【分析】混凝土質(zhì)量控制的“望、聞、問(wèn)、切”
混凝土質(zhì)量控制的“望、聞、問(wèn)、切”
在現(xiàn)今的混凝土行業(yè)中，由于部分原材料供貨商質(zhì)量意識(shí)淡薄和缺乏誠(chéng)信以及資源的匱乏等原因，造成原材料質(zhì)量不穩(wěn)定，并由此帶來(lái)混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定。在來(lái)不及進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)和試配調(diào)整的情況下，施工一線的工程師們應(yīng)該如何作為，進(jìn)而最大可能地保證混凝土質(zhì)量？這是一個(gè)似乎“不便于”討論，但又客觀存在、經(jīng)常發(fā)生、急需解決的問(wèn)題。
在現(xiàn)今的混凝土行業(yè)中，由于部分原材料供貨商質(zhì)量意識(shí)淡薄和缺乏誠(chéng)信以及資源的匱乏等原因，造成原材料質(zhì)量不穩(wěn)定，并由此帶來(lái)混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定。在來(lái)不及進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)和試配調(diào)整的情況下，施工一線的工程師們應(yīng)該如何作為，進(jìn)而最大可能地保證混凝土質(zhì)量？這是一個(gè)似乎“不便于”討論，但又客觀存在、經(jīng)常發(fā)生、急需解決的問(wèn)題。
作者認(rèn)為，在沒(méi)有條件進(jìn)行精確的試驗(yàn)驗(yàn)證的情況下，工程師們應(yīng)有能力通過(guò)觀感對(duì)已發(fā)生的變化做出準(zhǔn)確的判斷，并對(duì)配合比作出適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)這種變化，就像中醫(yī)一樣，對(duì)病人“望、聞、問(wèn)、切”后便能開(kāi)出藥方。
1 工程師應(yīng)力求成為一個(gè)“經(jīng)驗(yàn)豐富的中醫(yī)”
為什么要把工程師比作中醫(yī)呢？
研究對(duì)象的相似性。同是一種病，甚至是同一人患了同一種病，中醫(yī)開(kāi)出的藥方都是不一樣的，否則病人只需拜訪醫(yī)生一次，將中藥拿回家分開(kāi)稱量，以后得了同樣的病，按配方到藥店抓藥就行了，或者國(guó)家只需公布不同疾病所對(duì)應(yīng)的配方，患者查表抓藥就可以了。然而事實(shí)并不是這樣。中醫(yī)開(kāi)處方前要看氣色、聞氣味、問(wèn)病情，還要把脈，準(zhǔn)確了解病人疾病的嚴(yán)重程度、身體素質(zhì)、精神狀態(tài)、營(yíng)養(yǎng)條件后，結(jié)合自己手中中藥的品質(zhì)，合理配藥，才能藥到病除。沒(méi)有完全一樣的病人，更沒(méi)有完全一樣的病情，當(dāng)然也就不可能有完全一樣的藥方。
混凝土也是如此，不同的工程，混凝土服役的環(huán)境不同，受力特點(diǎn)不同，原材料質(zhì)量不同，施工方法不同，操作工人不同，所以，混凝土的配方也不能相同。沒(méi)有完全一樣的工程，也就沒(méi)有完全一樣的配合比，否則，國(guó)家只需頒布配合比速查表，大家查表使用，而無(wú)需進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。
研究手段的相似性。中醫(yī)在診斷病情時(shí)采用的手段是“望、聞、問(wèn)、切”，一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的混凝土材料工程師，可以使用“看、問(wèn)、聽(tīng)、劃、摸、捻、抹”等簡(jiǎn)易快捷的手段感知混凝土質(zhì)量，二者都是不借助于檢測(cè)儀器，快速做出判斷并及時(shí)進(jìn)行處置。
思想方法的一致性。原材料不可提純且組成復(fù)雜、化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜等因素，決定了混凝土具有微結(jié)構(gòu)和性能不質(zhì)量控制中醫(yī)思想方法確定與不確知性，是一個(gè)非線性的混沌體系［2］，必須用“綜合的、整體論”的思想方法進(jìn)行研究，這種思想方法是東方科學(xué)文化傳統(tǒng)的思想方法，它主張從整體著眼，注意事物之間的聯(lián)系，更合乎辯證法［3］?？梢?jiàn)，“綜合的、整體論”的思想方法相對(duì)于西方常用的“分析的、分解的”思想方法，在混凝土研究上有明顯的優(yōu)越性。
