学术论坛与工作研究

返回列表
预拌砂浆和混凝土质量动态监管信息系统研究与应用
时间: 发布者: 点击数:

 作者:许锡刚、陈大萍

前言

目前我国正处于城镇化加速发展时期,工程建设规模越来越大,尤其是保障性住房的建设更是进入了快速发展时期,工程质量监管难度越来越高,工程质量问题也越来越突出。预拌砂浆和混凝土作为主要的建筑材料广泛应用于各类工程项目建设,成为影响工程质量的关键因素之一,由于建筑市场竞争日趋激烈,加之砂浆和混凝土从原材料配制到生产、运输和使用各环节影响质量因素众多,因此,如何利用信息化手段对砂浆和混凝土的生产和使用过程中产生的大量数据进行采集、分析和处理,从而减少管理漏洞、提升砂浆和混凝土质量控制管理水平、提高工程项目实体质量、促进砂浆和混凝土行业的健康发展已成为社会必然要求。

我国预拌砂浆和混凝土行业质量现状

我国预拌砂浆和混凝土行业的起步始于上世纪80年代,伴随着30年改革开放所带来的高速经济发展和城镇化进程,砂浆和混凝土行业目前已进入一个快速发展阶段。通过采用集中搅拌,将砂浆和混凝土生产由粗放型转向了集约化大生产模式,实现了砂浆和混凝土生产的专业化、商品化和社会化,是建筑行业依靠技术进步改变小生产方式,实现建筑工业化的一项重要改革。同时由于在砂浆和混凝土生产中称量、传输、搅拌、放料等工艺过程都是由计算机及其电气外设与机械设备的协调配合自动完成的,能够显著提高企业的经济效益。因此预拌砂浆和混凝土的发展是社会进步、文明施工的体现,有着显著的社会效益和经济效益。

但行业的快速发展也带来了一系列的问题,其中最突出的问题是由于过度的市场竞争使企业放松了对砂浆和混凝土质量的控制管理,从而影响甚至导致工程项目实体质量的下降,严重的可能酿成质量事故甚至安全事故,最终给工程项目的业主方带来经济损失,而住房项目尤其是保障性住房项目的质量隐患将给广大人民群众带来严重的财产损失甚至是生命损失。近年来在北京、河南、安徽、青海、湖北等地接连发生的“北京大兴旧宫三角地保障房6栋楼拆除”、“郑州市汇景嘉园8栋楼拆除”、“蒙城县和谐家园小区墙体破损”、“青海最大拆迁移民安置工程康川新城问题房” “武汉紫润明园多处质量问题”等一系列工程质量事故,不但造成了巨大的经济损失,也产生了严重的社会不良影响。

在2012年5月至6月,住房和城乡建设部组织专家分2批对全国30个省、自治区、直辖市(西藏自治区除外)在建保障性安居工程质量进行了监督执法检查,共检查工程180项,总建筑面积249万平方米,检查结果发现现浇混凝土和砌体结构的质量问题占所有质量通病的45%,强度偏低、蜂窝麻面等现象严重。泸州市今年在对龙马潭区五期廉租住房及2012年公共租赁房服务用房建设项目进行质量检查时,同样发现构造柱混凝土存在胀模、蜂窝麻面、露筋、孔洞等质量缺陷,砌体存在通缝、瞎缝、砂浆不饱满等质量缺陷,等等。因此,如何利用信息化手段对预拌砂浆和混凝土生产和使用过程中产生的大量数据进行采集、分析和处理,从而减少管理漏洞、提升砂浆和混凝土质量控制管理水平、提高建筑工程实体质量、促进砂浆和混凝土行业的健康发展已刻不容缓。

预拌砂浆和混凝土质量控制管理分析

预拌砂浆和混凝土生产过程中环节较多,机械化程度高,从原材料配制、生产搅拌到运输交付,必须保证每一个环节正常运转和严格控制,任何一个环节出现偏差,都将对预拌砂浆和混凝土的质量造成影响。具体来讲体现在以下几个方面:

1)原材料配制:预拌砂浆和混凝土原材料包括水泥、砂、石(混凝土用)、外加剂、粉煤灰、添加剂等,这些原材料的采购、存储、配制等应严格按照预计(合同)交付使用要求进行,各种材料均应经试验室检测符合国家或行业相关技术标准的规定要求,配制的相应配合比试块的强度应达到或超出设计强度要求,如果使用了不符合要求的原材料或配合比,则将对砂浆和混凝土的质量造成影响,甚至酿成严重的工程质量隐患。

