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水工混凝土配合比管理体系优化研究
admin在2020-10-14发布 频道:行业资讯 标签:
     
摘要:针对水利水电工程施工项目混凝土配合比在设计与应用中存在的管理问题,建立混凝土配合比设计要素的CPI模型,创设“配额比”指标分析混凝土配合比经济性影响因素,总结配合比的三类优化设计措施,辨析混凝土的三类生产质控要素,提出混凝土配合比的“前调”、“中调”与“后调”三期优化理念,明确质量控制流程中的控制端与处理终端部门职能分配,建立混凝土配合比“121”服务制度,以PDCA循环法构建混凝土动态优化生产质量控制体系。
 

1 概述

  我公司作为大型水利水电工程施工企业,在混凝土配合比管理方面,多年来一直存在以下问题:施工项目分散、偏远,其大型普通混凝土配合比设计和特种(特殊要求、特殊工艺、特殊材料)混凝土配合比设计由项目部委托总部中心实验室完成后,不便统一管理,混凝土生产质量控制工作中缺乏配合比设计人员的参与,在工程发生原材料、生产工艺和施工环境条件的显著变化时,混凝土配合比得不到经济合理、针对性强的优化调整,致使混凝土性能不符合设计要求、不满足施工要求,或生产质量不稳定、生产成本不经济的情况时有发生。
    为提升混凝土配合比动态管理水平,特开展历时11个月的专项研究,对公司承建的13个大型水利水电工程施工项目组织了跟踪调查和量化研究,着重以PDCA循环法构建混凝土质量控制体系,优化管理流程、提高控制水平。

 

2 样本分析

2.1 代表性分析

  对采集的187组混凝土配合比分类统计可知,样本数据群组具典型的水工混凝土特征:强度等级以C20、C25、C30为主,坍落度多低于100mm,多数混凝土有耐久性要求,少数混凝土设计龄期为90d。原材料的使用也符合当前水工混凝土生产的主流情况:绝大多数混凝土使用了42.5水泥和外加剂,近半数混凝土未掺加粉煤灰,骨料以二级配为主,有少量四级配。可见所采集的数据整体具有很强的代表性。

2.2 经济性分析

  传统观念中单纯以水泥用量衡量混凝土配合比经济性的做法存在着片面性,尤其在混凝土配合比向多材料组份、多因素水平和多性能要求发展的今天。为实现长期稳定地直观评价配合比经济性,研究采用了以“配额比”为指标的评价方法:以工程实际发生的混凝土原材料进场单价、实际采用的工程施工配合比材料用量,计算“施工配合比原材料成本”;以相同的原材料单价与同强度等级、同骨料级配的相关预算定额混凝土配合比材料用量,计算“定额配合比原材料成本”;再以两项成本的比值Pe作为配额比,实现横向和纵向的经济比较。对比可见,影响水工混凝土配合比经济性的常见因素,按其影响幅度从大到小排列为:骨料级配、坍落度、粉煤灰掺量、减水剂掺量及效果。
 

3 设计环节管理提升

3.1 设计要素

  混凝土配合比的设计优化综合措施,需全盘考虑现场施工要求,并在基本流程的基础上增加混凝土原材料成本核算。在调研中,我们根据设计因素的相互关系和影响程度,绘制了混凝土配合比设计要素的示意图(图1):
  在此“CPI环图”中,外圈C环(Condition,条件)涵盖了施工项目在委托混凝土配合比设计时应当明确的条件因素,中圈P环(Property,性能)是配合比设计者结合委托条件、规范要求和原材料检验结果予以确定的设计过程要素,内圈I环(Index,指标)则是混凝土配合比设计的三大基本指标:水胶比、用水量、砂率。混凝土配合比优化工作在P环展开,对C环的影响是可能涉及建议改变施工项目的施工方法和采购计划,而一般不涉及变更设计方案;所有的优化措施将综合体现于I环核心要素。

