別是在十分炎熱的夏天,如果集料露天堆放,集料的含水率將隨時(shí)間而發(fā)生較大的變化。因此,準(zhǔn)備使用的集料應(yīng)提前一天放入庫(kù)房,避免使用時(shí)太陽(yáng)暴曬引起集料含水率的變化。

        (5)即便沒(méi)有太陽(yáng)暴曬,料堆各部位的含水率通常也是不同的。一般地說(shuō),料堆頂部的集料含水率較低,而底部集料的含水率較大。使用時(shí)應(yīng)避免使用底部集料。對(duì)于底部的集料,應(yīng)在下班前將其碼堆,第二天使用。

        4.砂石含水率的測(cè)量都存在一個(gè)偏差的問(wèn)題,針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,目前一般都是采取怎樣的措施來(lái)解決的?

        馮慶革(廣西大學(xué)環(huán)境學(xué)院,教授):

        (1)砂石含水狀態(tài)

        一般情況下,砂石的含水狀態(tài)如圖1所示,有4種;。砂石中所含的水分,不僅會(huì)增加混凝土中水的重量,改變水灰比,同時(shí)減少了砂石的重量,使混凝土的配合比發(fā)生變化。在施工中,砂石含水率增加或減少一個(gè)百分點(diǎn),都會(huì)增加或減少很大重量的水,因此,砂石含水率的測(cè)定準(zhǔn)確與否,將直接影響到混凝土的質(zhì)量。在配合比計(jì)算中單位水量以面干飽和為標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)場(chǎng)配合比中的攪拌用水量和砂石量根據(jù)表面含水率進(jìn)行補(bǔ)正而得出實(shí)際配合比。

        (2)砂石含水率的測(cè)定方法

        1)直接測(cè)量法是通過(guò)比較前后被測(cè)樣品的質(zhì)量差來(lái)確定含水率。直接測(cè)量法采用離線測(cè)量,耗時(shí)長(zhǎng),只用于取樣測(cè)量,通常它是作為檢驗(yàn)其它測(cè)量方法的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。定義測(cè)量法所采用的方法主要有:直接干燥法、紅外干燥法、燃燒酒精蒸發(fā)水分法;

        2)間接測(cè)量法是通過(guò)測(cè)定相應(yīng)參數(shù)來(lái)間接反映砂石含水率的方法,該方法主要用于在線測(cè)量砂石含水率,它克服直接測(cè)量法測(cè)量時(shí)間滯后的缺點(diǎn),能及時(shí)的反映生產(chǎn)的瞬間狀態(tài)值,使得生產(chǎn)操作工要精確調(diào)節(jié)給水量,保障混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。間接測(cè)量法的主要手段有:電阻(電導(dǎo))法、電容法、中子法、紅外法和微波法;

        (3)砂石含水率測(cè)量問(wèn)題點(diǎn)和注意事項(xiàng)

        1)直接測(cè)量法的滯后性,它采用離線測(cè)量,耗時(shí)長(zhǎng)。這種方法造成檢測(cè)出來(lái)的含水率與混凝土實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)存在一種時(shí)間滯后現(xiàn)象(一般為6小時(shí)),故這種檢測(cè)手段不能及時(shí)反映生產(chǎn)的瞬間狀態(tài)值,使得生產(chǎn)操作工要通過(guò)人工估計(jì)調(diào)節(jié)給水量,不能保障混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。這種方法對(duì)穩(wěn)定的砂石來(lái)源和均勻性較好的情況下比較合適,但是,為了減少偏差,可以增加檢測(cè)的頻次和加強(qiáng)取樣的代表性;

        2)考慮到砂石的含水率隨粒度、堆放的深度、氣候的不同等因素的變化而有很大的波動(dòng),導(dǎo)致事先測(cè)定的含水率與實(shí)際的含水率相差較大,因此,對(duì)砂石的含水率進(jìn)行檢測(cè),即要進(jìn)行連續(xù)在線測(cè)定,以確保混凝土實(shí)際配合比準(zhǔn)確。這種技術(shù)在大型水泥混凝土拌合站已采用;采用這種方式時(shí)候要注意對(duì)儀器正確維護(hù),需要用含水量烘干測(cè)定法經(jīng)常進(jìn)行檢查校正,以確保其能達(dá)到精度要求;

