混凝土試件強度不合格原因分析

王瑞亮 吳海豐 周志剛 王福占 北京城建建材工業(yè)有限公司

1 前言

建筑工程中需求最大的材料是混凝土，其質(zhì)量的好壞能夠直接影響工程結(jié)構(gòu)的安全性?；炷猎嚰箟簭姸仍诤艽蟪潭壬戏从辰ㄖこ藤|(zhì)量?；炷猎嚰姸炔缓细窕驘o效的情況下，不能反映混凝土的真實質(zhì)量，但對工程質(zhì)量的驗收有著最直接的影響。

要判定混凝土真實質(zhì)量狀況，需要采取破損或者非破損的混凝土強度檢測方法。這不僅增加了成本，也會影響施工進度?；炷潦且粋€過程產(chǎn)品，有多種因素影響到試件的試壓值。本文以混凝土質(zhì)量、試件取樣、制作、養(yǎng)護及檢測等幾方面分析試件強度不合格原因。

2 混凝土質(zhì)量存在問題

2.1 混凝土原材料原因

2.1.1 水泥

（1）水泥強度不穩(wěn)定，導(dǎo)致試件強度波動大。

（2）水泥品種較多，質(zhì)量參差不齊，不同品種水泥強度忽高忽低，導(dǎo)致混凝土強度忽高忽低。

2.1.2 細(xì)骨料

機制砂細(xì)度模數(shù)偏低或偏高，混凝土穩(wěn)定性差，導(dǎo)致混凝土試件強度波動大。

機制砂細(xì)度模數(shù)偏低，其表面積增大，在混凝土中水泥漿用量一定的情況下，顆粒表面相對減薄，混凝土就變得干稠，流動性就變小，導(dǎo)致坍落度降低。相反，當(dāng)機制砂細(xì)度模數(shù)偏高時其表面積減小，在混凝土中水泥漿用量一定的情況下，包裹砂子表面后就會有多余的水泥漿流出，混凝土就會變稀，流動性變大，從而導(dǎo)致坍落度增大?；炷翉姸仁艿絿?yán)重影響[1]。

2.1.3 碎石

（1）碎石含泥量高：碎石含泥高影響混凝土膠結(jié)材料與骨料的粘結(jié)性，導(dǎo)致強度不合格。

（2）碎石壓碎指標(biāo)高：碎石強度低于混凝土的強度，當(dāng)混凝土受壓時，石子首先被壓碎，導(dǎo)致混凝土的實際強度降低。特別是使用風(fēng)化或軟質(zhì)巖石破碎加工成的碎石拌制的混凝土易發(fā)生此類問題。

（3）骨料體積穩(wěn)定性差：尤其是由頁巖、帶有膨脹松土的石灰?guī)r等制成的骨料，在干濕交替或凍融循環(huán)作用下，常表現(xiàn)為體積穩(wěn)定性差，發(fā)生變形，破壞混凝土已經(jīng)形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土強度降低，嚴(yán)重時會使混凝土試件受到破壞[2]。

（4）碎石級配不合理、粒徑大、針片狀含量高。混凝土拌合物包裹性差，在將混凝土拌合物裝入試模時可能出現(xiàn)有的試件漿體偏多，從而導(dǎo)致出現(xiàn)強度偏低的現(xiàn)象。

（5）碎石中有機物雜質(zhì)含量過高時，對水泥水化不利，延緩混凝土的硬化，影響混凝土強度的增長。

2.1.4 礦粉

（1）礦粉中摻入石粉，混凝土拌合物損失大，施工現(xiàn)場過程中隨意加水，導(dǎo)致混凝土試件強度不合格。

（2）28d 活性指標(biāo)值達不到規(guī)范要求，造成混凝土試件強度偏低。

2.1.5 粉煤灰

粉煤灰細(xì)度和燒失量指標(biāo)高出規(guī)范要求，導(dǎo)致混凝土損失大，嚴(yán)重影響混凝土和易性，導(dǎo)致強度波動大。

2.1.6 外加劑

混凝土生產(chǎn)過程中外加劑摻量不夠，導(dǎo)致用水量增加，水膠比增大，導(dǎo)致強度降低。

2.2 混凝土過程控制

2.2.1 施工配合比調(diào)整不及時

砂石含水檢測頻次不夠，生產(chǎn)過程中未能及時調(diào)整施工配合比，實際用水量超出理論用水量，增大水膠比，造成混凝土試件強度不合格。

2.2.2 計量偏差

原材料計量出現(xiàn)偏差造成混凝土強度不足（表1）。

表1 原材料計量允許偏差

2.3 混凝土運輸過程中可能存在的原因

混凝土在運輸前，混凝土罐車中的水如果沒有放干凈或司機沖罐時間過長，進入罐中非配合比用水量增加，混凝土的水膠比也會因此增大，強度必然會降低。在運輸?shù)焦さ剡^程中，由于工地路途較遠(yuǎn)，有時協(xié)調(diào)不到位還可能導(dǎo)致混凝土罐車到場后等候時間過長，混凝土坍落度損失過大，和易性不好，為了方便施工，工人會在混凝土罐中直接加水?dāng)嚢韬笫┕?，又會?dǎo)致水膠比增大，強度變低。

