混凝土建筑材料試驗檢測及質(zhì)量控制分析

文／燕飛 北京筑之杰建筑工程檢測有限責(zé)任公司 北京 101300

1、混凝土材料概述

1.1 混凝土材料的發(fā)展歷程

在古中國以及古羅馬時期，已經(jīng)開始使用混凝土材料，混凝土由多種材料組成，主要包括了石灰、粘土或者火山灰。早期的混凝土的性能較弱，耐久性和防水性都不理想，在建筑中的應(yīng)用效果較差。19 世紀(jì)中期，混凝土得到了一定的發(fā)展，硅鹽酸被運用到水泥中，提高了混凝土的性能。

20 世紀(jì)中期，人們開始在混凝土中摻入固體成分，例如：鋼筋等，有效提高了混凝土的強(qiáng)度，開始作為主要的建筑材料投入使用。

混凝土是由多種材料組合而成的，主要包括了水泥、砂石、摻料以及添加劑等，其性能具有多樣化的特點，并且提現(xiàn)能會根據(jù)環(huán)境以及相關(guān)條件的變化而變化，能夠滿足不同建筑施工的需求。在18 世紀(jì)之前，混凝土的材料與現(xiàn)在不同，主要是使用天然的粘土、石灰以及火山灰等材料制成。18 世紀(jì)之后，早期混凝土的性能無法滿足當(dāng)時建筑的需求，必須進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，一些發(fā)達(dá)國家提出了新的想法，開始對凝膠材料進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)對混凝土的性能進(jìn)行優(yōu)化。

上世紀(jì)60 年代美國發(fā)明了聚合物浸漬混凝土，蘇聯(lián)改造了鋼絲網(wǎng)水泥，而中國則利用玻璃纖維增強(qiáng)水泥。與此同時，各個國家也開始利用碳纖維，鋼纖維等作為增強(qiáng)材料，提高混凝土的性能。

80 年代左右，美國首先提出了水泥復(fù)合材料詞匯，進(jìn)一步突出了復(fù)合型材料的重要作用，同時成為以水泥為基本材料各種材料的總稱，隨著現(xiàn)代材料科學(xué)的不斷發(fā)展水泥基材料的復(fù)合，品種不斷增加，性能也不斷改善，更好地滿足了現(xiàn)代土建施工的需求。

總體來說，水泥和水泥基材料的發(fā)展趨勢向著強(qiáng)度高的方向不斷提升，這也是相關(guān)部門所提出來的要求。在高強(qiáng)混凝土技術(shù)發(fā)展的過程中，由于水化速度的不斷提升，膠凝材料使用量越來越大，外加劑的廣泛運用極大地降低了水膠比，在這些因素的影響下，混凝土要保障自身的強(qiáng)度，同時混凝土的脆性，耐久性穩(wěn)定性等一系列的問題也顯現(xiàn)出來，極大地影響了混凝土的正常使用。上世紀(jì)80 年代左右，混凝土耐久性的問題成為了人們關(guān)注的重點，由于混凝土材料受周圍環(huán)境因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土建筑物破壞失效，甚至崩塌的情況，從而帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失，加上施工能源消耗與環(huán)境保護(hù)等一系列的問題，尤其是均勻性對工程安全重要性，對混凝土工作也提出來越來越高的要求。

傳統(tǒng)的單一高強(qiáng)化的主流思想需要進(jìn)一步的轉(zhuǎn)變，高性能混凝土成為了未來的發(fā)展方向，高性能混凝土是指常規(guī)材料和生產(chǎn)工藝的有機(jī)融合，符合混凝土結(jié)構(gòu)的各力學(xué)特征，保障混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?；炷恋哪途眯允侵富炷猎诰唧w工作環(huán)境中，具備長期抵抗內(nèi)外部惡劣環(huán)境且能夠維持自身結(jié)構(gòu)特點的能力?；炷恋墓ぷ餍允侵富炷敛牧鲜┕げ僮髑?，要滿足使用要求，結(jié)合工作需求進(jìn)行操作。維持體積穩(wěn)定性是指在混凝土能夠收縮或膨脹來保持原有體積的功能，高性能的混凝土是現(xiàn)代混凝土材料革新的重要方向。

