商品混凝土配合比监控的缺失与对策

 0引言

1配合比监管缺失原因 

1.1对混凝土的质量控制体系缺乏清醒的认识 

商品混凝土的质量控制从材料采购开始，经过配合比设计、生产，到施工现场浇筑、养护等一系列的环节均需进行监控管理。整个过程主要还是依靠各单位自身的质量控制体系进行管理，而监理的控制管理则在后期。笔者认为：目前监理人员对混凝土质量的监控管理还缺乏足够的认识，常常仅限于施工现场旁站管理；至于对混凝土使用的材料如何、配合比设计如何等基本不问。而上述两点恰恰是混凝土质量控制的关键环节。监理人员如何扩大监控管理的范围，对混凝土质量进行全过程、全方位、全时段的控制管理，是我们当前迫切需要解决的问题。 

1.2对混凝土配合比知识缺乏深入系统的了解 

当前监理队伍很不稳定，各项目监理部均是临时组建而成的。大多监理人员的年龄不是在50岁以上就是在30岁以下，混凝土专业知识水准不高。老的大多原是富有实践施工经验的施工管理人员，但理论知识薄弱；年纪轻的大学生，虽有一点理论知识，但缺乏现场施工经验。 

这两类人员对混凝土配合比知识都缺乏系统的理论学习和实践。比如对混凝土配合比设计公式、水胶比、砂率、掺合料等基本知识至多也是初步了解，对常用材料的变化会影响到混凝土哪些技术指标，难以作出分析判断。总监常常奔波于几个工地，根本没有时间对配合比进行核查。只有当混凝土出现质量缺陷或事故时才引起监理人员的重视，但因其自身缺乏技术分析能力，也只能任混凝土公司推卸责任。这对配合比设计缺陷的纠正带来了消极影响。 

1.3对混凝土生产厂家的质量控制体系过于信任 

当前混凝土生产厂家均采用电脑控制系统生产商品混凝土，自动化计量装置比施工现场自拌混凝土有了很大的进步。大机械化的生产使得监理人员往往过于相信混凝土生产厂家的质量控制体系。混凝土出厂的质量与材料管理、配合比设计、生产控制、车辆运输等几大环节都是密切相关的，任何一个环节出现问题都会导致混凝土质量缺陷的发生。对进场材料的检测管理，比如石子的级配、黄砂的细度模数、水泥的富裕系数、外掺合料的等级、外加剂与水泥的适应性等指标，都会影响到混凝土的质量。配合比设计中对各种材料的用量应与该批次的材料的规格和质量指标有关，考虑得是否周到直接会影响到混凝土的质量；生产中对计量装置的校验、搅拌时间的设定也直接关系到混凝土的的质量；运输中车辆配置是否合理同样也关系到混凝土浇筑的连续性和成型质量。事实上，每个混凝土生产厂家的质量控制体系也是有差异的，在混凝土生产过程中每一环节的质量控制和管理方法都是不同的。监理人员不可能对混凝土生产的全过程进行监控，但应对混凝土生产的重点环节进行抽查，如加强对配合比设计进行监控管理，做好事前控制工作。 