2)生产搅拌:砂浆和混凝土搅拌是核心的生产环节,即使试验室已出具了达到设计强度要求的配合比通知单,如果操作人员责任心不强而错输了配合比数据或任意改动配合比数据,或者由于搅拌设备的故障导致原材料称量不准而造成实际生产配合比数据出现偏差,均可能影响砂浆和混凝土的生产质量。

3)运输交付:预拌砂浆和混凝土是作为一种特殊的建筑原材料(而非稳定态的最终产品)交付施工的,需要通过搅拌车这种特种车辆来进行运输,实际过程中很容易因操作不慎而影响交付质量,如搅拌车洗完车后水没有放完就重新装入砂浆或混凝土,相当于在砂浆或混凝土拌合物中加了水,改变了实际配合比而对砂浆或混凝土质量直接造成影响;又比如运输车在重载情况下发生故障或其他一些事故而造成超时交付,导致混凝土失去良好的工艺性能和物理性能,也会影响混凝土质量甚至报废。

4)浇筑使用:预拌砂浆和混凝土交付施工后,有些施工单位为了加快现场混凝土浇注的速度,在泵送浇注时往混凝土中加水,对混凝土进行稀释,或者是大雨天强行施工,都会改变砂浆或混凝土的实际配合比而对质量直接造成影响;砂浆交付后除直接使用部分外,必须储存在不吸水的专用容器内,不同品种的砂浆不得混存混用,在储存过程中应严禁加水,并且夏季应采取遮阳措施,冬季应采取保温措施,同时要求必须在规定时间内使用完毕,严禁使用超过凝结时间的砂浆。等等。

5)施工养护:砂浆和混凝土在现场浇注或抹灰使用后,要随时间的推移逐步凝固、硬化才能最终形成稳定的建筑结构,如果没有按规范对浇注到位的混凝土进行振捣而造成振捣不实,或者未按规范进行养护尤其是冬季施工没有严格按规程操作、养护,都可能引发严重的质量问题。

因此,预拌砂浆和混凝土的质量控制具有一定的特殊性,必须对整个生产过程和施工使用过程进行严格控制。因而建立一个覆盖混凝土整个生产过程和施工使用过程的管理信息系统将有助于对砂浆和混凝土质量进行严格控制管理。

国外发达国家早于20世纪60年代开始大量使用预拌砂浆和混凝土,其中日本是世界上预拌混凝土人均产量最高的国家,在利用信息化对混凝土质量进行控制方面也做得最好,不仅制定了统一的工业标准JISA5308 对混凝土搅拌站的过程控制和质量监测作了严格规定和要求,并且还建立了全国统一的预拌混凝土质量控制的检测系统(NUIS) ,通过信息系统对全国各地的预拌混凝土搅拌站的管理和质量控制情况进行统一核查和监管。

我国预拌砂浆和混凝土行业的起步较晚,加之人力资源成本低,信息化管理的价值难以充分体现,因而普遍信息化管理方面的投资预算少,应用整体水平较低。所以说,推进预拌砂浆和混凝土行业信息化、加强砂浆和混凝土质量控制管理将不仅仅是行业本身发展的需要,也是我国整个国民经济发展和城镇化进程的需要。

砂浆和混凝土质量动态监管信息系统分析、设计与开发

项目立项

加大预拌混凝土和砂浆质量监管力度,提高工程质量监管水平,泸州市建设工程质量监督站在市住房和城乡规划建设局的支持下,自2012年底始成立项目研发团队研究开发泸州市预拌混凝土和砂浆动态监管系统。

系统基本设计思想

本系统的基本设计思想是:借助于物联网技术,将工业生产领域流水线控制的管理思想引入到预拌砂浆和混凝土质量管理领域,及时采集并汇总从原材料供应到配合比设计、搅拌生产、现场施工、质量检测等各质量控制关键环节的相关信息,以“各司其职、各负其责”的原则在统一的信息平台上实现相关各方(施工、监理、检测、建材)的信息共享,厘清各方质量责任,并将异常质量及行为信息及时予以警示,从而实现对砂浆和混凝土质量的闭环控制。

系统关键控制点

本系统从最初的设计开始就明确了系统如下关键控制点:

1).掌握在建工程使用砂浆和混凝土的质量状况,及时发现问题与隐患;

2).确保砂浆和混凝土按照合理的配合比(设定各等级砂浆和混凝土最低水泥用量红线)生产,杜绝偷工减料;