中醫(yī)使用的“陰”、“陽(yáng)”、“氣”、“脈絡(luò)”、“內(nèi)病外治”等理論是典型的“綜合的、整體論”的思想成果，它他將人體看成一個(gè)有機(jī)的整體，考慮到各器官相互之間的影響，在思想方法上和混凝土研究是一致的。
2 要用中醫(yī)“變化的”的眼光來(lái)看待混凝土
我們不能希望一個(gè)配合比通過(guò)試驗(yàn)室試配和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證后使用一個(gè)月，甚至一年，這是不符合邏輯的，作者個(gè)人的體會(huì)是，一個(gè)配合比能使用三天就很意外了。如果我們力求完美，一個(gè)工班幾次調(diào)整配合比是常有的事，其主要原因是原材料波動(dòng)太大。例如砂子，即便是質(zhì)量還算穩(wěn)定的河砂，連續(xù)10車質(zhì)量基本穩(wěn)定便是奇跡。裝載機(jī)上料的時(shí)候，連續(xù)三鏟，鏟鏟不一樣的情況也不鮮見(jiàn)。
原材料質(zhì)量的波動(dòng)引起混凝土質(zhì)量的波動(dòng)后果是不可小視的。在商品混凝土行業(yè)，原材料波動(dòng)帶來(lái)的混凝土質(zhì)量波動(dòng)，情況可能要好一些，因?yàn)樵谏唐坊炷翑嚢枵?，混凝土采用罐車運(yùn)輸，是幾盤(pán)料混為一車，混凝土質(zhì)量的波動(dòng)有個(gè)沖消的機(jī)會(huì)。且由于運(yùn)輸罐車有攪拌的功能，混凝土的質(zhì)量偏差可以方便地調(diào)整。但若是吊斗運(yùn)輸?shù)幕炷令A(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，情況就嚴(yán)重了，特別是高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，由于減水劑用量較大，原材料含水量的不大的變化就會(huì)引起混凝土坍落度的大幅度波動(dòng)，造成混凝土干硬無(wú)法振搗密實(shí)，或是嚴(yán)重離析泌水的后果。
以上僅提到混凝土工作性能的波動(dòng)，原材料波動(dòng)，當(dāng)然還會(huì)引起耐久性和力學(xué)性能的波動(dòng)。
3 用中醫(yī)“望、聞、問(wèn)、切”的診斷方法來(lái)檢查原材料和混凝土質(zhì)量
“望”就是觀察，是混凝土質(zhì)量控制四個(gè)手段中獲取信息量最大的一個(gè)。
“望”要從原材料質(zhì)量檢查開(kāi)始，如查看各原材料的顏色有無(wú)異常，砂石料含泥量是否異常，級(jí)配是否有波動(dòng)，粉煤灰細(xì)度是否異常等。
在混凝土拌合階段，“望”的主要任務(wù)是看混凝土在攪拌筒里的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、看電流表。對(duì)低流動(dòng)性的混凝土，要觀察攪拌機(jī)葉片將混凝土“犁”起的高度，被“犁”起的混凝土是連續(xù)的整塊還是分散的多塊，筒壁附近是否有泌漿。如果混凝土被“犁”起較高且散成多塊，筒壁無(wú)泌漿，則坍落度小，反之，則坍落度大。對(duì)高流動(dòng)性的混凝土，要觀察攪拌機(jī)葉片將混凝土“帶”起的高度，混凝土在攪拌筒內(nèi)蕩漾的幅度，筒壁附近泌漿區(qū)的寬度。如果葉片將混凝土“帶”起的高度較大，混凝土在攪拌筒內(nèi)蕩漾的幅度較小，筒壁附近泌漿區(qū)的寬度較小，則混凝土坍落度較小，反之，則坍落度較大。攪拌混凝土?xí)r，攪拌機(jī)的電流強(qiáng)度與混凝土的坍落度密切相關(guān)。電流強(qiáng)度大，說(shuō)明坍落度偏小，反之則偏大。在確定原材料質(zhì)量無(wú)變化，攪拌機(jī)稱量系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠的情況下，可判定混凝土坍落度的變化是砂石料含水率波動(dòng)引起的，攪拌機(jī)操作工完全可以根據(jù)電流強(qiáng)度的變化調(diào)整用水量，為澆注現(xiàn)場(chǎng)提供工作性穩(wěn)定的混凝土。
