规划求解法在调配剩余新拌混凝土中的应用.pdf

2 0 1 3年 第 7期 (总 第 2 8 5期 ) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M Dr E D CONCRETE 规划求解法在调配剩余新拌混凝土中的应用 李丽霞 ，乔丽娜 ，田炳忠 ( 1 河北建材职业技术学院，河北 秦皇岛 0 6 6 0 0 4 ；2 秦皇岛市东宏新型建材有限公司，河北 秦皇岛 0 6 6 0 0 4 ) 摘要 ： 预拌混凝土搅拌站在生产过程 中， 因需方对浇筑的混凝土最终用量计算不准确 ， 往往有混凝土剩余 ， 当浇筑工程较多 时 ， 剩余 的混凝土强度等级不 同、 数量不等 ， 要想将其再利用 ， 必须调配成与在施工程强度等级相同的混凝土。 通过规划求解法 ， 解决了长期以来剩余新拌混凝土的调配难题， 调配后的混凝土材料组成准确、 拌合物性能、 力学性能及耐久性完全符合预期混凝 土的各项指标 。 关键词 ： 预拌混凝土；调配；规划求解 ；拌合物；耐久性 中图分类号 ： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 9 5 0 4 Ap p l i c a t i on o f e x c e l s ol v e r t o d i s p e n s a t i o n i n s ur pl u s f r e s h c o n c r e t e L I L &i a ， QL 4 0L i n a ， T I ANBi n g z h o n g ( 1 He b e i Vo c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e o f B u i l d i n g Ma t e ri a l s ， Qi n h u a n g d a o 0 6 6 0 0 4， C h i n a ； 2 Qi n h u a n g d a oDo n g h o n gNe wBu i l d i n gMa t e ri a l s Co ， L t d ， Qi n h u a n g d a o 0 6 6 0 0 4 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Due t o i n a c c u r a t e c a l c ul a t i o n， t he f r e s h c o n c r e t e wa s a l wa ys s u r pl us a t t h e c o mme r c i a l c o n c r e t e pr e mi x i ng s t a t i o n s W he n s o me p r o j e c t s p o u r e d d i f f e r e n t c o n c r e t e s i mu l t a n e o u s l y ， the s t r e n g t h g r a d e s a n d e x c e s s e s o f t h e s u r p l u s fl e s h c o n c r e t e w e r e d i f f e r e n t I n o r - d e r t o r e a c h t h e r e q u i r e d s t r e n g t h f o r a n e w p r o j e c t ， t h e s u r p l u s fl e s h c o n c r e t e w a s d i s p e n s e d O n l y S O c o u l d i t b e r e c y c l e d B u t t h e d i s p e n s a - t i on of t h e s u r pl u s fle s h c o n c r e t e wa s a h a r d wo r k f o r a l o ng t i me I nt r o d uc e d e x c e l s o l v e r s ol u t i o n s t o s o l v e t h e p r o b l e m An d t h e c o n c r e t e d i s pe ns e d b y thi s me t h o d wa s i n a c c o r d wi t h t he d e s i r e d c o n c r e t e， s u c h a s the ma t e r i a l c omp o s i t i on， p e r f o r ma nc e， me c h an i c a l p r o p e r t i e s a nd d ura bi l i t y K e y wo r d s ： c o mme r i c a l r e a d y - mi x e d c o n c r e t e ； d i s p e n s a t i o n； s o l v e r ； mi x i n g ； d u r a b i l i t y 0 引言 我国预拌混凝土虽然较一些发达国家起步较晚， 但在 国家政策 的鼓励支 持下 ， 各地混凝土搅拌站发展迅猛 ， 仅 2 0 1 1 年 ， 全国预拌混凝土产量高达 7 4 亿 m3 o 众所周知 ， 混凝 土用材料大多为不可再生资源 ， 随着 自然资源的减少 、 节能 减排 的要求 ， 使 混凝 土从粗放型 向节约型转变 ， 给从事该 行业 的技术人员提 出了亟待解决的新课题 、 新要求。 