商砼生产原材料质量控制与性能优化探究

引言

在建筑行业蓬勃发展的当下，商砼凭借其高效、便捷、质量稳定等优势，广泛应用于各类建筑工程。从高耸入云的摩天大楼到纵横交错的桥梁道路，商砼已成为现代建筑不可或缺的关键材料，其质量优劣直接决定着建筑工程的结构安全与使用寿命。原材料作为商砼的基本组成部分，是构建其优良性能的基石。优质的原材料不仅能够保障商砼具备设计所需的强度、耐久性等关键性能，还能在施工过程中展现出良好的工作性能，如适宜的坍落度、良好的流动性等，确保混凝土能够顺利浇筑、振捣，形成密实的结构体。

一、商砼生产关键原材料的质量控制

1.1 水泥质量控制

水泥是商砼的胶凝材料，强度、安定性、凝结时间是水泥的基本质量控制。依据国标GB175-2007《通用硅酸盐水泥》要求，用于商砼的水泥强度、安定性、凝结时间需要达到强度等级要求。3d、28d 抗压强度是商砼所需强度，在生产和检验中，当低于国标所规定强度等级时为不合格水泥。安定性可以通过雷氏法或试饼法检验。实际生产中，水泥质量常见的是强度波动大、受潮结块、碱含量超标等。控制水泥质量措施主要有：一是要严格执行进厂检验制度，每批水泥都要检查出厂合格证书，抽检水泥生产是否达到规定的技术要求，检测指标包括强度、安定性、细度等；二要加强水泥储存管理，要使用专用筒仓储存，对筒仓做好防潮措施，以避免水泥受潮变质，储存超过 3 个月的水泥要进行复检合格后方可使用；三是控制水泥碱含量，工程中采用碱活性骨料的，水泥碱含量 ⩽0.6% ( 以 Na20+0.658K20 计 )，以防止碱 - 骨料反应引起商砼出现开裂现象。

1.2 砂石骨料质量控制

砂石骨料占商砼体积的 70% 以上，其颗粒级配、含泥量、泥块含量和坚固性直接影响商砼的工作性和强度。细骨料（砂）宜采用级配良好的天然河砂或机制砂，细度模数控制在 2.3-3.0 之间，含泥量 ⩽3% （C30 及以上商砼 ⩽2% ），泥块含量 ⩽1% ；粗骨料（石子）宜选用连续级配的碎石或卵石，最大粒径不超过构件截面最小尺寸的 1/4，含泥量 ⩽1% （C30 及以上商砼 ⩽0.5% ），泥块含量 ⩽0.5% 。

控制工艺：（1）控制骨料的级配，通过筛分试验确定骨料的最佳级配曲线，采用多级配掺配改善骨料空隙率，提升骨料的堆积密度；（2）控制骨料的含泥量，对砂石进厂采取水洗，在此过程中对于机制砂注意排除石粉超标部分，保证其含泥量满足标准要求；（3）控制骨料的坚固性，骨料的坚固性采取硫酸钠溶液检验，循环使用次数5 次，质量损失率 ⩽8% ，不能使用风化严重骨料。

1.3 外加剂质量控制

外加剂是商砼质量的辅材，常见的有减水剂、缓凝剂、引气剂等，它们应符合 GB8076-2008《混凝土外加剂》的规定，其中减水剂的减水率、缓凝剂的凝结时间差、引气剂的含气量是其主要质量控制的指标。外加剂质量应控制：一、应根据商砼质量要求进行外加剂的类型选择，比如，当商砼强度等级较高时就需选择高效减水剂（减水率 ⩾25% ），大体积混凝土一般应选择缓凝外加剂；二是控制好外加剂的掺量，掺量过大容易引起商砼泌水、离析或强度偏低，需要根据商砼情况选择合适的掺量，通过试验确定掺量。

1.4 矿物掺合料质量控制

掺合料（粉煤灰、矿渣粉、硅灰）能增强商砼工作性、减少水化热、提升耐久性等，掺合料应按相关规范要求提供质量证明（如 GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》），粉煤灰控制细度（ 45μm 筛余 ⩽30% ）、烧失量(⩽8% ）和需水量比（ ⩽105% ）；矿渣粉控制比表面积 Ω^′⩾350m²/kg ）和活性指数（ 28d⩾95% ）。质量控制措施：一是分级使用矿物掺合料，如 Ⅰ 级粉煤灰用于高强商砼，Ⅱ 级粉煤灰用于普通商砼；二是控制掺量比例，粉煤灰掺量一般不超过胶凝材料总量的 30% ，矿渣粉掺量不超过 50% ，避免过度掺加导致早期强度过低。