若用吊斗運(yùn)輸混凝土，工程師們就多了一個(gè)觀察坍落度的絕佳機(jī)會(huì)?；炷翉臄嚢铏C(jī)放入吊斗時(shí)會(huì)堆積成一座“山峰”，然后慢慢坍塌，根據(jù)“山峰”的高度、坍塌的速度、坍塌的結(jié)果，可以準(zhǔn)確地判斷混凝土的流動(dòng)性能，這種判斷甚至比坍落度試驗(yàn)的結(jié)果還可靠，因?yàn)樘涠葯z測(cè)畢竟是小樣本試驗(yàn)，人為因素影響很大。
在混凝土澆注階段，“望”的主要任務(wù)是觀察混凝土是否便于振搗密實(shí)，是否泌漿、泌水，是否便于抹平收光。例如，砂率過(guò)小會(huì)使混凝土粘度增加［4］，振搗棒難以插入，返漿困難，難以振搗密實(shí)；砂率過(guò)大會(huì)導(dǎo)致混凝土氣泡難以排出，也難以振搗密實(shí)。用水量和減水劑摻量大會(huì)引起泌漿、泌水，用水量過(guò)低混凝土?xí)l(fā)粘。如此等等……，只要找到混凝土表現(xiàn)與配合比之間的規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整，是有效和必要的。
在混凝土脫模后，“望”的主要任務(wù)是觀察混凝土的外觀質(zhì)量，通過(guò)觀察外觀質(zhì)量，也可推測(cè)內(nèi)在質(zhì)量。例如，由相同的材料，相同的澆筑工藝，相同的養(yǎng)護(hù)條件而獲得的混凝土結(jié)構(gòu)，通過(guò)比較顏色深淺，可以粗略估計(jì)混凝土強(qiáng)度的高低。規(guī)律是：若顏色異常偏淺，則用極可能用水超量，混凝土強(qiáng)度不夠，需引起警覺(jué)并追查原因；若顏色異常偏深，則有可能是因?yàn)闇p水劑添加超量，用水量大幅度降低，混凝土強(qiáng)度大幅度提高而引起的。
機(jī)理如下：心理物理學(xué)的研究表明，人們對(duì)亮度的感覺(jué)，主要與物體表面對(duì)光的漫反射有關(guān)。當(dāng)人們觀察某一平面時(shí)，若該平面漫反射光所占的份額愈小，則平面愈黑，這也說(shuō)明物體的表面愈光滑。水灰比小的混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)，其表面結(jié)構(gòu)尺寸大部分小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)（380μm-750μm），光的主要反射方式是鏡面反射，漫反射所占比例很小，因此表現(xiàn)為深色；水灰比大的混凝土結(jié)構(gòu)相對(duì)不夠密實(shí)，其表面結(jié)構(gòu)尺寸大部分大于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，光的反射方式主要是漫反射，因此表現(xiàn)為淺色［5］。凝土的溫度。
原材料質(zhì)量檢查階段，“聞”在水泥溫度的感知上頗為有效。水泥到場(chǎng)后不能立即泵入儲(chǔ)存罐，工程師應(yīng)揭開(kāi)罐車頂蓋，用面部感知水泥是否過(guò)熱，有經(jīng)驗(yàn)的工程師對(duì)水泥溫度的估計(jì)，誤差能達(dá)到5℃以內(nèi)。若水泥溫度過(guò)高，工程師可通過(guò)采取存放降溫待用，或新抽地下涼水拌制混凝土等措施減弱其不良影響。
在混凝土拌合階段，“聞”的意義在于感知混凝土拌合時(shí)的溫度?；炷涟韬蠒r(shí)，打開(kāi)攪拌機(jī)觀察孔，用面部感知混凝土溫度，在冬季，我們關(guān)心入模溫度是否過(guò)低；在夏季，我們關(guān)心入模溫度是否過(guò)高。通過(guò)對(duì)混凝土溫度的簡(jiǎn)單判斷，我們可以立即采取對(duì)原材料加溫或降溫、調(diào)整熱養(yǎng)護(hù)制度等應(yīng)對(duì)措施。
混凝土脫模后，“聞”的工作是感知混凝土構(gòu)件的溫度，從而決定是否需要覆蓋保溫，能不能立即撒水養(yǎng)護(hù)，這對(duì)避免構(gòu)件因溫度應(yīng)力而開(kāi)裂意義重大。
“問(wèn)”是詢問(wèn)，指向工人和其它人員了解施工時(shí)的發(fā)現(xiàn)。在施工過(guò)程中，身處一線的操作工人對(duì)混凝土的表現(xiàn)有切身的感受，就像病人對(duì)自己身體的感受一樣，因此，他們的描述有重要的參考價(jià)值，工程師們應(yīng)該多向他們了解現(xiàn)場(chǎng)的情況。
“切”在中醫(yī)中指摸脈搏，這里指用手捻、用鍬拌、用抹刀抹等動(dòng)手的方式了解混凝土的質(zhì)量。