图1 混凝土配合比设计要素示意图

3.2 优化措施

  参考前述经济性对比,根据水利水电工程施工现场实际情况量化分析,提出提高混凝土配合比经济性的最有效措施:
  ①在施工条件(钢筋间距、混凝土运输与入仓方式、粗骨料采购或自产条件)允许的前提下,选用较大粒径和连续级配的骨料。
  ②在施工条件(混凝土运输方式与运距、混凝土入仓方式与振捣条件、施工季候条件)允许的前提下,选用较小的坍落度值。
  ③掺加Ⅱ级及以上粉煤灰并在规范允许范围内提高掺量。
  ④选用性价比高的减水剂并合理控制掺量。
  以上四项措施是经济目标与质量目标完美统一和有机结合的混凝土配合比优化手段,组合应用能取得良好的经济效益和技术效果,在混凝土配合比初始设计阶段和优化调整阶段均作为原则性措施,我们称之为Ⅰ类优化措施。
  此外,将可用于克服现场混凝土生产与施工困难的应对性措施划分为Ⅱ类优化措施,例如:粉煤灰代砂,可解决河砂严重偏粗及人工砂石粉含量过低问题;提高砂率,在减水剂中适当增加引气组份,可缓解骨料粒形不佳和颗粒表面特征不良带来的拌和物流动性不佳;提高粉煤灰掺量,控制混凝土总碱含量,可部分应对骨料的碱活性潜在危害;萘系减水剂机内后掺和聚羧酸减水剂车内后掺,能减少粉料对减水剂的吸附量,对于坍落度损失过快有一定改善作用。
  颠覆性措施称为Ⅲ类优化措施,要求更换原材料品种乃至混凝土搅拌设备,以及调整施工工艺。
  要结合实验数据分析根本原因,才能综合运用优化设计措施,切实满足现场要求。

 

4 应用环节管理提升

4.1 质控体系

  此前,我公司水电施工项目沿袭着传统的混凝土生产质量控制模式,即以项目部为主体的单向委托和单方质控模式,其工作流程如图2所示。
图2  传统质控体系工作流程图

图3  动态优化质控体系工作流程图
 
  根据调研情况和公司管理提升工作要求,提出一套优化质控体系模型并试行,强调项目部的信息反馈职能和实验室的“一对一”跟踪服务职能(“121”服务,即一个混凝土配合比设计人员,对应服务一个施工项目,实施主动的信息采集与技术指导)。混凝土配合比优化工作在此体系中被分为“前调”、“中调”和“后调”:
  前调:开盘前配合比优化,着重于配合比设计值的现场流变性能复核,可以消除因现场混凝土原材料与配合比设计所用原材料存在性能差异造成的配合比不适用问题,在开盘前由项目部完成。
  中调:鉴定与早期推定优化,以混凝土开盘鉴定情况为依据,采用科学的早期推定方法做出配合比优化调整,防止混凝土强度出现较大偏差,由项目部和中心实验室合作完成。
  后调:混凝土性能评价后配合比优化,着重考量硬化混凝土的力学性能、耐久性能及经济性,对配合比做出针对性综合优化调整,主要由公司中心实验室完成,有条件的项目部可自行完成。
  动态优化质控体系工作流程见图3。

4.2 质控要素

  调研发现,对于混凝土质控的主控指标:抗压强度和坍落度,造成波动的因素主要包括:
A因素—质量保证性因素 B因素—质量控制性因素 C因素—操作规范性因素
①水泥品质 ①温度 ①取样
②粉煤灰品质 ②混凝土含气量 ②试验
③外加剂品质、掺量及效果 ③施工时间延误  
④砂含泥量(石粉含量) ④砂细度模数  
⑤石子颗粒强度 ⑤石子级配  
  ⑥砂石含水率  
  对于A因素,我们将其归入质量保证(QA)的工作范畴,需在混凝土生产前实施质量控制,其控制端为质量管理部,不合格品的处理终端为物资供应部;对于B因素,则完全属于质量控制(QC)环节,需要在生产过程中根据因素的变化情况对混凝土配合比做出动态调整,其控制端为项目试验室,处理终端为混凝土拌和站;对于C因素,需满足其操作的规范性,其控制端为质量管理部,处理终端为现场试验室。
 

5 结语

  通过推行动态优化质控体系和“121”服务制度,综合运用三类优化设计措施和有效控制三类生产质控因素,更明确地划分混凝土生产质量控制的部门职能并科学制定协作机制,我公司施工项目混凝土配合比管理水平得以显著提高。
作者:隗收   
信息来源:混凝土视频网
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