1.2 混凝土的組成材料

1.2.1 水泥

混凝土的主要材料之一就是水泥，水泥材料根據(jù)用途可以分為通用水泥和特種水泥兩種，根據(jù)成分可以分為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥等不同類型。應(yīng)用水泥配制混凝土?xí)r可以根據(jù)混凝土對強(qiáng)度的需求可以選擇不同型號和不同規(guī)格的水泥，但是需要注意的是，諸多外界因素都可以對水泥本身的型號規(guī)格以及質(zhì)量等造成影響，因為水泥本身具有水化熱等特性，因此其質(zhì)量不穩(wěn)定。在選擇水泥的時候，需要相關(guān)工作人員對其各方面的指標(biāo)進(jìn)行檢驗，保證其符合國家規(guī)定才能夠投入使用。

1.2.2 骨料

在配制混凝土的時候，根據(jù)混凝土的實際需求選擇堿活性能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的不同的骨料類型，現(xiàn)階段我國混凝土中常見的骨料主要有以下兩種：一是由碎石和卵石組成的粗骨料，相對來說其制作過程比較簡單粗暴，因此其優(yōu)點和缺點都比較明顯，缺點就是因為存在較多有害雜質(zhì)，所以會在一定程度上降低混凝土的質(zhì)量，優(yōu)點是擁有更強(qiáng)的抗凍性且造價較低；二是需要復(fù)雜加工流程的細(xì)骨料，制造細(xì)骨料時需要剔除其中雜質(zhì)，保證其顆粒形狀和表面特征使混凝土拌合物的流動性能夠達(dá)到要求，其優(yōu)點是能夠通過水泥和砂粘結(jié)的方式加強(qiáng)混凝土抗?jié)B性并盡量避免腐蝕水泥。

1.3 混凝土材料的性能

混凝土在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用較為廣泛，取代了磚瓦之前的地位，是由于其性能較好，能夠達(dá)到高質(zhì)量的建筑物。

（1）混凝土的形態(tài)容易改變?；炷潦腔屹|(zhì)的，然后通過加水使其變成流質(zhì)，經(jīng)過一段時間后就會凝固，然后形成固體?；炷猎谶\輸和使用中都比較方便，具有良好的使用效果；

（2）混凝土的硬度較高。人們在進(jìn)行建筑施工時，會加入鋼筋或者其他材料，然后直接投入到使用中，并且能夠保證使用的硬度；

（3）混凝土具有良好的韌性?；炷翛]有經(jīng)過高溫加工，其分子的形態(tài)沒有發(fā)生變化，所以不容易受到損害。

2、混凝土建筑材料檢測

2.1 混凝建筑材料的密實度檢測

混凝土材料其中一個重要的參數(shù)性能是密實度，密實度決定了混凝土承受外界破壞的能力?；炷撩軐嵍群细衽c否將直接影響工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度，甚至導(dǎo)致工程建筑在后期使用過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全事故問題，因此相關(guān)人員一定要做好混凝土建筑材料的密實度檢測?；炷两ㄖ牧暇o實度的檢測方法目前常用的有：熱圖無損檢測技術(shù)、電磁波檢測法和彈性波檢測法。

其中熱圖無損檢測技術(shù)涉及了化學(xué)、物理、電子和機(jī)械等方面的知識，是一門新興的密實度檢測技法，這種方法檢測不會造成混凝土材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變和破壞，敏感度也很高。此外，檢測的精度也很高，因此非常受相關(guān)人員的青睞。而電磁波檢測法則是通過專業(yè)的儀器對混凝土材料發(fā)射電磁波，從而檢測出混凝土建筑材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況，假如混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷，與電磁波相遇，這時候電磁波就會發(fā)生速度的改變并且產(chǎn)生反射，如果遇到內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損壞的混凝土材料，應(yīng)該首先要用電磁波檢測法來檢測。彈性波檢測法是用專業(yè)儀器向混凝土材料發(fā)射聲波，當(dāng)被檢測的混凝土材料內(nèi)部存在缺陷，聲波發(fā)射出去會產(chǎn)生一定變化，利用這一原理，相關(guān)人員就能夠準(zhǔn)確判斷混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題所在，假如混凝土材料內(nèi)部出現(xiàn)裂縫、洞孔等情況，這樣的混凝土材料密實度差，那么聲波就會產(chǎn)生方向和速度、強(qiáng)度的變化，相關(guān)人員通過分析聲波的變化，就能對混凝土材料的密實度做出判斷。

