【专题】你问我答：预拌混凝土生产环节的质量控制30问
编者按：随着建筑业的蓬勃发展，以及国家对绿色建筑和环保的要求，预拌混凝土在我国城市工程建设中得到广泛的应用。由于预拌混凝土的特殊性以及影响因素的多样性，其生产企业在原材料、试验和生产质量管理等方面存在不容忽视的问题。针对预拌混凝土生产环节中若干问题，《混凝土世界》期刊编辑部连线廊坊泳利集团总工李玉琳，并在2021年第六期、第七期专题栏目，以问答的形式予以答疑解惑。
硅酸盐水泥类混凝土是一种用于结构工程的材料，出于城市环保的考虑，从工程施工在现场制作，发展成独立的预拌混凝土。曾有人叫过“商品混凝土”，但是预拌混凝土除了可在市场上进行交换购销外，并不具备商品的另外两个重要的两个属性，其一是储存性，其二是陈列性。所以预拌混凝土不能算是真正的商品，也不是混凝土的成品，而只是一种待加工的混凝土拌和物（定义见GB/T 14906）。在行业里混凝土的生产并不是高难尖的技术，为什么会出现时好时坏的现象，主要是在观念上不清楚，从思想意识上不重视，认为就是一个将几种简单的地方性的材料混合在一起的“和泥”过程，没有什么质量的的观念，所以就很容易出现“问题”。我在试验人员培训的时候。提出一个管理方面的方法，对四个台账连锁、制约、监督、效率的作用（与建设部建立台账要求同步）。所有的工作一定要做到能够溯源，原因很简单，混凝土是一种用砂石水泥和水拌制和成型看似很简单的材料，，但是其凝结硬化过程的的复杂性很难讲清楚，硬化后混凝土里面固、气、液各相同时存在，微结构还随环境的变化和时间而变化，因此，对看似很简单的材料采购进货要如实的登记台账，并认真对所进的材料进行必要参数的复试数据登记台账，正确提供给质检人员或主管人员调整生产用配合比，再到生产环节准确的制作。拌和物是否满足客户要求由信息反馈台账汇总，每一个环节都是相互关联的，就如同上世纪80年代TQC（Total Quality Control全面质量管理）的基本要求是一样的。作为预拌混凝土生产人员一定要对每天周而复始的工作，不厌其烦的认真的操作，不能有一点的马虎，因为混凝土是一种结构的材料，而结构材料的重要功能就是安全和耐久。
由于预拌混凝土是一种涉及结构安全和耐久的材料，从建筑法和质量管理条例以及建设部规定的质量终身负责的条款中可以清楚的看到，所有的环节和过程都应该有可以溯源的证明。除了前面所说的台账记录的溯源性以外，生产计量体系的真实性更重要。我从2013年左右就采取每天抽查搅拌记录，同时在每次成型试块的拌和物的搅拌实际计量单里，通过拌和物的状态检查实时用水量和所有材料的计量偏差率，将实际的水胶比计算后标注在搅拌记录单中，随后再将所成型的试块强度都一一记录在上面，进行强度与实际水胶比的统计，作出灰水比与强度的关系图（数理统计时予以考虑调整）。这个就是搅拌站的质量控制体系的一个环节，其实混凝土拌和物中的材料只有水会因材料含水的不稳定而始终不稳。混凝土生产企业的质量控制芯片2000年在新加坡就开始使用，主要是试件在实验室加压试块过程中可以直接同步传递，避免人为篡改。使用二维码也是可以的，只要设备具备接收的功能就行。搅拌站管理是一个系统的问题，科技手段有一定的优势，可以依靠而不是依赖。对于混凝土这种人工制作的结构材料，生产质量是保证结构施工质量的前提，保证做好自己的工作是必须的，强调的是过程控制，不是试块的“扫码”。