3 混凝土試件取樣、制作、養(yǎng)護存在的問題

3.1 混凝土取樣存在的問題

3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求

GB/T 50081—2019《混凝土物理學(xué)性能試驗方法》中規(guī)定：（1）同一組凝土拌合物的取樣，應(yīng)在同一盤混凝土或同一車混凝土中取樣。取樣量應(yīng)多于試驗所需量的1.5 倍，且不宜小于20L。（2）混凝土拌合物的取樣應(yīng)具有代表性，宜采用多次采樣的方法。宜在同一盤混凝土或同一車混凝土中的1/4處、1/2處和3/4 處分別取樣，并攪拌均勻；第一次取樣和最后一次取樣的時間間隔不宜超過15min。

3.1.2 取樣存在的問題

（1）在施工過程中，混凝土現(xiàn)場取樣或試件制作過程操作不夠規(guī)范，取樣量偏少未達到試驗所需量的1.5倍或成型前未對混凝土進行充分拌合，導(dǎo)致骨料在三個試件中分部不均，從而導(dǎo)致試件強度離散性大。（2）制作混凝土試件的人員為勞務(wù)人員，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件制作的重要性認(rèn)識不夠，責(zé)任心不夠。

3.2 混凝土試塊制作中存在的問題

3.2.1 試模尺寸有偏差

試模應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG 237—2008《混凝土試?！返挠嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)定期對試模進行核查，檢查周期不宜超過3 個月?；炷猎嚹ｉL期使用會導(dǎo)致垂直度和平面度不標(biāo)準(zhǔn)等問題，在試模發(fā)生變形時未進行自檢，其制作出來的混凝土試件尺寸不符合《混凝土試?！窐?biāo)準(zhǔn)規(guī)定。從而使混凝土試塊受壓面產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致抗壓強度不合格或出現(xiàn)離散性大情況。

3.2.2 試件成型過程中存在的問題

（1）試模中的拌合物超出試模太多或不足，導(dǎo)致一組試件強度出現(xiàn)偏高或過低情況。GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范要求“混凝土拌合物應(yīng)一次性裝入試模，裝料時應(yīng)用抹刀沿試模內(nèi)壁插搗，并使混凝土拌合物高出試模上口；成型后刮除試模上口多余的混凝土，待混凝土臨近初凝時，用抹刀沿著試?？谀ㄆ健薄?/p>

（2）振搗時間長，造成過振，使混凝土分層離析。影響混凝土試件質(zhì)量。GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范要求“用振動臺振實制作試件時，試模應(yīng)附著或固定在振動臺上，振動時應(yīng)防止試模在振動臺上自由跳動，振動應(yīng)持續(xù)到表面出漿且無明顯大氣泡溢出為止，不得過振”。

3.3 試件拆模時間控制不嚴(yán)格，影響試件強度值

3.3.1 試塊拆模偏早

在工程施工中，由于工期緊、施工段較多、混凝土澆筑比較頻繁，試模相對緊張，所以試件提早拆模現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。試件由于早期強度不高，內(nèi)部因拆模、搬運振動而產(chǎn)生微裂縫，導(dǎo)致28d 試件抗壓強度值偏低。

3.3.2 試件拆模晚

常溫轉(zhuǎn)冬施期間，由于氣溫低，試驗員若不及時關(guān)注混凝土終凝時間，試件常常2d～3d 后拆模，導(dǎo)致7d強度預(yù)警值低于攪拌站提供的7d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護混凝土試件抗壓強度值。造成試件7d強度值不合格。

3.4 混凝土試件養(yǎng)護存在問題

（1）混凝土試件成型抹面后未能及時保濕覆蓋。（2）混凝土試件拆模后不及時送標(biāo)養(yǎng)室。

由于試件成型不覆蓋、拆模后養(yǎng)護不及時，部分試件失水嚴(yán)重，在中間間隔的時間也未進行濕潤養(yǎng)護，混凝土的水化熱時未能及時排除內(nèi)部熱量，而產(chǎn)生中部應(yīng)力集中區(qū)，強度產(chǎn)生下降現(xiàn)象，同時出現(xiàn)部分強度合格，部分強度不合格或強度偏差過大現(xiàn)象[3]。

