混凝土材料性能檢測(cè)及其影響因素研究

王惠旭，張淼煒，陳鴻銘，黃驍強(qiáng)，林語(yǔ)桐

（福建省建研工程檢測(cè)有限公司，福建 福州 350025）

0 引言

混凝土大多應(yīng)用在建筑工程的核心部分，如樓房建筑的主體結(jié)構(gòu)，所以混凝土材料性能是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，否則會(huì)對(duì)建筑穩(wěn)定性、耐久性造成顯著影響。因此施工過(guò)程中要注意原材料的把控，應(yīng)事先進(jìn)行原材料檢測(cè)，合格后再進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)根據(jù)工程需求優(yōu)化配合比，每個(gè)環(huán)節(jié)都要做好控制。除了要注重基礎(chǔ)的原材料砂、水泥、石、水等，還應(yīng)判斷是否使用摻和料、外加劑，這可以適當(dāng)提高混凝土性能，有利于增強(qiáng)建筑工程質(zhì)量。

1 混凝土材料分類與應(yīng)用

1.1 混凝土材料分類

混凝土屬于流動(dòng)性的凝膠材料，主要成分有水泥、砂子、石子等，有些建筑工程還會(huì)添加適當(dāng)?shù)膿胶狭虾屯饧觿?，作為建筑行業(yè)中的核心材料，混凝土強(qiáng)度與耐久性都是需要重視的指標(biāo)。由于當(dāng)下社會(huì)發(fā)展速度加快，建筑工程的類型也在隨之變化，對(duì)于混凝土材料的要求有所提高，因此也誕生出很多不同類型的混凝土材料，每種混凝土都有不同的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。如真空混凝土材料、防輻射混凝土材料以及瀝青混凝土材料等，其中真空混凝土主要應(yīng)用在冷庫(kù)等建筑中，而防輻射混凝土更適合電子操作機(jī)房。城市道路中會(huì)使用結(jié)構(gòu)混凝土與瀝青混凝土，混凝土材料會(huì)根據(jù)類型劃分具備不同性能，如防水型、耐火型、流動(dòng)型以及低強(qiáng)度型等，需要根據(jù)建筑工程需求進(jìn)行選擇，發(fā)揮出混凝土材料的最大化性能，提高建筑工程質(zhì)量。

1.2 混凝土材料應(yīng)用

當(dāng)前混凝土材料逐漸演變成多樣化的類型，這是為了滿足建筑行業(yè)發(fā)展需求，因此混凝土材料具備更多性能，如抗凍、抗融化、抗爆、抗腐蝕等，并且在力學(xué)性能與耐久性方面得到顯著提高。由此可見(jiàn)新型混凝土的研發(fā)，推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)進(jìn)步。其次施工過(guò)程更加便捷，有利于減少人力資源投入，加上建筑質(zhì)量提高降低了后續(xù)的維護(hù)費(fèi)用，節(jié)省部分施工成本。混凝土材料的具體應(yīng)用要根據(jù)建筑形式來(lái)決定，如高層建筑、大跨度建筑，層數(shù)在25~30之間的樓房，大多會(huì)采用強(qiáng)度為36MPa~42MPa的混凝土，因此混凝土強(qiáng)度會(huì)隨著樓層高度而增加[1]。

2 混凝土材料性能檢測(cè)方法

2.1 混凝土穩(wěn)定性檢測(cè)