“切”對(duì)了解粉煤灰的質(zhì)量是很有效的。抓一把粉煤灰，先用“望”的手段端詳，然后用手捻，若感覺(jué)細(xì)膩，則說(shuō)明顆粒較細(xì)；若感覺(jué)粗糙，則說(shuō)明顆粒較粗。沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的工程師可以先做個(gè)估計(jì)，然后和檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，幾次訓(xùn)練就可掌握這門(mén)技巧。
在混凝土澆注階段，“切”的主要手段是用手捏，用鍬拌，用抹刀抹，主要目的是了解混凝土的流動(dòng)性、粘聚性、粘度等各項(xiàng)工作性能。如抓起一把混凝土，用手揉捏一下，可了解砂漿是否飽滿，砂率是否適中，進(jìn)而判斷混凝土離析和泌水的可能性；用鍬翻拌混凝土，可以了解混凝土的粘度；用抹刀在混凝土表面試抹幾下，了解混凝土是否便于抹平收光。通過(guò)“切”的“診斷”，混凝土的工作性表露無(wú)遺，相比坍落度試驗(yàn)，是既方便，又全面。
“聞”在中醫(yī)里指聞氣味，在混凝土質(zhì)量控制中，我們可以通感地指利用面部來(lái)感知混
在混凝土脫模后，“切”主要是指用手撫摸混凝土表面，配合“聞”判斷混凝土的脫模溫度。
4 用中醫(yī)“綜合的、整體論”的思想方法調(diào)整混凝土質(zhì)量
用“望、聞、問(wèn)、切”的手段了解原材料和混凝土質(zhì)量后，便可以用中醫(yī)“綜合的、整體論”的思想方法調(diào)整混凝土質(zhì)量，這里舉幾個(gè)例子說(shuō)明。
例1.某預(yù)制構(gòu)件工程，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C65，坍落度180mm，使用5~10mm和10~20mm兩級(jí)配石灰?guī)r碎石，要求碎石必須水洗，以降低含泥量（實(shí)際主要是石粉）。冬季霜凍期，水洗碎石無(wú)法操作，偶有幾車5~10mm碎石石粉含量很高，若測(cè)含泥量，估計(jì)在2.5%左右。另，本工程每方混凝土5~10mm碎石用量為320Kg。
綜合分析并處置：許多人持一種“活性”至上的觀點(diǎn)，認(rèn)為粉狀材料必須要有活性，否則是有害的。事實(shí)上我們沒(méi)有必要一味強(qiáng)調(diào)“活性”，我們不妨把石粉理解成一種微骨料，其中較粗的顆?？商畛渖傲ｉg的空隙，較細(xì)的顆粒可填充水泥間的空隙，適量的石粉對(duì)改善混凝土材料的級(jí)配是有益的；細(xì)粒的石粉還可以為水泥水化的產(chǎn)物提供晶核，加速水化產(chǎn)物從水溶液中凝結(jié)，從而促進(jìn)水泥的水化；何況石灰石粉末也不完全是“惰性”的，石灰石粉末還可以參與化學(xué)反應(yīng)，生成水化碳鋁酸鹽?？梢?jiàn)，適量的石粉對(duì)混凝土質(zhì)量有正面的影響。本工程碎石帶入的粒徑小于80um的石粉約8Kg，數(shù)量較小，負(fù)面影響可忽略。但引入8Kg的粉料會(huì)使混凝土坍落度稍有下降，粘度稍有上升，因此工程師通知攪拌站每方混凝土加水2Kg。做出這種調(diào)整后混凝土坍落度略有上升，粘度略有下降、保水性等無(wú)明顯變化，后來(lái)發(fā)現(xiàn)28d的抗壓強(qiáng)度也無(wú)異常，說(shuō)明工程師的處置很恰當(dāng)。
例2.某預(yù)制構(gòu)件工程，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，坍落度50mm，每方混凝土摻Ⅱ級(jí)粉煤灰60kg。生產(chǎn)過(guò)程中攪拌機(jī)操作工發(fā)現(xiàn)攪拌機(jī)電流強(qiáng)度突然上升，打開(kāi)觀察孔查看，發(fā)現(xiàn)被葉片“犁”起的混凝土由正常的連續(xù)的整塊狀變?yōu)槠扑闋?，坍落度明顯降低，攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)和攪拌站計(jì)量系統(tǒng)無(wú)異常。得到報(bào)告后值班工程師趕到現(xiàn)場(chǎng)詢問(wèn)情況，得知半小時(shí)前材料部門(mén)向粉煤灰罐打入50噸粉煤灰，試驗(yàn)室已取樣，但未檢測(cè)。值班工程師查看樣品發(fā)現(xiàn)：粉煤灰顏色偏深，用手捻時(shí)感覺(jué)粗糙。