日本預(yù)拌混凝土的質(zhì)量控制

[摘要] 　為保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量,在日本采取了三種措施,一是根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對預(yù)拌混凝土攪拌站進(jìn)行監(jiān)測;二是除了常規(guī)檢測外,還要現(xiàn)場測試新拌混凝土中氯離子和水分的含量,因為這兩項指標(biāo)可能會對混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生影響;三是建立全國統(tǒng)一的預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制的核查系統(tǒng)。本文對這三種保證預(yù)拌混凝土質(zhì)量的手段進(jìn)行簡單的介紹。

[關(guān)鍵字] 　預(yù)拌混凝土;質(zhì)量控制;現(xiàn)場檢測;核查系統(tǒng)

1 　簡介

　　在日本,每年大約生產(chǎn)112～115 億立方米的預(yù)拌混凝土,并在各種結(jié)構(gòu)工程中使用。眾所周知,預(yù)拌混凝土的質(zhì)量對混凝土結(jié)構(gòu)十分重要,因為它決定了結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。然而,一些問題出現(xiàn)了。例如,預(yù)拌混凝土中使用了含鹽較高的海砂,和由對集料表面濕度控制的不當(dāng)或為對混凝土的坍落度進(jìn)行調(diào)整而加入了預(yù)設(shè)混凝土配合比之外的水分。

　　為保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量,三種措施已在日本得到了使用。第一就是根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)J ISA5308[1 ] 對攪拌站進(jìn)行監(jiān)測。第二就是檢測新拌混凝土的質(zhì)量,除常規(guī)檢測外,還要現(xiàn)場檢測新拌混凝土中氯離子的含量和水分的含量,因為它們對混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性有極大的影響。第三在全國建立統(tǒng)一的預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制的檢測系統(tǒng)(NUIS) 。這一系統(tǒng)要每年對預(yù)拌混凝土攪拌站的管理和質(zhì)量控制情況進(jìn)行核查。

　　日本的預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制系統(tǒng)的大體情況見圖1 ,在這篇文章中,詳細(xì)介紹保證預(yù)拌混凝土質(zhì)量系統(tǒng)的一些細(xì)節(jié)。

2 　標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)拌混凝土攪拌站來保證質(zhì)量

　　為保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量,預(yù)拌混凝土攪拌站必須要根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)J ISA5308 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)。在這一標(biāo)準(zhǔn)中,預(yù)拌混凝土的類型分類和所需具備的性能、混凝土的原材料、混凝土的生產(chǎn)和運(yùn)輸、檢測方法都要在細(xì)節(jié)上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

　　關(guān)于預(yù)拌混凝土類型和分類的標(biāo)準(zhǔn),由于篇幅的限制本文不再敘述。

　　預(yù)拌混凝土的原材料必須滿足日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對水泥、集料、化學(xué)外加劑和礦物外加劑的規(guī)定。對于原材料的這些標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)本文也略去。

　　本文集中對預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)和質(zhì)量控制進(jìn)行介紹。

　　(1) 原材料的儲存根據(jù)預(yù)拌混凝土的標(biāo)準(zhǔn)J ISA5308 ,混凝土用的水泥必須儲存在水泥筒倉中,不但不同類型的水泥要分開儲存,水泥筒倉還要能防止水泥受天氣變化的影響。集料要按材料類型、粒徑類型或不同來源分別儲存在不同的儲存?zhèn)}中,儲倉要能防止不同粒徑集料的分離,儲存設(shè)備應(yīng)該有底板,例如混凝土底板,而且地板上要有排水系統(tǒng),儲存設(shè)備要有足夠大的容量,所存的集料數(shù)量能夠滿足一天生產(chǎn)預(yù)拌混凝土量所需,最好能滿足三天生產(chǎn)所需的量。

　　混凝土中所用礦物外加劑必須存放在專業(yè)的存儲設(shè)備中比如分別存放在按以類型和生產(chǎn)廠來區(qū)分的筒倉中。儲存設(shè)備應(yīng)該能夠防止礦物外加劑的質(zhì)量出現(xiàn)變化。

　　(2) 精確的批量稱量車間稱量車間必須要有準(zhǔn)確的稱重設(shè)備來稱量預(yù)拌混凝土所需原材料的質(zhì)量。稱重設(shè)備需要的精確性取決于原材料的類型。根據(jù)J ISA5308 ,稱重設(shè)備所需的精確性見表1 。

稱重設(shè)備必須要被官方機(jī)構(gòu)每年核準(zhǔn)一次,這并不包括批量稱重設(shè)備操作員每天的檢查。在稱重過程中,水泥、水、集料、外加劑必須分別用各自的稱量設(shè)備稱重,只有水和化學(xué)外加劑可同時稱量。

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

　　為了能在批量稱重設(shè)備中精確迅速地測量集料的表面濕度,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重設(shè)備之間,如圖1 。稱量集料的時候,表面的濕度就會很快地得到測定。集料表面濕度的測量結(jié)果會傳到設(shè)備控制面板的計算機(jī)中,配置混凝土的用水量也同時得到校正。