2工程案例分析 

通过对近几年典型工程质量案例的解析，分析混凝土配合比设计缺陷导致商品混凝土质量缺陷的原因，提出解决问题的措施。供各工程项目监理部参考(以下所有数值单位是kg)。 

2.1案例1 

某商住楼4层楼面，混凝土设计标号为C30，浇筑时间为4月份。上午浇筑的混凝土，下午就在混凝土表面出现了不规则裂缝。 

2.1.1配比 

水:42.5水泥:粉煤灰:矿粉:砂:石子:外加剂＝170:230:50:70:720:1130:4.5。 

2.1.2分析 

混凝土终凝前的裂缝属于塑性裂缝，本案配合比设计存在掺合料用量不当的错误。水泥用量偏少，实际水灰比170/230=0.739。粉煤灰占水泥的比重为21.7%，矿粉占水泥的比重为30%，外加掺合料总量超过水泥用量的35%。水泥用量少，混凝土早期强度偏低，使得混凝土的早期的抗拉强度不足以抵抗混凝土收缩产生的拉应力。上海对商品混凝土生产的指导性文件《上海市商品混凝土生产导则》对楼板混凝土的掺合料作了特别的规定：粉煤灰掺量不得超过水泥用量的15%，矿粉掺量不得超过水泥用量的20%。张雄的《混凝土组成材料与配合比对其收缩性能影响规律的试验研究》一文认为，粉煤灰取代水泥用量在20%～30%，混凝土收缩基本不变；矿粉掺量小于15%时，对混凝土收缩的影响较小。该文还认为矿粉的掺量应小于粉煤灰的掺量。这与笔者的实践经验相吻合。本案矿粉比例明显偏高，助长了混凝土的收缩。另外4月的天气风速大、湿度低，混凝土表面水份挥发快，也是导致混凝土发生塑性裂缝的原因之一。 

2.1.3措施 

浇筑梁板薄型结构混凝土时，矿粉用量应严格控制，尤其在冬季和春季。本案应取消矿粉，水泥用量改为300kg。 

夏秋季因为气温较高、水泥强度上升较快，适量投放矿粉可以抵抗矿粉收缩产生的拉应力。同时，矿粉还有缓凝作用，有利于夏季施工，但矿粉的掺量不应大于粉煤灰。应修改配合比：水:42.5水泥:粉煤灰:矿粉:砂:石子:外加剂＝170:300:50:0:720:1130:4.5。 

2.2案例2 

某现浇框架结构的3层楼板，混凝土标号C40，板厚12cm。浇筑时间为6月。拆底模后发现在板底的板跨中段有贯穿裂缝，并伴有印水现象。 

2.2.1配比 

水:42.5水泥:粉煤灰:矿粉:砂:石子:外加剂＝155:340:50:50:670:1130:6。 

2.2.2分析 

混凝土配合比设计存在水泥品种选择的错误。浇C40混凝土楼板如用42.5号水泥，势必使得胶凝材料总量过高，加大了混凝土收缩量。本案骨料总量(a)=670+1130=1800kg，胶凝材料总量(c+f+k)=340+50+50=440kg。根据笔者经验，浇筑梁板结构混凝土时，两者的比值小于4.4就容易发生收缩裂缝。本案a/(c+f+k)=1800/440=4.09<4.40，加上掺入矿粉后加剧了混凝土收缩作用。本案属于混凝土干缩裂缝。 

2.2.3措施 

改用52.5号水泥，降低胶凝材料总量，为避免楼板收缩，不用矿粉。应修改配合比：水:52.5水泥:粉煤灰:矿粉:砂:石子:外加剂＝160:360:50∶0:755∶1070:5.5。砂率=755/1825×100%=0.413；a/(c+f)=1825/410=4.45>4.40。 

4层的楼板按上述配比浇筑，没有出现裂缝。说明配合比设计得当。夏季节也可用40kg矿粉，水泥用量减到320kg，其他不变。矿粉与水泥的重量比为40/320×100%=12.5%＜15%。满足抗裂要求。 

2.3案例3 

某高架桥基础灌注桩工程，C30混凝土，设计塌落度为20cm，浇筑时间为8月份。浇筑时发生离析现象。 

2.3.1配比 

水:52.5水泥:粉煤灰:矿粉:砂:石子:外加剂＝175:200:60:50:790:1100:4.0。 

2.3.2分析 

配合比设计时水泥品种选择错误，导致胶凝材料总量太低，实际水胶比0.56，和易性差。灌注桩施工一般用大塌落度混凝土，用水量大。为了确保混凝土的和易性，通常做法是增加胶凝材料中的粉煤灰和矿粉。本案不但没有增加外掺材料，相反使用52.5号水泥，水泥用量只有200kg，胶凝材料总量只有310kg，势必使混凝土黏度降低，造成混凝土离析现象。 

2.3.3措施 

C30灌注桩混凝土通常使用42.5号水泥配置。相对于其他结构，灌注桩混凝土的塌落度大，因此总胶凝材料应多掺10kg～20kg，且胶凝材料总量不低于360kg，以确保混凝土和易性。本案应修改灌注桩配合比：水:42.5水泥:粉煤灰:矿粉:砂:石子:外加剂＝175:240:60:70:755:1090:4.8。 

