預拌砂漿和混凝土監管系統的應用

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1我國預拌砂漿和混凝土行業質量現狀

我國預拌砂漿和混凝土行業的起步始于上世紀80年代，伴隨著30年改革開放所帶來的高速經濟發展和城鎮化進程，砂漿和混凝土行業目前已進入一個快速發展階段。通過采用集中攪拌，將砂漿和混凝土生產由粗放型轉向集約化大生產模式，實現了砂漿和混凝土生產的專業化、商品化和社會化，是建筑行業依靠技術進步改變小生產方式，實現建筑工業化的一項重要改革。同時由于在砂漿和混凝土生產中稱量、傳輸、攪拌、放料等工藝過程都是由計算機及其電氣外設與機械設備的協調配合自動完成的，能夠顯著提高企業的經濟效益。因此預拌砂漿和混凝土的發展是社會進步、文明施工的體現，有著顯著的社會效益和經濟效益。但行業的快速發展也帶來了一系列的問題，其中最突出的問題是由于過度的市場競爭使企業放松了對砂漿和混凝土質量的控制管理，從而影響甚至導致工程項目實體質量的下降，嚴重的可能釀成質量事故甚至安全事故，最終給工程項目的業主方帶來經濟損失，而住房項目尤其是保障性住房項目的質量隱患將給廣大人民群眾帶來嚴重的財產損失甚至是生命損失。近年來在北京、河南、安徽、青海、湖北等地接連發生的“北京大興舊宮三角地保障房6棟樓拆除”、“鄭州市匯景嘉園8棟樓拆除”、“蒙城縣和諧家園小區墻體破損”、“青海最大拆遷移民安置工程康川新城問題房”“武漢紫潤明園多處質量問題”等一系列工程質量事故，不但造成了巨大的經濟損失，也產生了嚴重的社會不良影響。在2012年5月至6月，住房和城鄉建設部組織專家分2批對全國30個省、自治區、直轄市（西藏自治區除外）在建保障性安居工程質量進行了監督執法檢查，共檢查工程180項，總建筑面積249萬m2，檢查結果發現現澆混凝土和砌體結構的質量問題占所有質量通病的45%，強度偏低、蜂窩麻面等現象嚴重。瀘州市今年在對龍馬潭區五期廉租住房及2012年公共租賃房服務用房建設項目進行質量檢查時，同樣發現構造柱混凝土存在脹模、蜂窩麻面、露筋、孔洞等質量缺陷，砌體存在通縫、瞎縫、砂漿不飽滿等質量缺陷，等等。因此，如何利用信息化手段對預拌砂漿和混凝土生產和使用過程中產生的大量數據進行采集、分析和處理，從而減少管理漏洞、提升砂漿和混凝土質量控制管理水平、提高建筑工程實體質量、促進砂漿和混凝土行業的健康發展已刻不容緩。