国务院办公厅2013年1月发布关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知，方案中重点任务第（七）条大力发展绿色建材：加快发展防火隔热性能好的建筑保温体系和材料，积极发展烧结空心制品、加气混凝土制品、多功能复合一体化墙体材料、一体化屋面、低辐射镀膜玻璃、断桥隔热门窗、遮阳系统等建材；大力发展预拌混凝土、预拌砂浆；深入推进墙体材料革新；发展改革、住房城乡建设、工业和信息化、质检部门要研究建立绿色建材认证制度，编制绿色建材产品目录等。同时在2014年5月21日又发布了《绿色建材标识评价管理办法》，相关内容中有比较详细的规定与要求。现在有绿色产品、绿色工厂、绿色建筑众多的可持续发展的整体理念，绿色应该是以后很长一段时间内的主题，一定要引起企业的重视。
南北最大的区别就是温度和湿度（西北是干燥和温差），从混凝土的基本性质考虑，重视温度“效应”可能更重要，硅酸盐水泥类混凝土结构中出现的一些开裂的现象，很多都与温度应力有关系，现在的结构设计的截面普遍偏大，强度等级也偏高（大于C40的），这也是造成混凝土技术问题的一个方面。从使用材料质量来讲，北方普遍不如南方，南方每次进场材料的量相对多，而北方有时仅进几十吨，甚至每车的材料都可能不一样。从材料稳定性因素北方会因材料的不稳定而应多关注每一车材料的对应性的使用。而南方有的搅拌站对每一船的材料进行检测，好像就认为掌控了进场材料，但是每一船的材料差异大，而堆放又是覆盖式卸料，此时的材料检测就与实际生产需求参数出现了“漏洞”。正确的材料检测或是材料复试一定要由进入搅拌机前的横皮带上取样，这样才是与生产实际对应的参数。
高性能混凝土是一种对水泥基混凝土质量的一种综合要求，并非为一个品种。也不应该将其仅归结到是对材料的一种要求（如低收缩等）。由于混凝土的性能不能单独进行评价，一定是与材料的选择、拌和物的生产控制以及施工过程技术控制等方面都有关，所以是对材料质量以及施工等高标准或是高要求的统称。而高强混凝土主要针对的是设计强度等级比较高而言。没有必要将高性能看的过于复杂或是“面面俱到”的要求。
混凝土的配合比属于核心的管理技术，其前提一定要对拟使用的各种材料基本性质有充分的掌握，试验操作是入门的基本工作。任何试验参数的掌握要在规范统一的标准要求下进行，当初学者熟练掌握基本技能后，可以了解一些较为简单的试验方法。做混凝土的人一定要有一定的基础知识作为前提以不失方向，同时再将实际的操作变为“经验”而积累，再将其升华而巩固，周而复始而“应对自如”。简单不能敷衍了事，简单也要高度重视“不厌其烦”，因为你生产的是一种负有安全性责任的结构的材料。
信息化管理一定是今后的主旋律。首先完善各种管理制度，将各个岗位责任真正落实到保证质量的前提下，采取以信息能够溯源为原则的基础上，使用几个环节的台账管理建立管理的闭合。同时对几个关键岗位的人员实行每日工作日志式的要求，如材料验收人员、材料复试人员、质检人员、搅拌机操作员、外检或巡检人员调度等，做到管理者通过这些要求的信息反馈对过程实行有效的管理和要求，达到管控的结果。如果将其编成程序，用计算机强制式的进行约束和管理应该更好。我们近期开始做管理软件的形式规范生产过程的重要环节的操作要求，实行强制性的要求。