值班工程師認(rèn)為混凝土坍落度異常是粉煤灰細(xì)度和燒失量不合格引起的，由于某些原因，工程不能停工，粉煤灰也不能及時(shí)退換。工程師分析認(rèn)為，粉煤灰偏粗影響不是很大，但燒失量大說(shuō)明粉煤灰含碳量大，吸水能力強(qiáng)，粉煤灰顆粒軟弱且喪失了大部分活性。工程師采取了如下應(yīng)對(duì)措施：①降低用水量2Kg，通過(guò)降低水膠比的方式彌補(bǔ)粉煤灰顆粒軟弱且喪失活性對(duì)混凝土力學(xué)性能的損害；②增加減水劑用量，保證坍落度不變。調(diào)整配合比后混凝土現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)略粘，但能正常使用，28d抗壓強(qiáng)度降低2MPa，混凝土質(zhì)量可以接受。
例3.某立交橋工程，橋墩混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，摻Ⅱ級(jí)粉煤灰，摻量80Kg/m3，使用某廠P.042.5水泥，用量300Kg/m3，水泥比表面積在380m2/Kg至400m2/Kg之間，發(fā)現(xiàn)水泥與減水劑相溶性時(shí)好時(shí)壞，且已查明責(zé)任在水泥生產(chǎn)廠，工程師雖與水泥廠多次交涉，但無(wú)法改變現(xiàn)狀。某日現(xiàn)場(chǎng)反映混凝土坍落度劇降，工程師采取三項(xiàng)措施維持質(zhì)量穩(wěn)定：①提高粉煤灰用量到110Kg/m3，降低水泥用量至270Kg/m3；②用水量不變，調(diào)整減水劑用量，以維持混凝土坍落度不變；③脫模后保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間由原來(lái)的3天延長(zhǎng)至5天。采取這三項(xiàng)措施的理由有四點(diǎn)：①該工程原配比粉煤灰摻量為21%，偏低，可提高到29%，降低水泥用量可部分緩解水泥與減水劑相溶性不好帶來(lái)的危害。②水泥用量下降，粉煤灰用量上升后混凝土早期強(qiáng)度會(huì)有所降低，但該橋墩服役時(shí)間在4個(gè)月之后，屆時(shí)粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)已顯現(xiàn)，故無(wú)須擔(dān)心混凝土強(qiáng)度不夠危害橋梁安全［6］。何況用強(qiáng)度至上的觀點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全性本來(lái)就不一定科學(xué)，茅以升用結(jié)構(gòu)吸收能量的能力來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的安全性似乎更加合理［7］，橋墩混凝土強(qiáng)度高，其脆性大，韌性小，吸收能量的能力不一定大，也就不一定更安全。③用水量不變，通過(guò)調(diào)整減水劑用量來(lái)維持混凝土坍落度對(duì)混凝土無(wú)害。④摻粉煤灰后混凝土早期孔隙率較大，碳化速度較快，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間可降低混凝土表面的孔隙率，降低混凝土早期碳化速度［6］。
5 結(jié)束語(yǔ)
需要特別說(shuō)明的是，作者在此介紹不使用儀器檢測(cè)的方法判斷質(zhì)量，不經(jīng)試配就進(jìn)行配合比調(diào)整，不是為了鼓吹經(jīng)驗(yàn)至上，否定儀器檢測(cè)和試驗(yàn)室試配的必要性，而是建議大家正視復(fù)雜多變的現(xiàn)實(shí)，積極積累經(jīng)驗(yàn)，綜合地判斷各種變化的因素對(duì)混凝土質(zhì)量造成的影響，以便及時(shí)采取措施，盡最大可能保證混凝土質(zhì)量，這比那些奉行“鴕鳥(niǎo)政策”，回避現(xiàn)實(shí)的態(tài)度要積極得多。
作者還認(rèn)為，由于原材料波動(dòng)較大，試驗(yàn)室的試配的結(jié)果不可能直接用于施工，即便經(jīng)過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，也不可能長(zhǎng)時(shí)間適用。試驗(yàn)室試配的意義僅在于為我們?nèi)蘸蟮呐浜媳日{(diào)整提供一個(gè)可參比的基點(diǎn)。
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