2.4案例4 

某地下车库维护剪力墙结构，C35混凝土。浇筑时间为9月份，拆模后并没有发现裂缝。做内装饰时发现内壁两附墙柱中间有一道竖向裂缝，宽度在0.1mm左右。部分裂缝下部有渗水现象。剪力墙厚30cm，竖向筋φ14/16@200；水平筋φ12@150，水平筋配筋率0.5%大于规范要求。 

2.4.1配比 

水:42.5水泥:粉煤灰:砂:石子:外加剂:总重量＝150:350:50:890:930:5.5:2375.5。 

2.4.2分析 

砂率太大、石子用量太小，导致混凝土抵抗收缩的稳定性差而产生收缩裂缝。本案砂石总体积V=890/2600+930/2650=0.69＜0.7。砂率=890/(890+930)×100%=48.9%。虽然有研究表明，当胶凝材料含量不变时，砂率不会对混凝土的收缩产生影响，但笔者认为：当胶凝材料一定时，增加砂率，就减小了砂浆的强度，咬合石子的粘结力必然下降，对混凝土抵抗收缩拉应力是不利的。地下车库剪力墙属于超静定结构，环境温度下降后混凝土墙的收缩加大，而剪力墙边的附墙柱起了约束作用，因而后续产生了温度收缩裂缝。 

2.4.3措施 

当材料堆场没有细砂时，可用粉煤灰超量替代法计算粉煤灰用量，取部分粉煤灰来替代黄砂，减小黄砂的细度模数，提高石子含量。计算如下：原设计水泥用量400kg，粉煤灰用量取15%，则400×15%=60kg；超量系数设为1.5，则粉煤灰用量=60×1.5=90kg。粉煤灰中有30kg是作为黄砂使用的。减少黄砂用量，则可以增加石子用量，提高混凝土体积的稳定性，减少裂缝的可能性。本案配比修改如下：水:42.5水泥:粉煤灰:砂:石子:外加剂:总重量＝150:340:90:780:1030:5.5:2395.5。黄砂实际为780+30=810kg； 

砂石总重为810+1030=1840kg；a/(c+f)=1840/400=4.6＞4.4；砂率=810/1840×100%=44%；砂石体积=810/2600+1030/2650=0.70。 

以上参数基本达到抗裂混凝土设计要求，能使混凝土收缩裂缝的可能性大幅度下降。另外结构设计将水平筋改为φ10@100，钢筋面积不变，减小钢筋的间距也是有效的办法。 

2.5案例5 

某项目4#厂房2层楼板，框架现浇结构，C25混凝土梁板，设计厚度10cm。浇筑时间4月。浇筑时塌落度损失太快，平整后混凝土已在初凝状态，施工困难。当天楼板表面出现不规则裂缝，最深达5cm。拆模后观察底板裂缝已贯通。 

2.5.1配比 

水:42.5水泥:粉煤灰:粗砂:细砂:石子:外加剂:总重量＝165:270:50:250:580:1050:3.5:2368.5。 

2.5.2分析 

典型的塑性裂缝，因骨料配置不合理产生。本案容重偏轻；砂率=44.1%，略偏大，且细砂偏多；察看堆场材料，发现石子级配偏细，含泥量1.3%；粉煤灰细度较大。以上几点使得混凝土需水量加大。但本案例配合比用水量并不大，水胶比为0.51。但春季气候干燥、风速较大，混凝土表面水份蒸发较快；加上本案楼板较薄，很容易引发混凝土表面失水而产生塑性裂缝。楼板抗裂设计的重点之一是合理配置骨料。 

2.5.3措施 

改变混凝土的骨料级配。增加石子用量，降低砂率，改变粗细砂比例，粉煤灰质量差可适当降低用量，用水量不变。配合比改为：水:42.5水泥:粉煤灰:粗砂:细砂:石子:外加剂:总重量＝165:280:40:250:500:1150:3.5:2388.5。 

砂率=750/1900×100%=39.5%；粉煤灰占水泥比例=40/280×100%=14.3% 

第2天用此配合比浇筑该项目3#厂房3层楼板，和易性良好，施工中没有发生塑性裂缝；拆模后，底板也未发现裂缝。这足以说明，修改后配比可行，各种材料合理配置，能够抵抗裂缝的产生。 