材料质量虽然受市场因素的影响和约束，但是针对中国的管理模式，所有对应的管理部门，只要能有所作为，真正抓住质量是百年大计的宗旨，应该是可以有所转变现状的。也希望呼吁主管部门如协会，虽然属于民间团体组织，但是有一定的话语权和建议权。以前骨料属于地材不受重视和关注，但是现状已不能再不重视了，因为材料的不可再生是个事实，好钢一定用在刀刃上，如果是“粗制滥造”即使再好的绿色生产也是“徒劳”的。面对现在的材料供应市场除了管理部门的监管之外，也与使用者有更重要的关系。要学会说“不”，一旦你接受了材料就一定意味着你的生产控制系统是可以做到质量的保证的。是否也是如同混凝土的拌和物交付到使用者手里的时候，使用到结构里的质量就应该由施工方负责的道理一样。
生产混凝土的单位为使用混凝土施工企业依据合同关系提供混凝土拌和物材料，是具有商品属性的经营活动。合同是受法律保护的，既是“商品”，就要有交付验收的手续和过程，依据国家法律法规和标准规范规定，双方在做履约合同交货验收过程中，拌和物和强度是必须要满足的指标，所以交货验收的试块成型必须要由使用方负责（也可以是双方共同），其中和易性即坍落度的检测是前提要求，也就是说当拌和物的质量不能满足使用方的要求时，是不可以成型试块作为验收依据的。如果交付验收的试块是由供货方方负责提供，应该属于违规和“违法”行为（涉及到造假）。
如果合同约定混凝土强度是关键指标，作为提供方是必须要满足和要达到的。混凝土成本高低主要与企业管理水平有关系，生产成本不可以片面的追求降低，管理能力强的企业总成本的支出就会降低。但是有一点要关注，增加管理成本的投入是有限和必须的，而处理成本的结果是无限的也一定要避免的。我们不应该在市场上进行横向的比较，即使是相同的地区也不可以，因为前提因素是具有个性的。作为预拌混凝土生产企业一定要抓竖向的管理，检查管理效率或是责任担当的效果。
从建筑质量终身负责的严格规定中，谁使用谁负责是基本要求。说的再好再优良的材料，一旦确实因为某种材料所造成的质量“问题”时（这样的案例不在少数），材料厂家不会为你承担责任的。采用掩盖方式处理拌和物，只是看到的表面状态改变了，实质是否还有“影响”一定需要充足的技术数据支持，如耐久性的实验结果等。当然也有一个综合成本问题。从现在一些所谓“改善剂”的某些效果基本属于单一性的，原因很简单就是不存在可以应对万变材料的“万金油”的外加剂。
关于GB175标准的修订已经完成，请及时参考标准中参数要求的变化。但是有一点就是，水泥是一种应用型的材料，有具体的主要性质参数的指标规定。如何使用？怎样使用属于使用者的技术能力和水平的综合体现，任何一单混凝土配合比的确定都是单一的，不存在普遍的适用性。每个人的经验介绍都有其单一性，应该学习管理的思路和方法，而不应该是照搬和定量（非计量的量）。我们初始在配合比设计的时候需要的是知道水泥的基本性质后才可去确定试验室的配合比，没有足够的试验数据支持的前提下都是一种“预估值”的估算，很多看似很“精准”的“公式”，也一定是不稳定或是蒙的“巧合”。日本使用的材料相对是稳定的，仅以水泥的参数而言，都是实实在在的用水泥的标准值。而我国的水泥即使是标准的普硅42.5水泥也会有明显的差别的，所以就更需要做好材料使用前的复试，先试后用也是我国规定的技术管理措施要求。
其实水洗机制砂不见得对使用者有过多的好处，至少有一些必要的细颗粒被冲洗走了，不仅是0.075以下的颗粒。当使用了絮凝剂的机制砂，从级配与拌和物流动性考虑单独使用有很多的不利因素，所以如何合理使用这种砂子，需要和你的使用比例和实际使用的外加剂的相容性有关系，尽量找到合适的配伍。有条件可以采用“净浆裹砂”搅拌工艺。
可能与絮凝剂有关系。因为有的絮凝剂具有增稠的作用，所以知道生产使用的材料对于搅拌站可以制定对应的技术措施，可以通过做材料的吸水率试验确认一下，也可以将机制砂充分洗干净后再做试验进行比对，以确定坍落度损失是否是主要的原因。有时损失大和砂细或泥块等有关系，用排除法做试验。