2.2 混凝土建筑材料的耐壓性檢測

在混凝土建筑材料的檢測中，耐壓性也是一項關(guān)鍵的檢測指標(biāo)，耐壓性是否良好決定了混凝土材料是否具有良好的穩(wěn)定性和持久性，而穩(wěn)定性和持久性將決定整個建筑工程的質(zhì)量，混凝土建筑材料耐壓性的檢測手段多種多樣，其中最常見的包括回彈法、鉆芯法、試件法。

回彈法是目前檢測效率最高的一種方法，該技術(shù)目前已經(jīng)相對完善，該方法主要是利用專業(yè)回彈儀器對混凝土建筑材料進(jìn)行檢測，優(yōu)點是操作時間短、技術(shù)簡潔，缺點是準(zhǔn)確度稍微差些。而鉆芯法是對準(zhǔn)備檢測的混凝土建筑材料進(jìn)行鉆芯取樣，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行耐壓測試，這個方法方便檢測人員了解混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和耐壓性能，但是由于該法容易損傷混凝土結(jié)構(gòu)，所以不適合用于無損檢測。試件法檢測是通過標(biāo)準(zhǔn)的濕度和溫度，對混凝土進(jìn)行以28d 為標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)工作，而后試驗其耐壓性，這個方法在應(yīng)用的過程中應(yīng)該密切留意現(xiàn)場狀況，準(zhǔn)確判斷試件是否具有相同的養(yǎng)護(hù)條件或者代表性，例如在現(xiàn)場對混凝土材料進(jìn)行澆筑時，應(yīng)隨機(jī)抽樣，每次樣品必須從同一盤混凝土中取樣。需要注意的是：每次持續(xù)澆筑超過1000m3時，相同配合比的混凝土每200m3取樣須大于1 次，每次取樣時需要最少留置1 組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，另外，同條件養(yǎng)護(hù)試件的留置組數(shù)應(yīng)根據(jù)工程施工實際需要確定，同一配合比應(yīng)大于10 組，并抽取3 組以上進(jìn)行結(jié)構(gòu)實體檢測，樁基砼每澆筑50m3留置有1 組試件，小于50m3的樁(單樁單柱樁)，每根樁確保1 組試件。試塊的大小由混凝土石子粒徑確定，試件尺寸應(yīng)該是骨料最大直徑的3 倍以上。

2.3 混凝土建筑材料內(nèi)部鋼筋腐蝕度的檢測

半電池電位檢測法是檢測混凝土建筑材料鋼筋腐蝕度常用的方法，這些年在工程建設(shè)中這種方法越來越普遍，主要是通過對應(yīng)電極測試，在不同電極兩端連接鋼筋和銹蝕測定儀，然后打開檢測儀開關(guān)后，如果鋼筋有被腐蝕的現(xiàn)象，儀器就會做出相應(yīng)的反應(yīng)，工作人員可根據(jù)反饋鑒別材料的腐蝕程度，一般連接常用的有銅電極。

經(jīng)過調(diào)查顯示，由于一些建筑材料耐腐蝕性弱而導(dǎo)致工程質(zhì)量出現(xiàn)問題的現(xiàn)象時有發(fā)生，因此混凝土內(nèi)部鋼筋腐蝕度檢測顯得至關(guān)重要，這個環(huán)節(jié)關(guān)系到整個工程運轉(zhuǎn)，同時鋼筋的腐蝕度直接影響工程建設(shè)質(zhì)量的好壞。但是，鋼筋腐蝕現(xiàn)象在建筑工程中并不罕見，氣候、溫度、濕度等都會導(dǎo)致不同程度的鋼筋腐蝕。鋼筋一旦遭受腐蝕，就會影響混凝土的本質(zhì)結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力，并且還會影響混凝土的使用年限，每一年，不同工程建設(shè)中由于不同程度的鋼筋腐蝕所帶來的損失并不在少數(shù)。在檢定混凝土建筑物的安全時，應(yīng)該結(jié)合其運用的部位以及建筑類型，目前我國大部分建筑材料還是鋼筋混凝土，因此鋼筋腐蝕屢見不鮮，一些大壩、水閘等混凝土材料由于長期浸水，鋼筋腐蝕的程度更高，常見有膨脹開裂、保護(hù)層脫離斑駁的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致其承載能力不斷下降，給人們的人身和財產(chǎn)帶來很多威脅。一些橋梁、水域廠房等處于腐蝕性工業(yè)環(huán)境中，腐蝕程度往往比其他地方的混凝土建筑更加嚴(yán)重，因此，鋼筋腐蝕在我國屬于常見問題。