3.1对混凝土配合比监控的必要性 

从上述工程案例分析可以看出，相当部分的混凝土质量缺陷是与配合比设计相关的。对这个环节的监控管理不容忽视。因此，监理必须提高自身对混凝土配合比知识的了解。各监理公司应在自己监理的范围内收集各混凝土公司常用的配合比数据，如桩基础、整体承台、框架楼板、剪力墙、地下室墙板等配比数据，对本地区配合比设计的各材料用量也要做到心中有数，对不同结构和级配的混凝土配合比有一个比较系统的了解。当遇到现场配合比设计与本地区配合比设计有冲突时，应及时与混凝土公司沟通，了解情况，避免发生质量缺陷。 

3.2配合比设计的事前质量控制 

混凝土配合比事前质量控制按时间顺序包含三个方面： 

砂石堆场目测、混凝土申请单复查、配合比单复核。 

(1)砂石堆场目测。浇筑重要结构时，提前1d到搅拌站砂石堆场进行查看。查看的目的是对混凝土所用材料，比如目测石子级配、含泥量、黄砂的细度模数、水泥的品种等做到心中有数。这样就可以和浇筑当天的混凝土配合比单进行对照，及时发现配合比存在的设计隐患。以上工作对混凝土公司的配合比设计的优化，也能起到促进和监督的作用。 

(2)混凝土申请单复查。对施工单位提交的混凝土申请单，要进行认真复核。对混凝土级配等级、塌落度要求、抗裂要求、泵送高度、结构形式、楼板厚度等复核无误后，再回复给混凝土公司。 

(3)配合比设计复核。混凝土配合比单往往随第一车混凝土送到工地的。此时混凝土还没有浇筑，所以复核工序极有必要。要根据前日到堆场目测的材料情况，结合配合比设计着重检查水泥用量、掺合料用量、胶凝材料总量、理论密度、水胶比、砂率、石子用量等数值是否在合理范围之内。尤其对有抗裂、抗渗要求的混凝土，要复核配合比中各类材料的用量是否满足抗裂设计要求。发现问题及时与混凝土公司试验室沟通。 

3.3配合比设计的事中质量控制 

混凝土配合比的事中质量控制包含浇筑时施工旁站和控制台抽查两项内容。 

(1)混凝土浇筑时旁站观察，是事中控制的首要工作，是持续时间最长的一道控制程序。旁站的目的就是能及时发现浇筑中的问题并进行纠正。混凝土开始浇筑时，对第一车混凝土要检测其塌落度是否与配合比设计相吻合。然后观察其和易性是否正常，可泵性是否满足施工要求。发现问题要及时与混凝土公司试验室联系。监理公司虽然没有混凝土配合比设计修改权，但可以有修正配合比的建议权。 

(2)抽查控制台实际生产配比是否与设计配比相吻合，是针对混凝土公司生产的监控举措。限于监理人员人手少的原因，主要对重点工程或出现问题的工程进行抽查。这项工作也有利于混凝土公司自身质量体系的完善。 

3.4配合比设计的事后质量控制 

混凝土配合比事后质量控制工作，是针对混凝土质量缺陷采取的纠偏措施。浇筑过程中发现问题应立即返回材料堆场，查看骨料或其他材料情况，与混凝土公司技术人员沟通，分析原因，变更设计配比。事后发现的质量缺陷，要邀请混凝土公司技术人员查看现场、参加质量分析会，查找配比设计上的缺陷；督促其不断总结经验，杜绝再次发生类似的情况。 

对有缺陷的配合比应记入黑档案。公司所有监理范围内混凝土质量缺陷档案应统一归档。内容包含项目名称、结构形式、混凝土标号、配合比设计、材料情况、浇筑日期、天气情况、混凝土缺陷情况、处理方案和处理结果等。混凝土缺陷档案要通报各监理部，以便帮助全体监理人员提高分析混凝土质量缺陷的能力。 

4结语 

混凝土工程质量涉及面广，影响因素多，需要靠施工的各方主体共同努力控制工程质量。作为现场监理人员，努力掌握混凝土配合比的基本知识，在施工现场加强对混凝土配合比的监控管理，做到以事前控制为主，事中控制和事后控制为辅的全过程监控管理，以大幅度减少混凝土质量隐患的发生，全面提高工程建设中混凝土的质量水平。