拌和物的匀质性是通过搅拌时间的保证实现的，西方国家大约120s，日本60s（高速机）我国普遍小于60s，有的甚至不足30s。双卧轴搅拌机，因两轴之间存在一定“空间段”，在拌和物流动性小于200mm左右时，该段的拌和物是搅不到的，除非由足够的搅拌时间保证。当使用的材料品种再多的情况下其搅拌时间对匀质性就更加关键和重要了。
从材料性质分析，石膏首先吸水并包裹在熟料铝酸三钙的表面使其不能立即水化（调凝作用）这是很重要的。但是由于三氧化硫的总量不可能全部与该熟料颗粒相容，可能被其他的掺和料颗粒吸附一部分，这就是有可能调凝的数量不足；但是由于有些掺和料掺加了一些用石膏做激发剂，也有可能没有掺加，或是球磨加工掺加的不匀质，所以也会成为拌和物流变性能的不确定性或是不稳定性的现象；还有就是（聚羧酸外加剂）对三氧化硫有敏感性，即使外加剂的减水效果发生变化，这样也会成为三氧化硫的效率不稳定的现象，我们现在都仅在关注泥粉对聚羧酸外加剂的影响而忽视其他的因素；再有就是骨料的吸水性，尤其是吸水率大的骨料（开口孔或裂隙大），有时即使是湿的骨料也有可能在搅拌、运输、泵送过程中，因外力扰动的关系有部分颗粒状的外加剂强行被压入孔、隙中而影响效果。当然环境的温湿度也是不能忽视的原因。
增效剂或是减胶剂我在2012年就做过比较详细的比对试验，包括科研单位和大学的材料，从性价比考虑没有十分优越的效益，有些材料在某种提高“稠度”方面有一定的改变。很多人以水泥有一些很细的颗粒的集聚团，一般外加剂分散不了，只有使用这种材料才可以打开且提高强度。我和清华大学阎老师写过一篇文章是关于增效剂的，里面有一张形貌图足以说明集聚团的不存在。我们强调的是，水泥的颗粒一定要有不同的粒径，从0～80μm，原因很简单水化是由外向里逐渐进行的，合理的级配可以有几十年的强度贡献，如北京建国十年的十大建筑，当时的混凝土设计强度为300#，2008年抽检有近60兆帕。还有就是美国的案例。假如将水泥颗粒完全水化了，后期的安全性从哪里来保证，我们的结构可不是仅几十年的使用寿命的。从水泥物理化学方面分析，硅酸钙总量是不变，早期高了，后期一定会低，早期都水化了，后期还有吗？当然现在可能有些“好的”产品，也有一些人在用的过程中感觉有一定的效益，但是搅拌站是对质量终身负责的一方，具体使用什么材料最终技术是要负责的。
如果工地的砂细度模数在3.4且通过0.315公称直径不足10%，仅靠外加剂是不合适的。混凝土的工作性是一个多指标的拌和物。混凝土拌和物的和易性和所有的骨料之间的颗粒级配有关系，就是看各个颗粒间的连续性，对于过少的可以适当提高砂率或是使用一些粉煤灰，但是要注意凝结时间和粘稠的问题。也可以增加质量好的引气剂改善拌和物的流动性能。
防冻剂应该要具备4个基本功能即有效的减水、降低冰点、合适的早强、适量的引气。用于混凝土中的早强组分很多，关键是要用对混凝土结构没有副作用的影响就可以，如混凝土中的总碱量、氯离子含量等等。一般对混凝土的早期强度主要指14天以前的强度发展（对比），以前所谓的7天强度要求针对是没有掺和料的预拌混凝土，现在掺加如此多的掺和料至少14天才有可能具有一定的参考价值。我国对进入冬施的时间节点有严格的规定即连续五天大气平均温度稳定的低于5度的时候。
混凝土中的气泡有两种因素所致，外加剂中引进的含气量和搅拌过程中带入的空气。所以要根据气泡的形状和数量和位置来判断是什么原因所致，无论是什么因素带进的，充分且有效的振捣到位是关键的。