2.4 混凝土建筑材料的安定性檢測

通常檢測人員依據(jù)混凝土原材料在試驗過程中所體現(xiàn)的水泥的性能來檢測混凝土建筑材料的安定性。水泥發(fā)生硬化時，假如發(fā)生體積不均勻的變形，那么混凝土拌合物變形、開裂等現(xiàn)象也會隨之而來，最終會導(dǎo)致建筑物使用壽命變短，對工程造成很嚴(yán)重的影響，而安定性的檢測就是為了提前規(guī)避這些問題，混凝土建筑材料安定性檢測常用的方法有雷氏夾法和試餅法等，檢測時可根據(jù)不同情況選擇不同方法。

3、混凝土建筑材料試驗檢測的相關(guān)質(zhì)量控制措施

3.1 完善混凝土的質(zhì)量檢測體系

為了對混凝土建筑材料進(jìn)行科學(xué)、合理、有效的試驗檢測和質(zhì)量評定，有關(guān)部門應(yīng)聯(lián)合起來，以建筑工程的建設(shè)規(guī)模為基礎(chǔ)，成立對應(yīng)的能勝任檢測任務(wù)的組織機(jī)構(gòu)，建立完善的試驗檢測制度，以指導(dǎo)材料試驗檢測工作，嚴(yán)控整個檢測流程，對工程材料質(zhì)量負(fù)責(zé)。其中檢測機(jī)構(gòu)可選擇第三方的檢測單位，同時施工單位要建立自己的實驗室，并對檢測機(jī)構(gòu)的規(guī)范、過程和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行檢查，以確保檢測過程能規(guī)范進(jìn)行，其次要細(xì)化檢測工作和內(nèi)容，明確各個崗位的工作職責(zé)，各個環(huán)節(jié)的操作標(biāo)準(zhǔn)，建立保證檢測工作質(zhì)量的各種措施及規(guī)章制度，如崗位責(zé)任制度、內(nèi)部管理制度、抽檢制度、樣品管理制度、監(jiān)督制度等，以推動檢測活動的有序開展，保障檢測工作的連續(xù)性、有效性，以準(zhǔn)確的檢測結(jié)果作為質(zhì)量評定和控制的重要依據(jù)。

3.2 加強(qiáng)對原材料的質(zhì)量控制

混凝土是以多種單一的原材料混合后被使用的，因此質(zhì)量控制的第一步且非常有效而關(guān)鍵的一步就是嚴(yán)格管控原材料，首先要確保選材合理，由于混凝土原材種類較多，對于每一種材料要根據(jù)其自身特點、對混凝土性能的影響、工程要求等合理取舍，如水泥應(yīng)盡可能選用硅酸鹽水泥，還要根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級要求確定水泥等級，盡可能選擇密度和硬度較高的碎石粒，如粗細(xì)骨料，需要考慮粗骨料的形狀、大小，細(xì)骨料的含泥量、表面特征等，避免對水泥產(chǎn)生腐蝕作用，保證混凝土的和易性，其次要做好采購和物資進(jìn)場管理，采購過程中要嚴(yán)格按照采購清單進(jìn)行，同種型號、規(guī)格的材料要優(yōu)選廠家，而對于即將入場的各種材料要核實質(zhì)檢報告和合格證書等證明資料，對照采購清單和設(shè)計圖紙等核對各項性能參數(shù)是否在允許的范圍內(nèi)，通過目測、尺量等簡單的質(zhì)檢手法初步判斷該批次材料的質(zhì)量，以做出篩選簡化下一步試驗檢測工作。