1 问题 的提 出 预拌混凝土搅拌站在混凝 土供应过程 中， 因施工单位 混凝 土浇筑接近结束时 ， 应提前确定混凝 土的准确用量 ， 但该量不易计算准确 ， 同时为不影响浇筑进 度常常计划量 偏高 ， 造成 混凝土剩余 的情况时有发生 ， 一些施 工单位 将 剩余混凝土用于生产小型构件等， 但更多情况是让搅拌站 自行处理 ， 当搅拌站同 日 供应的工地多、 混凝土品种多时， 剩余的混凝土常常是强度等级不同、 数量不等， 这些距混 凝土初凝时间 1 - 2 h以上 的新拌混凝土如果废弃 ， 不仅造 成浪费更造成环境污染 ， 为此各搅拌站制定 了相应的处理 收稿日期：2 0 1 3 - 0 1 1 8 办法与规定， 主要有调配( 将剩余混凝土通过加入不同组 成的混凝土， 调整至符合预期要求、 匀质混凝土的过程) 使 用 ； 降级使用 ； 废弃清洗砂石分离 ； 废弃 。 因混凝土的调配 计算、 调配过程复杂等因素， 搅拌站技术人员往往不愿调 配直接降级使用 ， 因凝 结硬化后的混凝 土膨 胀系数 不同 ， 质量隐患不言而喻。 所 以， 若解决了复杂的调配计算这一 瓶颈 ， 才能将剩余的混凝土更加合理地再利用 。 2 规划求解计算 2 1 规 划求解 “ 规划求解 ” 是 e x c e l 中的加载宏 ， 是一组命令构成 的 一 个子程序 ， 这些命令有时也称作假设分析工具， 其功能 是可 以求 出线性 和非线性数学规划 问题 的最优解和最优 值。 通过使用规划求解 ， 可以根据对工作表中其他公式单元 格值的约束或限制 找出 目标单元格 中公式 的最优( 最大或 最小) 值。 规划求解可处理一组可变单元格， 这些单元格参 与目标单元格和约束单元格中的公式的计算， 通过 自动调 整变量单元格中的值以满足对约束单元格的限制并得出 所需的 目标单元格的结果。 9 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 可知 ， 调配后混凝土 的力学性能 、 耐久性能的预期结果将高 于 目标混凝土。 因此 ， 上述结果可以作为混凝土调配的依据 。 3 试验 室调配与性 能检验 规划求解能快速准确进行调配计算 ， 但调配后的混凝 土拌合物性能 、 力学 、 耐久性能如何至关重要 ， 本试验接取 剩余 C 2 5 混凝土， 目标混凝土 C 3 0 ， 调配混凝土用 C 3 5 、 C 4 0 、 C 4 5 、 C 5 0 ， 通过计算求得调配合比例 ， 将剩余混凝土与调 配混凝土按 比例再搅拌与基准混凝土 比较 ， 其配合比情况 见表 1 ， 混凝土性能见表 2 。 从表 l 数据可知 ， 调配后混凝土 的石子 、 外 加剂用量 个别超 出设计要求值 的 l ， 但试配后的混凝土拌合物坍 落度均在 ( 1 8 0 3 0 ) m m 之内满足施工要求 ， 混凝 土性能达 到设计要求 。 表 1 混凝土配合比情况表 4生产调配与性能检验 经规划求解计算及试验室试验 ， 混凝土 的各项性 能均 能满足设计要求， 但仍需通过生产试验加以论证。 4 1 混 凝 土 调 配过 程 实际生产过程 中， 混凝土的调配流程见 图 6 。 4 2混 凝 土 性 能 检 验 调配混凝土通过搅拌机搅拌卸入剩余混凝土罐车内， 进人 的混凝土依靠 自重有均化作用 ， 但均化效果很差 ， 只能 通过罐车转动将混凝 土进一 步均化 。 众所周知 ， 混凝土 的 匀质性是影响混凝土结构的重要指标 ， 罐车搅拌 l 2 m i n 、 3 5 m i n 后 ， 在罐 车的前 、 中、 后三个部位分别取样 ， 检测混 凝土的抗压强度见表 3 。 从表 3 中数据可 以看出， 在调配合 比案相 同情况下， 搅 拌时间增加 ， 不同部位混凝 土抗 压强度越接 近 ， 表明混凝 土匀质性好 ； 在搅 拌时间相同情 况下 ， 调配混 凝土与 目标 混凝土强度等级级差越大 ， 不 同部位混凝土抗压强度差距 越大 ， 昆 凝土匀质性越差。 因 目标 、 调配混凝土强度等级级 差大 ， 致调配混凝土 比例降低 、 罐车均化能力低 、 搅拌时间 短 ， 必然造成混凝土 同罐车混凝土匀质性降低 。 过多无法 I l 勰 图 6混凝土的调配流程 表 3 混凝土匀质性强度检验 5结 论 ( 1 ) 利用规划求解进行混凝土调配计算 ， 具有简便 、 快 捷、 准确的优点， 为合理利用剩余混凝土提供了技术支持。 ( 2 ) 罐车内剩余混凝土的方量过多时， 应根据实际情 况将其分装至两个罐车内， 尽量减少因剩余混凝土过多、 调 配混凝土等级过高造成的混凝 土的不匀质性。 ( 3 ) 根据剩余混凝 土距初凝 时间的长短 ， 应适 当增加 9 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 外加剂的用量， 但必须在允许的控制范围内。 ( 4 ) 调配后 的混凝土应加强搅拌均化 ， 罐 车应采 用快 转搅拌时间不宜低于 3 5 mi n ， 当调配混凝土级差较大时 ， 应适 当延长罐车搅拌时间。 ( 5 ) 剩余混凝土的调配应用具有可观 的经济效益和社 会效益。 参考文献： 1 J G J 5 5 2 0 1 1 ， 普通混凝土配合比设计规程 s 】 E 京： 中国建筑 出版社 ， 2 0 1 1 2 1 G B T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 ， 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 s 上接第 9 4页 观合 砂 中问砂与机 制砂 比例 图 8 2 8 d龄期时河砂与混合砂混凝土的抗硫酸盐侵蚀系数 由图 8 可见 ， 混凝土试件 的耐蚀系数均随混合砂 中机 制砂 比例的提高而降低 ， 机制砂 比例最高的试件 的耐蚀 系 数高于 0 9 9 ， 硫酸盐渗透对机制砂含量较高混凝 土的抗压 强度 比影响不大 。 