至于使用什么外加剂要根据生产工艺和材料比例予以确定。以聚羧酸外加剂生产工艺应该是先消泡再引气。对于混凝土结构表面的气泡一定要根据实际情况进行分析和处理，一般外加剂带入的气泡是小而密，浇筑带入的空气形成的气泡不呈圆形且偏大也不均匀和不规则。混凝土的振捣作用之一就是排出混凝土拌和物中的气泡，所以不可忽视振捣工艺的设计与保证。一般混凝土拌和物坍落度偏大的，往往会人为不会过多的进行振捣，也不应再用所谓的观察浆体气泡和返浆的方式来定振捣的时间，因为大流动性混凝土拌和物与模板之间的气泡很难用振捣的方式排出（不同于塑性混凝土），也是内置式振捣器的特点。所以竖向构件表面的气孔多是普遍存在的。
如果是聚羧酸外加剂滞后反应是一种母液搭配比例和要求的掺量之间的相容性或掺量不当的问题，由于母液有保塌和减水不同的功效，两者的搭配和实际的使用都与配合比使用的材料性质和数量有关系。滞后性一般是保塌组分偏多所致。任何一种外加剂是否可以应用于生产，必须要有足够的材料参数试验和拌和物的试拌结果，找到合适的掺量后才能用于实际生产搅拌。如果不经过实际试拌和试验数据得到保证的材料都不可以随意使用，如减水率、拌和物的和易性三项指标（流动性、耐久性、保水性）的满足，经时损失的坍落度以及扩展度的试验数据满足实际施工的要求。对于一般滞后性反应除了和比例调整外，延长搅拌时间是比较有效的方法，这样还可以提前知道因外加剂的某些参数的不合适，所出现的离析问题的提早处理。外加剂的作用滞后一般都是拌和物的粘聚性差或是有离析现象。
不建议用，因为回弹值不高和多个因素有关系，如果不去分析，用一些非“正常”方法就是为了增加反弹值，这就更与整体的混凝土不相符了。这种对混凝土表面具有一定“腐蚀”材料都是强碱性的，一般涂刷后渗入一定时间后再打磨再涂刷，使其表面的硬度提高。我们也做过用清水、水泥水、石灰石水等材料对表面的处理，发现都有一定的作用，效果并没有很明显的差别。其原因可能和表面密实性有关系，和胶凝材料的性质有一定关系，和湿度的保持有关系。但是作为使用者一定还要高度重视这种强碱性材料对操作者的安全保护和环境的污染等。
现代混凝土的最大特点就是使用的外加剂，而外加剂是一种统称。混凝土是一种按照委托技术要求等性能而满足的一种材料，使用哪些基础性的材料？使用的比例是多少？都属于生产方的责任，当然对使用这些材料的“后果”也是需要负责任的，因为提供配合比的数据以及结论是供应方的企业行为。水泥生产过程中采用助磨剂使用了那些材料在不告知的前提下，作为使用者一定要做好使用前的复试参数的试验确定，原则上只要水泥的复试参数没有异常，就可以不用考虑什么“激发剂”问题的。你说的激发剂应该是矿渣粉加工过程中允许加入的材料，在水泥加工中还没有见过。
试验的掺量是根据材料干基状态下确定的，而生产实际的含水始终是在变动的，如果实际生产使用的少了，拌和物的状态也没有明显的变化，应该是实际使用的水多了。也不排除计量出现了不“真实”问题。
外加剂掺量有两个基本的作用，一是在满足拌和物施工要求的前提下，降低水胶比以保证达到强度与耐久性的要求；二是在保证强度与耐久性要求的前提下，不增大浆骨比而满足拌和物工作性的稳定。掺量是否属于正常一定要以配合比试配的结果给与判断。