2預拌砂漿和混凝土質量控制管理分析

預拌砂漿和混凝土生產過程中環節較多，機械化程度高，從原材料配制、生產攪拌到運輸交付，必須保證每一個環節正常運轉和嚴格控制，任何一個環節出現偏差，都將對預拌砂漿和混凝土的質量造成影響。具體來講體現在以下幾個方面：⑴原材料配制：預拌砂漿和混凝土原材料包括水泥、砂、石（混凝土用）、外加劑、粉煤灰、添加劑等，這些原材料的采購、存儲、配制等應嚴格按照預計（合同）交付使用要求進行，各種材料均應經試驗室檢測符合國家或行業相關技術標準的規定要求，配制的相應配合比試塊的強度應達到或超出設計強度要求，如果使用了不符合要求的原材料或配合比,則將對砂漿和混凝土的質量造成影響,甚至釀成嚴重的工程質量隱患。⑵生產攪拌：砂漿和混凝土攪拌是核心的生產環節，即使試驗室已出具了達到設計強度要求的配合比通知單，如果操作人員責任心不強而錯輸了配合比數據或任意改動配合比數據，或者由于攪拌設備的故障導致原材料稱量不準而造成實際生產配合比數據出現偏差，均可能影響砂漿和混凝土的生產質量。⑶運輸交付：預拌砂漿和混凝土是作為一種特殊的建筑原材料（而非穩定態的最終產品）交付施工的，需要通過攪拌車這種特種車輛來進行運輸，實際過程中很容易因操作不慎而影響交付質量，如攪拌車洗完車后水沒有放完就重新裝入砂漿或混凝土，相當于在砂漿或混凝土拌合物中加了水，改變了實際配合比而對砂漿或混凝土質量直接造成影響；又比如運輸車在重載情況下發生故障或其他一些事故而造成超時交付，導致混凝土失去良好的工藝性能和物理性能，也會影響混凝土質量甚至報廢。⑷澆筑使用：預拌砂漿和混凝土交付施工后，有些施工單位為了加快現場混凝土澆注的速度，在泵送澆注時往混凝土中加水，對混凝土進行稀釋，或者是大雨天強行施工，都會改變砂漿或混凝土的實際配合比而對質量直接造成影響；砂漿交付后除直接使用部分外，必須儲存在不吸水的專用容器內，不同品種的砂漿不得混存混用，在儲存過程中應嚴禁加水，并且夏季應采取遮陽措施，冬季應采取保溫措施，同時要求必須在規定時間內使用完畢，嚴禁使用超過凝結時間的砂漿，等等。⑸施工養護：砂漿和混凝土在現場澆注或抹灰使用后，要隨時間的推移逐步凝固、硬化才能最終形成穩定的建筑結構，如果沒有按規范對澆注到位的混凝土進行振搗而造成振搗不實，或者未按規范進行養護尤其是冬季施工沒有嚴格按規程操作、養護，都可能引發嚴重的質量問題。因此，預拌砂漿和混凝土的質量控制具有一定的特殊性，必須對整個生產過程和施工使用過程進行嚴格控制。因而建立一個覆蓋混凝土整個生產過程和施工使用過程的管理信息系統將有助于對砂漿和混凝土質量進行嚴格控制管理。國外發達國家早于20世紀60年代開始大量使用預拌砂漿和混凝土，其中日本是世界上預拌混凝土人均產量最高的國家，在利用信息化對混凝土質量進行控制方面也做得最好，不僅制定了統一的工業標準JISA5308對混凝土攪拌站的過程控制和質量監測作了嚴格規定和要求，并且還建立了全國統一的預拌混凝土質量控制的檢測系統(NUIS)，通過信息系統對全國各地的預拌混凝土攪拌站的管理和質量控制情況進行統一核查和監管。我國預拌砂漿和混凝土行業的起步較晚，加之人力資源成本低，信息化管理的價值難以充分體現，因而普遍信息化管理方面的投資預算少，應用整體水平較低。所以說，推進預拌砂漿和混凝土行業信息化、加強砂漿和混凝土質量控制管理將不僅僅是行業本身發展的需要，也是我國整個國民經濟發展和城鎮化進程的需要。

3砂漿和混凝土質量動態監管信息系統分析、設計與開發

3.1項目立項

為加大預拌混凝土和砂漿質量監管力度，提高工程質量監管水平，瀘州市建設工程質量監督站在市住房和城鄉規劃建設局的支持下,自2012年底始成立項目研發團隊研究開發瀘州市預拌混凝土和砂漿動態監管系統。

3.2系統基本設計思想

本系統的基本設計思想是:借助于物聯網技術,將工業生產領域流水線控制的管理思想引入到預拌砂漿和混凝土質量管理領域，及時采集并匯總從原材料供應到配合比設計、攪拌生產、現場施工、質量檢測等各質量控制關鍵環節的相關信息，以“各司其職、各負其責”的原則在統一的信息平臺上實現相關各方（施工、監理、檢測、建材）的信息共享，理清各方質量責任,并將異常質量及行為信息及時予以警示，從而實現對砂漿和混凝土質量的閉環控制。

3.3系統關鍵控制點

本系統從最初的設計開始就明確了系統如下關鍵控制點:⑴掌握在建工程使用砂漿和混凝土的質量狀況，及時發現問題與隱患。⑵確保砂漿和混凝土按照合理的配合比（設定各等級砂漿和混凝土最低水泥用量紅線）生產，杜絕偷工減料。⑶加強砂漿和混凝土的現場管理，基本消除不合規操作帶來的質量問題。⑷加強砂漿和混凝土的進場交付驗收檢驗管理，確保見證取樣送檢制度的貫徹落實，在廠家、施工和監理三方共同見證下取樣并植入RFID芯片，從而保證了混凝土試件和砂漿試件的真實性。⑸確保第三方檢測機構的檢測數據真實可靠，杜絕數據作假行為。⑹落實責任制，以第三方檢測機構的強度檢測數據作為砂漿和混凝土的交貨質量評判依據，從而理清廠家、施工和監理等各方質量責任，并動態跟蹤質量問題處理過程和處理結果。