3.3 嚴(yán)格監(jiān)管采樣過程

為了加強(qiáng)抽樣質(zhì)量控制，首先要選擇合理的采樣工具，并保證工具狀態(tài)良好，計量準(zhǔn)確，根據(jù)采樣對象將其分成不同的類型，并在表面粘貼詳細(xì)記錄采樣時間、檢測內(nèi)容、采樣對象等信息的貼紙，避免后續(xù)操作上的混亂；保證樣本的有效性，抽檢試驗的樣品要保證其隨機(jī)性，同時還要保證樣本數(shù)量足夠，樣本自身沒被破壞，檢測結(jié)果具有參考性，因此取樣時要避免隨意與主觀，謹(jǐn)慎操作；控制取樣和檢測時間差，由于混凝土本身的性能特點，隨著時間流逝，樣本的性能會逐漸發(fā)生改變，最終的檢測結(jié)果將與實際混凝土特性差異較大，因此在取樣檢測的運輸和保管過程中要不停攪拌盡量保證樣品的均勻性，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

3.4 降低檢測結(jié)果誤差

（1）運用專門測試儀器來進(jìn)行對應(yīng)的檢測結(jié)果，并嚴(yán)格按照混凝土檢測的正確流程進(jìn)行操作，考慮到檢測儀器精度對檢測結(jié)果還是有一定的額影響，在條件允許的情況下盡量采用先進(jìn)的檢測技術(shù)和設(shè)備，智能化與現(xiàn)代化的檢測儀器可有效避免認(rèn)為操作失誤造成的誤差，也可以提高檢測效率和檢測數(shù)據(jù)的真實性。

（2）強(qiáng)化材料檢測環(huán)境控制，檢測環(huán)境中的溫度、濕度等都會催檢測結(jié)果造成影響，而有些檢測內(nèi)容又必須處在某一特殊環(huán)境下，因此檢測人員必須準(zhǔn)確掌握材料檢測的空間環(huán)境因素，運用智能化傳感器來自動檢測環(huán)境變化，并配合空調(diào)、加濕器、風(fēng)機(jī)等來控制與調(diào)節(jié)空間環(huán)境數(shù)據(jù)指標(biāo)，避免混凝土樣本因環(huán)境而性能發(fā)生變化，導(dǎo)致試驗檢測結(jié)果偏差。

（3）分析處理檢測數(shù)據(jù)，重復(fù)檢測對比來降低誤差，目前大多的檢測工作的自動化和智能化程度較高，對于檢測數(shù)據(jù)可以自動匯總整理，構(gòu)建混凝土檢測數(shù)據(jù)庫，同時結(jié)合計算機(jī)以及相關(guān)軟件測評軟件來應(yīng)對數(shù)據(jù)缺陷或誤差，當(dāng)某一檢測數(shù)據(jù)明顯異常時會做出標(biāo)記，提醒檢測人員進(jìn)行必要的重復(fù)試驗檢測，以確保檢測數(shù)據(jù)的有效性和可控性。

3.5 選擇功能較強(qiáng)的檢測設(shè)備

在混凝土材料性能檢測工作中，檢測人員必須依靠專業(yè)的檢測儀器，才能獲取精準(zhǔn)的檢測參數(shù)。為了保證混凝土材料性能檢測結(jié)果的真實性，施工單位應(yīng)當(dāng)選取功能可靠、誤差較低的設(shè)備開展檢測工作，采取重復(fù)性、對比性特征較強(qiáng)的檢測模式，以此保證混凝土材料性能檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，在混凝土含氣量檢測工作中，檢測人員通常需要借助含氣量測定儀得到混凝土試件的含氣量數(shù)據(jù)。由于不同規(guī)格的含氣量測定儀的使用優(yōu)勢不同，適用情況不同，所以在檢測環(huán)節(jié)需要結(jié)合具體情況選擇適宜的含氣量測定儀。

結(jié)語：

混凝土是建筑工程的基礎(chǔ)材料，因此必須保證混凝土的質(zhì)量，綜上所述可以得知控制混凝土質(zhì)量并對其進(jìn)行試驗檢測主要包括其構(gòu)成材料以及實際配置過程兩方面，相關(guān)工作人員在實際施工過程中需要結(jié)合混凝土需求，選擇合理的配置方案，在施工結(jié)束后需要專業(yè)的質(zhì)檢人員采用科學(xué)的方法對構(gòu)件材料的質(zhì)量和各方面性能進(jìn)行試驗檢驗以保證所有投入使用的材料的質(zhì)量都能夠達(dá)標(biāo)。