二、商砼性能优化的技术路径

2.1 配合比设计优化

性能优化的另一个重要阶段是对商砼配合比的优化设计，即在满足工程的强度等级、耐久性、工作性要求的情况下，确定一个合理的水胶比、胶凝材料用量、砂率等，优化措施如下。水胶比精确控制：依据商砼强度等级选择水胶比，比如 C30 商砼水胶比适宜水胶比为 0.45～0.55 ，C60 及以上高强商砼水胶比 ⩽0.35 。通过减小水胶比能够提升商砼强度及耐久性，但是应配合高性能减水剂确保工作性。砂率优化：砂率是影响商砼的流动性和黏聚性的关键指标，普通泵送商砼砂率适宜为 38%～45% 。砂率通过试配调整获得一个最合适的砂率使得骨料堆集处于一种最紧密状态，降低胶凝材料用量。控制胶凝材料总量：胶凝材料总量不宜偏高（一般 ⩽550kg/m³ ），避免水化热大引起温度裂缝。采取“水泥 + 矿物掺合料”的复合体系，如粉煤灰替水泥 20%～30% ，可降低水化热并改善工作性。

2.2 生产工艺优化

改进建议：搅拌过程优化：用强制式搅拌机，掌握搅拌时间（一般60～90s ），搅拌要均匀，高性能商砼可以采用二次投料法（水泥、砂、石子先搅拌，再加入水和外加剂），提高水泥的水化率。计量精度管理：计量偏差要达到标准（水泥、外加剂 ±1% ，砂石 ±2% ），计量系统选用全自动计量系统，计量器具定期进行校准，避免因为计量误差造成的商砼性能不稳定。坍落度的调整：根据运输的距离和施工条件进行坍落度的动态调整，出厂的坍落度要比施工要求增加 20～30mm ，运输中严禁随意加水，若需要调和，可以适当加入外加剂。

2.3 养护技术改进

养护是保证商砼强度增长和耐久性的关键环节，优化措施包括：保湿养护：采用覆盖塑料薄膜、洒水养护等方式，确保商砼表面湿润，养护时间不少于 7d（掺矿物掺合料的商砼不少于 14d），避免表面失水过快产生收缩裂缝。温度控制：大体积商砼温控应采用预埋冷却水管、表面铺盖保温层等方式，防止内外温差控制 ⩽25% ，避免由于内外温差应力造成裂缝。早期养护强化：商砼终凝前二次抹面、消除塑性收缩裂缝；初凝后及时覆盖养护、增强表层强度。

三、结论与展望

3.1 结论

商砼生产的原材料质量控制是保障其性能的基础，通过对水泥、砂石、外加剂、矿物掺合料的严格检验与科学管理，可有效减少质量波动。性能优化需结合配合比设计、生产工艺与养护技术协同发力，其中配合比设计是核心，需根据工程需求精准调整参数；生产工艺优化可提升商砼均匀性，养护技术则直接影响强度发展与裂缝控制。工程案例表明，采用 “严控制 + 精优化” 的技术路线，可显著提升商砼的综合性能。

3.2 展望

未来商砼生产将向绿色化、高性能化、智能化方向发展。在原材料方面，应推广工业固废（如钢渣、赤泥）的资源化利用，开发低碳胶凝材料；性能优化上，需加强功能性商砼（如自修复混凝土、超高性能混凝土）的研发；生产过程中可引入物联网技术实现原材料质量实时监控、配合比智能调整，推动商砼行业向高质量、低能耗转型。通过持续技术创新，商砼将在新型建筑工程中发挥更重要的作用。

参考文献

[1] 罗文泽 . 基于机器视觉的商砼质量软测量技术研究 [D]. 西南科技大学 ,2024.

[2] 丁森 , 毛潮钢 , 王德山 , 等 . 构建现代化的商砼生产集中管控平台 [J]. 新型工业化 ,2019,9(10):21-24.