3).加强砂浆和混凝土的现场管理,基本消除不合规操作带来的质量问题;

4).加强砂浆和混凝土的进场交付验收检验管理,确保见证取样送检制度的贯彻落实,在厂家、施工和监理三方共同见证下取样并植入RFID芯片,从而保证了混凝土试件和砂浆试件的真实性。

5).确保第三方检测机构的检测数据真实可靠,杜绝数据作假行为。

6).落实责任制,以第三方检测机构的强度检测数据作为砂浆和混凝土的交货质量评判依据,从而厘清厂家、施工和监理等各方质量责任,并动态跟踪质量问题处理过程和处理结果。

系统控制流程

本系统为每批次砂浆和混凝土赋予了唯一的流水号(数字身份证)。每个流水号一旦产生,系统将启动计时,各责任主体均需按照系统规定的时间范围内,将各工序的处理结果录入系统,否则将被系统判为违规。由于系统对事物的处理流程和数据处理进行了优化,每个责任主体均可独立监控,其延时操作不对其它主体造成影响。

混凝土质量动态监管信息系统.png

系统功能结构

本系统是由三个功能平台和一个中心数据仓库构成,具体说明如下:

1).砂浆和混凝土数据集成管理平台:采集、追踪每个批次砂浆和混凝土搅拌及浇筑数据,确保相关责任主体能及时获得每批次砂浆和混凝土的生产及工程使用情况,并提供查询、统计和分析。其管理的数据主要包括:原材料试验数据、配合比、生产时间、生产数量、施工计划、施工时间、施工部位、是否雨天施工、现场进度等;

2).检测数据集成管理平台:采集、追踪每批次砂浆和混凝土质量检验数据,相关责任主体能及时掌握每批次砂浆和混凝土实际质量状况,并提供查询、统计和分析。其管理的数据主要包括:试件强度检测数据、混凝土塌落度数据、混凝土外观质量数据、砂浆外观质量数据等;

3).综合管理平台:实时处理砂浆和混凝土生产过程中的各种异常并报警,准确引导各相关责任主体跟踪处理质量问题。通过对相关数据的数字化统计分析,及时预测潜在问题单位、问题工程,实现差异化管理;对比各责任主体所对应工程的质量状况和对问题项目的处理情况,实现量化考核。

系统对建设、监理、施工、检测和混凝土生产等各责任主体的权利和义务进行了科学的分析,为各方设计了对应的工作平台。

系统应用效果

本系统经过半年多的开发和测试,于2013年6月投入试运行, 泸州市住房和城乡规划建设局先后发布泸住建函【2013】202号文、泸住建函【2013】396号文,正式在全市关于推广应用“泸州市预拌混凝土和砂浆动态监管系统”。

经过近半年的系统运行,基本达成了系统设计目标,实现了各项关键控制点,尤其突出在以下几个方面:

1).采集真实的混凝土生产配合比:通过在砂浆和混凝土生产线的控制计算机上加装数字监控装置,实现数据采集、无线通信和在线监控三项主要功能。在砂浆和混凝土生产线的生产过程中,该装置在砂浆和混凝土生产线上实时采集每槽、每车的真实生产配合比,并通过稳定、可靠的无线传输通道传递给系统。该装置定时上报装置工作状况,一旦装置被非正常关闭,系统将予以记载并报警,从而确保采集工作的正常开展。

2).确保砂浆和混凝土送检试件的真实性:监理单位通过系统制作带有唯一身份识别码的RFID芯片并植入试件,确保取样的可靠性;检测单位在收件时必须读取芯片,确认试件身份,防止在现场养护和送检过程的掉包行为;检测单位在对试件进行压力实验的时候,需再次读取芯片,确保受检试件的真实性。

3).采集真实的第三方检测数据:当砂浆和混凝土试件在第三方检测机构进行压力实验时,通过压力传感技术直接自动采集原始的实验结果,并通过网络传递给本系统,从而确保了数据的真实性。

结语

“十二五”时期是我国城镇化和城镇建设的关键时期,随着工程建设规模的继续扩大,尤其是保障性住房的大规模建设,工程质量将越来越成为社会关注热点。基于物联网技术的砂浆和混凝土质量动态监管系统的研发和推广应用,将为砂浆和混凝土质量控制各相关方的协同工作和行业监管提供数据支撑和信息服务,对提高工程质量和促进行业健康发展都将带来深远的影响。