絮凝剂应该是沉淀污水即洗骨料后的“污水”用的一种材料，规范的生产是不会混进骨料中的。由于价格等原因，不同的絮凝剂有不一样的状态，作为厂家应该告知使用的是阴离子型还是阳离子型或飞非离子型，以便确认是否可用。一般这些材料与水混合后会具有很强的吸附性质，从而会影响流动度甚至对强度也有所降低的影响，这些都应该降低掺量使用。如在骨料里残存过量，则对拌和物配合比应进行必要的调整，如提高水泥用量和提高外加剂的适应性以及掺量。一般絮凝剂与水混合后偏碱性或碱性，所以对聚羧酸外加剂影响会大些。由于受区域性影响，骨料的某些性质是不一样的，如我国泥粉由西北向东南呈碱性向酸性过度，且还有电泳效应，这样任何一种对应的“处理用”的材料基本是单一的，不存在“万能的”调节剂，况且使用“掩盖式”方法处理问题不是技术人员的正确选择，因为混凝土拌和物虽然重要，但是问题并没有解决硬化后的“问题”，有可能还会带来“后患”。
由于质量终身负责有搅拌站一方，任何材料供应方不是终身的责任方，所以使用方就要掌握材料所相对应的参数指数，至少需要在这种“辅助”的材料提供方提供必要的合格证、检测证明、质量保证承诺书等。就如同搅拌站需要提供质量承诺书给施工方一样。举一个粉煤灰的例子：某粉煤灰供应商是基本不变的，供应的质量还是可以的，即主要复试的参数都没有异常。但是一般年初粉煤灰供应呈紧张状态，所有进站的材料如常使用，但是在某一天生产的混凝土的凝结时间出现异常延缓的问题了，在做比对试验的时候发现是粉煤灰的问题，怀疑是不正常的脱硫工艺排放的粉煤灰（正常由两种收集方式）。如果使用者在购进某种材料是合同中有明确的技术规定（2017年规范要求），即使不去做某些参数的复试检测，至少可以约定某些数据一定要由供应商提供和负责，这就是责任的划分。同样现在某些外加剂如改善剂等其他的就应该提供使用质量的保证书，因为是与正常生产使用的另一种附加的外加剂，你看到的拌和物状态不见得是以后混凝土硬化后的结果。严格讲不会存在所谓的多功能多效果的外加剂，因为混凝土使用的材料是不稳定的，所以一定要用过程控制管理来处理生产过程中的“问题”，不要用掩盖方式掩盖“缺陷”。
虽然现在有对相应的标准，我还是建议考虑使用该种材料的目的是什么？希望能达到什么样的效果？同时从搅拌匀质性质量考虑，增加多组分的拌和物的搅拌时间一定要延长，所以还应该考虑综合成本。值得一提，混凝土质量是由生产方负责的，所有的材料使用一定具有相对的“独立性”，是一个配伍关系，因为混凝土拌和物的供应属于订单式的生产过程。
提出泵损的问题带有一定的普遍性，拌和物泵损一般会有以下因素产生：（1）水泥颗粒偏细在有压力的作用下会加速颗粒水化，形成的絮状物质就会多而影响流动性；（2）掺和料烧失量偏大也是影响因素之一；（3）骨料吸水率偏大，因为骨料的表面的开口孔或是裂隙在压力下造成部分水渗入，甚至还会有一些外加剂的固体颗粒进入孔中而影响外加剂的有效性，这里也包括出现的流动性降低的现象；（4）也有外加剂中的引气组分的质量不好，本来应该是稳定的细小的泡，但是对于偏大且不是稳定的气泡会在压力的作用下破裂而失去“润滑”作用；（5）还有一个不是常见的因素就是骨料的颗粒强度偏低，会在压力大或是持续的作用力下出现“压碎”后的细颗粒偏多的问题；（6）拌和物在输送距离比较长的情况下会形成拌和物的温度升高而影响流动性，以前做过一个胶砂温度对扩展度的影响，试验使用常规的普硅水泥和标准砂，在低于35度时流动性变化不大，一旦超出后，其拌和物的流动性明显减低，拌和物温度越高影响流动性越大。综合以上这些因素对水平输送距离越大越容易出现泵损的现象，所以最好采用有针对性的解决方法，不能单纯采用增加用水量的方式提高流动性来解决。
原文参见《混凝土世界》2021年06期 P40~P46