　　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)定器來控制砂的表面濕度[2 ] . 另一種方法是在批量稱重車間中使用特殊稱量器,在這里細(xì)集料被浸入水中稱之。

　　(4) 攪拌器攪拌的均勻性

　　根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)J ISA5308 和J ISA8603[4 ] ,采用批量稱重設(shè)備的攪拌機(jī)應(yīng)該能均勻的攪拌混凝土。

　　攪拌機(jī)攪拌的均勻性可由混凝土攪拌測試來核實。在測試中,先攪拌混凝土,從攪拌機(jī)的不同部位取出一些試樣。然后測量攪拌機(jī)中不同部位取出的砂漿和粗集料的體積。測定結(jié)果必須滿足表2 的要求。

　　在日本,為能在短時間內(nèi)生產(chǎn)出均勻的混凝土,有兩個軸的強(qiáng)制式攪拌機(jī)已大量應(yīng)用。

　　(5) 批量設(shè)備中的坍落度監(jiān)測

　　為控制攪拌中的混凝土的坍落度,在日本,攪拌設(shè)備中已廣泛安裝了坍落度監(jiān)測裝置?；炷恋奶涠瓤捎蓽y量攪拌機(jī)負(fù)荷的平滑度來估算。

3 　檢測機(jī)構(gòu)為接受方對預(yù)拌混凝土進(jìn)行現(xiàn)場的質(zhì)量

核查

　　檢測機(jī)構(gòu)將為接受方對預(yù)拌拌混凝土進(jìn)行現(xiàn)場的質(zhì)量核查,檢測的項目一般包括坍落度、含氣量、溫度、混凝土中氯離子的含量和抗壓強(qiáng)度。由于每單位體積混凝土的水含量對混凝土的強(qiáng)度和耐久性也有十分重要的影響。所以在混凝土發(fā)送前,很有必要檢測一下混凝土中水的含量。在這一部分,介紹現(xiàn)場測定預(yù)拌混凝土中水含量和氯離子含量的一些方法。

　　(1) 新拌混凝土水含量的測定

　　現(xiàn)場測量新拌混凝土的水含量是日本控制混凝土質(zhì)量的一種新嘗試。所以,還沒有關(guān)于他的國家標(biāo)準(zhǔn)。最近,成立了一個日本混凝土協(xié)會的委員會,它專門研究單位體積預(yù)拌混凝土中含水的狀態(tài),評定由一些公司和組織發(fā)展的各種各樣的測量新拌混凝土水含量的測試方法,起草現(xiàn)場測試水含量的建議標(biāo)準(zhǔn)。

　　大約有多于11 種的測量新拌混凝土中水含量的方法。測量方法的機(jī)理多種多樣,但是可以作如下的歸類。

　　1) 干燥方法:烘干混凝土或砂漿來測定混凝土中的水含量。

　　2) 單位稱重法:測量單位體積混凝土的重量來計算混凝土

中水的含量。

　　3) 試劑濃度的方法:測量試劑在混凝土的水中的濃度變化的方法。

　　4) 中子方法:測量混凝土中水的氫的含量的方法。

　　5) 電容方法:測量混凝土中砂漿的電容,因為電容與混凝土中水的含量有關(guān)聯(lián)。

　　6) 氣旋分離法:測量從混凝土中分離出的水量。

　　這些測量方法的特點見表3 。氣流計量器方法測量新拌混凝土中水含量的設(shè)備見圖3 。

　　新拌混凝土的質(zhì)量和含氣量可用氣流計量器測量,測得的數(shù)據(jù)無線傳輸給電腦,電腦中已輸入了設(shè)計配合比和原材料的比重,以此來計算單位體積混凝土中水的含量。

　　另外一種以電容方法測量新拌混凝土水含量的設(shè)備見圖4 。測量時,用濕篩法從新拌混凝土中取得砂漿試樣,設(shè)備可以測量砂漿的電容,以此來計算混凝土中水的含量。為了得到更精確的測試結(jié)果,有必要在設(shè)備中設(shè)定一些系數(shù),這些系數(shù)可由與被測混凝土有相同的配合比和相同的原材料的性能來取定。

　　測量新拌混凝土中水含量的方法的標(biāo)準(zhǔn)已得到日本混凝土協(xié)會委員會的推薦[7 ] ,標(biāo)準(zhǔn)包括以下幾點:

　　①單位體積混凝土設(shè)計水含量,民用建筑工程和結(jié)構(gòu)工程分別必須低于175kg/ m3 和185kg/ m3 。

　?、谌绻麊挝惑w積新拌混凝土的測量水含量和設(shè)計的水含量之間的差距低于10 kg/ m3 ,這一預(yù)拌混凝土的質(zhì)量可以接受。

　?、廴绻麊挝惑w積新拌混凝土的測量水含量和設(shè)計的水含量之間的差距在10～15 之間,這一預(yù)拌混凝土的質(zhì)量也可以接受,但是配置混凝土的人員必須要查清楚導(dǎo)致水含量變化的原因,水含量的范圍見圖2 。