3.4系統控制流程

本系統為每批次砂漿和混凝土賦予了唯一的流水號（數字身份證）。每個流水號一旦產生，系統將啟動計時，各責任主體均需按照系統規定的時間范圍內，將各工序的處理結果錄入系統，否則將被系統判為違規。由于系統對事物的處理流程和數據處理進行了優化，每個責任主體均可獨立監控，其延時操作不對其它主體造成影響。

3.5系統功能結構

本系統是由三個功能平臺和一個中心數據倉庫構成,具體說明如下：⑴砂漿和混凝土數據集成管理平臺：采集、追蹤每個批次砂漿和混凝土攪拌及澆筑數據，確保相關責任主體能及時獲得每批次砂漿和混凝土的生產及工程使用情況，并提供查詢、統計和分析。其管理的數據主要包括：原材料試驗數據、配合比、生產時間、生產數量、施工計劃、施工時間、施工部位、是否雨天施工、現場進度等；⑵檢測數據集成管理平臺：采集、追蹤每批次砂漿和混凝土質量檢驗數據，相關責任主體能及時掌握每批次砂漿和混凝土實際質量狀況，并提供查詢、統計和分析。其管理的數據主要包括：試件強度檢測數據、混凝土塌落度數據、混凝土外觀質量數據、砂漿外觀質量數據等；⑶綜合管理平臺：實時處理砂漿和混凝土生產過程中的各種異常并報警，準確引導各相關責任主體跟蹤處理質量問題。通過對相關數據的數字化統計分析，及時預測潛在問題單位、問題工程，實現差異化管理；對比各責任主體所對應工程的質量狀況和對問題項目的處理情況，實現量化考核。系統對建設、監理、施工、檢測和混凝土生產等各責任主體的權利和義務進行了科學的分析，為各方設計了對應的工作平臺。

3.6系統應用效果

本系統經過半年多的開發和測試，于2013年6月投入試運行，瀘州市住房和城鄉規劃建設局先后瀘住建函【2013】202號文、瀘住建函【2013】396號文，正式在全市關于推廣應用“瀘州市預拌混凝土和砂漿動態監管系統”。經過近半年的系統運行，基本達成了系統設計目標，實現了各項關鍵控制點，尤其突出在以下幾個方面：⑴采集真實的混凝土生產配合比：通過在砂漿和混凝土生產線的控制計算機上加裝數字監控裝置，實現數據采集、無線通信和在線監控三項主要功能。在砂漿和混凝土生產線的生產過程中，該裝置在砂漿和混凝土生產線上實時采集每槽、每車的真實生產配合比，并通過穩定、可靠的無線傳輸通道傳遞給系統。該裝置定時上報裝置工作狀況，一旦裝置被非正常關閉，系統將予以記載并報警，從而確保采集工作的正常開展。⑵確保砂漿和混凝土送檢試件的真實性：監理單位通過系統制作帶有唯一身份識別碼的RFID芯片并植入試件，確保取樣的可靠性；檢測單位在收件時必須讀取芯片，確認試件身份，防止在現場養護和送檢過程的掉包行為；檢測單位在對試件進行壓力實驗的時候，需再次讀取芯片，確保受檢試件的真實性。⑶采集真實的第三方檢測數據：當砂漿和混凝土試件在第三方檢測機構進行壓力實驗時，通過壓力傳感技術直接自動采集原始的實驗結果，并通過網絡傳遞給本系統，從而確保了數據的真實性。

4結語

“十二五”時期是我國城鎮化和城鎮建設的關鍵時期，隨著工程建設規模的繼續擴大，尤其是保障性住房的大規模建設，工程質量將越來越成為社會關注熱點。基于物聯網技術的砂漿和混凝土質量動態監管系統的研發和推廣應用，將為砂漿和混凝土質量控制各相關方的協同工作和行業監管提供數據支撐和信息服務,對提高工程質量和促進行業健康發展都將帶來深遠的影響。

作者：許錫剛1陳大萍2工作單位：1瀘州市建設工程質量監督站2廣州粵建三和軟件有限公司