        3)對(duì)于中、小型水泥混凝土攪拌站,如果有自動(dòng)控制系統(tǒng)的,可安裝砂石含水率檢測(cè)儀,并將測(cè)定儀與微機(jī)控制程序接通,自動(dòng)完成對(duì)檢測(cè)的砂石含水率進(jìn)行配合比的調(diào)整;對(duì)沒(méi)有自動(dòng)控制系統(tǒng)的,只安裝砂石含水率檢測(cè)儀,在攪拌混凝土的過(guò)程中,觀察砂石含水率,人工進(jìn)行配合比的校正。

        5.如何看待目前市場(chǎng)上新出現(xiàn)的新型砂石測(cè)水儀?在應(yīng)用當(dāng)中有何利弊?是否存在很大潛在的風(fēng)險(xiǎn)?

        王憲新,張萍(混凝土生產(chǎn)中砂石含水在線檢測(cè)):

        當(dāng)前預(yù)攪拌和預(yù)制件行業(yè)都已認(rèn)識(shí)到商品混凝土在配料時(shí)進(jìn)行砂石含水量測(cè)量的重要性和必要性。這是因?yàn)椴牧暇哂凶匀慌潘再|(zhì),當(dāng)砂子和骨料拌成混凝土?xí)r,其每次的含水量都不相同?;炷临|(zhì)量是影響混凝土工程和預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量的一個(gè)重要因素,強(qiáng)度和耐久性是衡量混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)。通過(guò)實(shí)踐證明配制混凝土?xí)r的實(shí)際用水量直接影響到混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

        含水量的變化將產(chǎn)生以下結(jié)果:骨料的重量不準(zhǔn)確。混合料產(chǎn)量不穩(wěn)定,引起骨料與水泥比例的變化,“混凝土工作性能和顏色”。混凝土強(qiáng)度與所含的水分和水泥量的對(duì)比有直接聯(lián)系(即水灰比),對(duì)于任何給定的配合比,水量的變化將直接反映到混凝土強(qiáng)度及耐久性。砂子的含水量變化一般4%~8%,它會(huì)導(dǎo)致:干砂減少3%的重量。如果希望保持固定的骨料與水泥比例就沒(méi)有必要使用更多的水泥。當(dāng)預(yù)拌要求拌合定量的混凝土,就需要多拌 3% 的水泥,這顯然在成本上是不利的,從混凝土最終強(qiáng)度上減少大約 20%(混合料的配合比)。影響建筑物及公路的長(zhǎng)期耐久性,增大了維護(hù)費(fèi)用。

        混凝土中的單方用水量決定了混凝土中孔隙的多少,混凝土中的孔隙對(duì)混凝土力學(xué)性能和耐久性的影響至為重要?;炷恋奈锢砹W(xué)性能受其結(jié)構(gòu)的密實(shí)性與均勻性所支配。若水分較少混凝土和易性不好,無(wú)法振搗密實(shí),混凝土強(qiáng)度也無(wú)法提高。同樣,若水分較多,拌合物的流動(dòng)性就大,混凝土不但容易離析、泌水,而且使混凝土孔隙率增大,強(qiáng)度降低。根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定,單方用水量在 185~175kg/m3之間的混凝土,屬于耐久性混凝土;單方混凝土用水量≤175kg/m3的混凝土屬于高耐久性的混凝土,由此可見(jiàn)控制混凝土單方用水量不論是對(duì)混凝土的強(qiáng)度還是耐久性能都是至關(guān)重要的。而在所用原材料中砂含水量最難控制,這是由于砂子產(chǎn)地、種類(lèi)不一,以及露天存放時(shí)受風(fēng)吹日曬及雨雪等氣候環(huán)境的影響。