　?、苋绻麊挝惑w積新拌混凝土的測量水含量和設(shè)計的水含量之間的差距大于15 kg/ m3 ,這樣的預(yù)拌混凝土的質(zhì)量是不可接受的,水含量的范圍見圖2 。

　?、莓?dāng)?shù)谝淮螖嚢柰瓿珊缶烷_始進(jìn)行測量,每生產(chǎn)100kg/m3 的混凝土要檢測一次,上午、下午都要分別測定。

　　(2) 新拌混凝土中氯離子含量的測定在日本,新拌混凝土的氯離子的含量的現(xiàn)場測量是一個必須要接受的測試。

　　新拌混凝土的氯離子含量的現(xiàn)場測試可用一些快捷簡單的方法來測定,例如,圖5 的電子方法,圖6 的純化學(xué)方法。

　　在電子方法中,離子選擇電極插入新拌混凝土中,測定混凝土中水里的氯離子濃度,然后再快速計算出單位體積混凝土中的氯離子含量。

　　在純化學(xué)方法中,用試紙或測試管插入新拌混凝土中,它們的顏色會部分變白,由變白的程度可以估算出混凝土中氯離子的含量。

　　根據(jù)J ISA5308 ,新拌混凝土中氯離子的含量要低于013kg/ m3 如果使用者允許也可為016 kg/ m3 。

4 　保障混凝土質(zhì)量的NUIS 對預(yù)拌混凝土攪拌站的核查

　　為保障混凝土的質(zhì)量,控制預(yù)拌混凝土質(zhì)量的全國統(tǒng)一核查系統(tǒng)(NUIS) 已在1995 年成立。在這一系統(tǒng)中,由國家委員會和地方委員會來起草核查標(biāo)準(zhǔn),每年對預(yù)拌混凝土攪拌站的管理和質(zhì)量控制進(jìn)行監(jiān)管,頒給攪拌站合格標(biāo)志。

　　國家和地方委員會的成員都是來自大學(xué)里混凝土界的權(quán)威人士、政府官員和混凝土工業(yè)協(xié)會的人士。關(guān)于NUIS 的流程圖見圖3 。國家委員會的任命由國家預(yù)拌混凝土聯(lián)合會來確定,它在NUIS 中起領(lǐng)導(dǎo)者的角色。國家委員會的工作是起草核查標(biāo)準(zhǔn),審批來自地方委員會對預(yù)拌混凝土攪拌站進(jìn)行核查的申請,如果預(yù)拌混凝土攪拌站通過核查則頒給合格標(biāo)志。

　　由預(yù)拌混凝土地方聯(lián)合會任命的地方委員在NUIS 中也很重要。每年地方委員會的工作就是收集、察看來自于拌混凝土攪拌站的質(zhì)量報告,向國家委員會申請對預(yù)拌混凝土攪拌站的核查,得到國家委員會批準(zhǔn)后對混凝土攪拌站進(jìn)行核查,并向國家委員會報告核查結(jié)果。

　　地方委員會也有向混凝土攪拌站提供提高混凝土質(zhì)量控制建議的責(zé)任。核查標(biāo)準(zhǔn)見表4 。地方委員會根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)每年對預(yù)拌混凝土攪拌站進(jìn)行核查。

5 　結(jié)論

　　本文介紹了日本預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制的情況。

　　日本預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制依賴于混凝土攪拌站的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備,為接受方進(jìn)行現(xiàn)場檢測和國家統(tǒng)一的核查標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

　　[1]J apanese indust ry standard , Ready - mixed Concrete J IS A5308 , (in J apanese) .

　　[2] E. Tazawa , and etc , Regulation of Surface in Sand by Sand2stabilizer , Proceeding of the J apan Concrete Institute , Vol.9 , No. 1 ,pp . 31 - 34 , 1987 , (in J apanese) .

　　[3]S. Sogo , R. Chikamat su and K. Iriya , Development of Im2mersion Batching Systemof Fine Aggregate for High Quali2ty Concrete , Proceeding of Symposiumin Honour of Profes2sor Kenji Sakata , pp . 299 - 315 ,2006.

　　[4]J apanese indust ry standard , Concrete Mixers J IS A 8603 ,(in J apanese) .

　　[5]J apanese indust ry standard , Concrete Mixers J IS A 1119 ,(in J apanese) .

　　[6]S. Inabayashi , The Measurement Technology on the Manu2facturing of Ready Mixed Concrete Journal , Vol. 44 , No. 5 ,pp . 26 - 30 ,2006 , (in J apanese) .

　　[7]J apan Concrete Institute ,Committed Report on Quick Meas2ure and Cont rol Systemof Water Content in Unit volume ofFresh Concrete ,pp. 70 - 71 ,2004.