（3）混凝土試件成型室及標(biāo)養(yǎng)室溫濕度達不到規(guī)范要求。

混凝土試件成型后應(yīng)放在溫度為20℃±5℃、相對濕度大于50%的室內(nèi)靜置。試件拆模后應(yīng)立即放入溫度為20℃±2℃，相對濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室中養(yǎng)護。冬季施工過程中，若成型室溫濕度達不到要求，試件早期7d 強度預(yù)警值同樣會低于攪拌站提供的7d 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護混凝土試件抗壓強度值。試件28d齡期強度值也會受很大的影響。

3.5 混凝土試件管理混亂

由于施工現(xiàn)場試驗員責(zé)任心不強，試件管理混亂，許多試件隨意堆放，且試件上不編號，不注明使用部位、設(shè)計強度等級、制作日期等，造成試件之間的混亂。送檢混凝土試件不能代表該批次混凝土的實際強度情況。

4 試件檢測過程存在的原因

（1）混凝土試件在抗壓強度試驗前，未對試件尺寸公差進行檢測。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)表明，試件檢測有如下要求。

①承壓面的平整度公差不得超過0.0005d（其中d為試件邊長）；

②試件相鄰面應(yīng)該垂直，即夾角為90°，其公差應(yīng)不得超過0.5°；

③對于試件各邊長、直徑和高的實際尺寸公差應(yīng)不得超過1mm。

（2）試件放置試驗機前，試件表面及上下承壓面有雜質(zhì)，接觸不均勻，導(dǎo)致試件強度不準(zhǔn)確。

①試件取出之后，需要使用干毛巾擦拭干凈。如果試件表面有油污對試驗結(jié)果會有一定的影響。理論和實驗結(jié)果表明，如果試件的受壓面上存有油污，將減小承壓板與試件表面之間的摩擦力，試件將出現(xiàn)垂直裂紋而破壞，這樣測試得到的混凝土強度值偏低[4]。

②上、下承壓板表面需擦拭干凈，防止有堅硬的石屑和砂粒等顆粒物附著在承壓面上，確保試驗的準(zhǔn)確性。實驗室進行試件強度試驗時，絕大部分是系統(tǒng)自動采集數(shù)據(jù)，試壓過程中如果有堅硬石屑，石屑破碎后，系統(tǒng)會稍有暫停，此時數(shù)據(jù)就會被采集，導(dǎo)致試件強度數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確（如圖1）。

圖1 上下承壓板表面干凈

（3）試件成型時的成型面作為承壓面，導(dǎo)致同組試件強度離散性大

施工方在試塊送檢時，會在試件成型面標(biāo)識強度等級、成型時間及試件編號等信息。送檢實驗室委托后，實驗室會在試件側(cè)面標(biāo)識內(nèi)部委托編號等相關(guān)信息。在實驗過程中，試驗員責(zé)任心不強，將試件的成型面作為承壓面。而成型面平整度無法達到規(guī)范要求，導(dǎo)致同組試件強度偏差大、試件強度不合格。

（4）試件擺放時不是軸心受壓，導(dǎo)致試件強度低或離散性大

在進行抗壓試件強度試驗過程中，試件放置位置偏離中心位置，不是軸心受壓，實驗結(jié)果通常較正常值偏低。規(guī)范要求“試件安放在試驗機的下壓板或墊板上，試件的中心與試驗機下壓板中心對準(zhǔn)”。如此一來，確保試件的軸心受壓，試驗過程中軸心不得有所偏移（如圖2，圖3所示）。

圖2 試件軸心受壓

圖3 試件位置偏移

（5）未按照加荷速度標(biāo)準(zhǔn)實施正確的操作，導(dǎo)致試件強度偏差大，試件強度不合格

手動控制壓力機加荷速度時，加荷速度不均勻，加速過快產(chǎn)生沖擊荷，導(dǎo)致試件強度偏高。

試驗過程中應(yīng)連續(xù)均勻加荷，加荷速度應(yīng)取0.3MPa/s～1.0MPa/s。

當(dāng)立方體抗壓強度小于30MPa 時，加荷速度宜取0.3MPa/s～0.5MPa/s；立方體抗壓強度為30MPa～60MPa 時，加荷速度宜取0.5MPa/s～0.8MPa/s；立方體抗壓強度不小于60MPa 時，加荷速度宜取0.8MPa/s～1.0MPa/s。

5 結(jié)束語

混凝土試件強度是評定混凝土最終質(zhì)量的重要依據(jù)，混凝土技術(shù)參數(shù)較多，只有認(rèn)清影響混凝土試件強度的原因和發(fā)展規(guī)律，加強混凝土質(zhì)量過程控制，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的程序進行混凝土試件的取樣、制作、養(yǎng)護及檢測，各方共同努力，才能避免試件出現(xiàn)不合格。