        因此,在高質(zhì)量混凝土生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)補(bǔ)償不斷變化含水量精確稱(chēng)量材料的重量和調(diào)整攪拌機(jī)中的水量,從而保證混合料始終一致的工作性能。使用濕度傳感器對(duì)砂子的含水率進(jìn)行在線檢測(cè),是非常有效的方法。而且濕度傳感器的使用壽命很長(zhǎng),整個(gè)構(gòu)造堅(jiān)固且容易安裝,放置在料倉(cāng)的底部和微處理裝置(電子數(shù)據(jù)分析儀)一起工作。由傳感器測(cè)出的瞬時(shí)和連續(xù)的平均含水量能同時(shí)被顯示出來(lái)。這些信息傳給配料調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提供了骨料在線的重量校正信息,由此保證了骨料水泥比和產(chǎn)量準(zhǔn)確,并校正加水量以保持穩(wěn)定的塌落度。

        2000年8月三建混凝土分公司購(gòu)置了兩套由德國(guó)進(jìn)口的阿諾爾在線砂含水率檢測(cè)裝置,分別安裝在現(xiàn)代站、三星站兩個(gè)攪拌站上,這套系統(tǒng)準(zhǔn)確耐用、使用簡(jiǎn)便。它主要由電容式測(cè)試傳感器,分析儀和電子顯示裝置組成,技術(shù)人員可通過(guò)顯示裝置直接觀察到砂倉(cāng)出口的砂子含水率的變化,可以及時(shí)對(duì)混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整,使混凝土質(zhì)量有了進(jìn)一步的保證和提高。

        檢測(cè)裝置安裝和調(diào)試也非常簡(jiǎn)單。首先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)整,取低濕的砂樣和高濕的砂樣各一份。將探頭放入砂樣中,調(diào)整零點(diǎn)旋鈕和百分點(diǎn)旋鈕,得到一條濕度與電壓的關(guān)系曲線。然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,將探頭安裝在砂倉(cāng)內(nèi),在生產(chǎn)過(guò)程中從砂倉(cāng)出料口分別取三到五次砂樣。求出它們的平均值,通過(guò)調(diào)整零點(diǎn)旋鈕,使其修正為實(shí)際值。至此調(diào)試完畢。

        檢驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果,試驗(yàn)室檢驗(yàn)人員定期取砂樣檢測(cè)含水率,與檢測(cè)裝置顯示器的數(shù)據(jù)作出對(duì)比。技術(shù)人員可以通過(guò)這套系統(tǒng)隨時(shí)掌握砂含水的動(dòng)態(tài)信息,從而控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的用水量,及時(shí)改進(jìn)與提高混凝土質(zhì)量。此外,在冬季施工中,為保證混凝土的質(zhì)量需要對(duì)原材料進(jìn)行加熱,而間歇性的生產(chǎn)造成了蒸汽聚集,技術(shù)人員很難控制實(shí)際用水量的多少。用砂含水測(cè)定儀就可以直觀、及時(shí)的掌握用水量。在夏季施工中,由于季節(jié)性降雨量較大,通過(guò)濕度檢測(cè)系統(tǒng)就可以隨時(shí)掌握砂含水的變化。這套系統(tǒng)不僅使混凝土拌合物拌合均勻,還防止了有離析和泌水現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)節(jié)約了大量的人力物力,還進(jìn)一步提高了混凝土的質(zhì)量,并為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。在完善了質(zhì)量控制過(guò)程的同時(shí),使混凝土質(zhì)量也穩(wěn)定的提高;同時(shí)還配備了相應(yīng)的技術(shù)人員,由此更建立和健全了必要的技術(shù)管理與質(zhì)量控制。

        總之,在保證混凝土質(zhì)量一致的生產(chǎn)過(guò)程中,利用電容式濕度傳感器技術(shù),進(jìn)行在線含水量測(cè)量,保證混凝土具有最佳的耐久性,不僅在經(jīng)濟(jì)成本上對(duì)生產(chǎn)者有利,最終對(duì)使用者更有利。劣質(zhì)混凝土?xí)a(chǎn)生資金的大量浪費(fèi),隨著中國(guó)大規(guī)模的建設(shè)規(guī)劃的制定,對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定的高質(zhì)量混凝土提出了更高的要求,安裝濕度傳感器對(duì)混凝土行業(yè)連續(xù)生產(chǎn)配料中的砂石骨料含水率和攪拌中的混凝土濕度測(cè)定,都是必要的手段。