国内外学者对引起试件抗压强度变化 的 原 因主要存在三种观点 ， 部分认为是侵蚀液 中的s 0 与胶 凝材 料水化产物 中的 C A 和 A F m反应 生成滞后 A F t ， 适量 的滞后 A F t 会增加水泥石 的致密性 ， 引起抗压强度 比 提高 ， 但过量 的滞后 A F t 会导致水 泥石 的膨胀 ， 引起抗压 强度 比降低 ； 部分认 为抗压强度 比的变化是 由于S 0 42 - 渗透 会与胶凝材料水化产物反应生成石膏， 从而使混凝土劣化 ； 但 同时也有观点认为 ， C a C O 。 会与水泥 中的 c A 和 C s等 组分反应生成碳铝酸盐和碳硅酸盐 ， 这些产物并不稳定 ， 在 S O 4 - 渗透下会产生 T S A破 坏 ， 使混凝土劣化 7 - 9 。 基于本试 验结果并结合图7的试验数据表明， 混凝土的密实度随机 制砂 比例的提高而降低 ， 较高的密实度会降低S 0 4 - 在混凝 土中的渗透 ， 导致混凝 土的抗压强度 比变化不大 ， 而河砂 混凝土试件的密实度相对要低 ， s O 在混凝土中的渗透 已 与混凝土中的胶凝材料或水化产物反应 ， 提高 了混凝土 的 密实度导致抗压强度 比的提高。 3结 论 ( 1 ) 在相 同混凝土配合 比的条件 下 ， 提高混合砂 中机 制砂的比例会降低混凝土的工作性， 但在测试的龄期内混 合砂混凝土的抗压强度和弹性模量要高于纯河砂混凝土。 ( 2 ) 2 8 d 龄期时混合砂混凝土的氯离子扩散 系数要低 于纯河砂混凝土 ； 混凝土氯离子扩散系数的变化趋势是 随 9 8 北京 ： 中国建筑出版社， 2 0 0 3 3 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准 S E 京： 中国建筑出版社 ， 2 0 0 3 4 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准【 s 】 北京： 中国建筑出版社 ， 2 0 0 9 作者简介 联系地址 联系电话 李丽霞( 1 9 6 6 一 ) ， 女， 硕士研究生， 教授， 研究方向： 无 机非金属材料 。 河北省秦皇岛市海港区文育路 8 号 河北建材职业技 术学院( 0 6 6 0 0 4 ) 1 5 03 1 4 6 5 03 3 混合砂 中机制砂 比例的提高而降低 。 ( 3 ) 混凝土试件 的抗硫酸盐耐蚀系数 随混合砂 中机制 砂比例的提高而降低， 原因是提高机制砂的比例会提高混 凝土的密实度 ， 导致抗压强度 比变化不大。 参考文献： 1 叶建雄 ， 廖佳庆 ， 杨长辉 细集料对高性能混凝土早期塑性收缩 开裂的影Q J 1 重庆大学学报 ， 2 0 0 9 ， 3 2 ( 2 ) ： 1 6 8 1 7 2 2 胡晓曼， 董献国 机制砂和细砂在高性能混凝土中的研究 J 混 凝土与水泥制品， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 1 3 1 6 3 】高楚文， 张金海 混合砂在中、 低强度混凝土中的应用研究 混 凝土 ， 2 0 0 8 ( 1 0 ) ： 8 7 8 9 4 王瑞燕， 周超， 朱志明 混合砂 C 6 0 高性能泵送混凝土在特大型 桥梁中的应用研究【 J 1 道桥工程 ， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 3 7 3 9 【 5 胡晓曼， 董献国 机机制砂和细砂在 C 6 0 高性能混凝土中的研 究 J 】 混凝土 ， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 9 1 9 3 6 6 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准【 s 】 7 黎鹏平 ， 苏达根 ， 王胜年水泥中 S A 1 和外渗硫酸盐对氯离子临 界浓度的影响 华南理工大学学报， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 9 ) ： 8 O 一 8 4 【 8 邓德华， 肖佳， 元强 石灰石粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性的 影响及其机理 J 】 硅酸盐学报， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 0 ) ： 1 2 4 3 1 2 4 8 9 杨长辉， 张靖， 叶建雄， 等 早期养护条件对水泥石碳硫硅钙石 型硫酸盐腐蚀的影I i I 土木建筑与环境工程 ， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 2 ) ： 1 3 5 1 3 9 作者简介： 联系地址 黎鹏平( 1 9 8 0 一 ) ， 男， 博士， 高级工程师， 研究方向： 从 事高性能混凝土耐久性研究。 广州市海珠区前进路 中交四航工程研究院有限公司 ( 5 1 0 2 3 0 ) 联系电话 ： 1 5 9 2 0 3 0 4 4 2 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m