        S.Nagataki(日本預(yù)拌混凝土的質(zhì)量控制):

        測(cè)量和校正集料的表面濕度

        在生產(chǎn)預(yù)拌混凝土?xí)r,集料表面的水分會(huì)帶入混凝土中。例如,表面濕度為1% 的細(xì)集料將會(huì)把6~7kg水帶入每立方米混凝土中。因此,在生產(chǎn)混凝土的過(guò)程中,測(cè)量和校正集料的表面濕度是非常重要的,它對(duì)混凝土的質(zhì)量有很大的影響。

        為了能在批量稱(chēng)重設(shè)備中精確迅速地測(cè)量集料的表面濕度,一些微波濕度傳感器在日本得到了應(yīng)用。

        濕度傳感器安裝在存放集料的容器和稱(chēng)重設(shè)備之間,如圖2。

        稱(chēng)量集料的時(shí)候,表面的濕度就會(huì)很快地得到測(cè)定。集料表面濕度的測(cè)量結(jié)果會(huì)傳到設(shè)備控制面板的計(jì)算機(jī)中,配制混凝土的用水量也同時(shí)得到校正。

        一些其他的控制集料濕度的方法也得到了發(fā)展,一種方法是使用大型氣旋分離器作為砂子穩(wěn)定器來(lái)控制砂的表面濕度。另一種方法是在批量稱(chēng)重車(chē)間中使用特殊稱(chēng)量器,在這里細(xì)集料被浸入水中稱(chēng)之。

        李亞鈴(砂含水率快速適時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)):

        (1)當(dāng)今砂石含水率檢測(cè)存在的問(wèn)題

        砂石含水率是直接影響混凝土坍落度與強(qiáng)度的主要因素,多年來(lái)各地試驗(yàn)室大多是靠炒砂子來(lái)檢定砂子的水分,其結(jié)果是:

        砂子的含水率測(cè)不準(zhǔn),由于是小樣本抽取,炒砂子稱(chēng)重時(shí)間長(zhǎng)而且滯后,而實(shí)際配制混凝土?xí)r砂子的含水率會(huì)有所不同,如果砂子的含水率檢定值大于實(shí)際值,實(shí)際加入的水少了,混凝土的坍落度就會(huì)減少,反之,實(shí)際加的水多了,可能混凝土?xí)谒碗x析,混凝土的孔隙度加大,抗?jié)B性削弱,強(qiáng)度下降。

        據(jù)北京一個(gè)混凝土站2002年實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)顯示:混凝土原強(qiáng)度波動(dòng)值(均方差)一直在8~10MPa,極差在0~15 MPa,而初機(jī)坍落度忽大忽小,生產(chǎn)調(diào)度十分波動(dòng)。

        (2)砂含水率快速適時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)

        適用于所有混凝土站,本項(xiàng)目采用了德國(guó)阿諾爾特公司的濕度測(cè)量探頭,含水率動(dòng)態(tài)檢測(cè)精度可達(dá)到0.5%,本系統(tǒng)輸出信號(hào)范圍:標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓:0~10V(最大13V,最小-0.7V)。

        (3)實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)

        依據(jù)混凝土站實(shí)際情況可以做兩種選擇:

        混凝土攪拌為手動(dòng)控制:砂含水率快速適時(shí)測(cè)定值超過(guò)限定區(qū)間時(shí),就會(huì)發(fā)出警告指示,在崗人員手動(dòng)調(diào)整積水量。

        混凝土站位計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制:砂石含水率值通過(guò)相應(yīng)的程序自動(dòng)計(jì)算控制給水量,確保實(shí)際給水量盡可能符合設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。

        (4)經(jīng)濟(jì)效益

        由于給水量盡量做到準(zhǔn)確,保持了混凝土預(yù)期的坍落度和強(qiáng)度,縮小了混凝土的強(qiáng)度極差和波動(dòng)值,從而確切把握逐步并減少了水泥用量。據(jù)安裝了砂石含水率快速適時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的混凝土站2002年的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)顯示:1m3混凝土減少水泥用量平均達(dá)到10kg,按全年生產(chǎn)混凝土35萬(wàn)m3計(jì),總計(jì)減少水泥用量約3500t,效益良好。

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