在混凝土材料性能檢測(cè)開(kāi)始前，需要注意兩個(gè)重要原則：①保證取樣具有代表性，按照要求在不同批次的材料中隨機(jī)取樣，這會(huì)影響最終的檢測(cè)結(jié)果是否科學(xué)合理。②檢測(cè)過(guò)程中保證各項(xiàng)條件符合要求，如溫度、濕度，且混凝土的表面應(yīng)干燥整潔。對(duì)于穩(wěn)定性方面來(lái)說(shuō)，首先通過(guò)觀察以最直觀的檢測(cè)方法進(jìn)行判斷，如施工結(jié)束后混凝土是否存在漏水等現(xiàn)象，從而及時(shí)開(kāi)展混凝土防水能力檢測(cè)，避免影響建筑工程的穩(wěn)定性。若表面沒(méi)有明顯漏水，可以使用NEL法、直流電法，同樣可以分析混凝土的具體性能與密度，檢測(cè)結(jié)果性能優(yōu)良、密度大的條件下，混凝土防水性能自然優(yōu)異。其次要重視混凝土結(jié)構(gòu)位置和尺寸，以樓房建筑為例混凝土現(xiàn)澆板厚度，會(huì)對(duì)建筑物本身的安全穩(wěn)定性有顯著影響，若厚度、位置存在偏差就會(huì)引發(fā)開(kāi)裂，并且混凝土結(jié)構(gòu)的承載力大大降低。因此要選取相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備展開(kāi)檢測(cè)，如無(wú)損功能的超聲波檢測(cè)法，若該方法無(wú)法有效判斷，應(yīng)采取現(xiàn)場(chǎng)鉆孔檢測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，從而獲取更加精準(zhǔn)的檢測(cè)數(shù)值，借助檢測(cè)人員的專業(yè)知識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)明確混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.2 混凝土原材料檢測(cè)

原材料是影響混凝土性能的關(guān)鍵因素，所以每一種組成的原材料都要進(jìn)行檢測(cè)分析，判斷用量是否準(zhǔn)確，比如混凝土材料配比大多會(huì)使用粉煤灰作為摻合料，以此來(lái)提高混凝土的黏合度，而外加劑要和水進(jìn)行稀釋才能發(fā)揮效果，并且市場(chǎng)上有太多種類的外加劑品牌，不同品牌的外加劑對(duì)于水的用量需求不同，所以原材料配比必須進(jìn)行合理把控，否則會(huì)降低混凝土使用壽命。其次砂也是比較重要的原材料，而砂的粗細(xì)、純度都是會(huì)影響混凝土質(zhì)量的因素，如果砂中摻雜殘?jiān)?，還會(huì)直接降低混凝土粘結(jié)度。原材料需要參照國(guó)家頒布的GB/T 1596—2017、GB/T 18736—2017等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，如砂檢測(cè)要判斷砂中的泥塊含量，從而對(duì)配比進(jìn)行調(diào)整，水泥強(qiáng)度應(yīng)結(jié)合水灰比公式進(jìn)行檢測(cè)，不過(guò)需要注意水泥強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，因此必須在施工早期就做好分批檢測(cè)。

2.3 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

在檢測(cè)混凝土強(qiáng)度前需要根據(jù)工程特點(diǎn)、環(huán)境條件來(lái)確定檢測(cè)方法，這是為了提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，檢測(cè)前要制定科學(xué)合理的方案計(jì)劃，首先深入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境分析，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)方案設(shè)計(jì)，同時(shí)判斷檢測(cè)計(jì)劃的可行性，過(guò)程中會(huì)遭遇的影響因素等，不斷完善檢測(cè)方案確保足夠嚴(yán)謹(jǐn)。在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中可以采用多種不同方法，應(yīng)結(jié)合建筑工程實(shí)際選擇回彈法、鉆芯法或超聲波技術(shù)，每種方法都能應(yīng)對(duì)不同的施工條件?；貜椃ㄔ跈z測(cè)中需要借助回彈儀器，所以對(duì)設(shè)備具有較強(qiáng)的依賴性，不過(guò)整體檢測(cè)數(shù)值較為精準(zhǔn)，而檢測(cè)設(shè)備的把控成為關(guān)鍵。除此之外要明確具體的衡量標(biāo)準(zhǔn)，可以參考我國(guó)混凝土材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，與檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比即可明確強(qiáng)度差異。

2.4 混凝土抗凍性、抗腐蝕性檢測(cè)

對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)混凝土抗凍性至關(guān)重要，這會(huì)直接影響建筑的質(zhì)量和使用壽命，抗凍能力差的條件下必然會(huì)降低結(jié)構(gòu)性能，所以需要在混凝土材料水飽和狀態(tài)開(kāi)展凍融循環(huán)作用測(cè)試，分析混凝土材料的具體抗凍性能。檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土密實(shí)度、孔隙構(gòu)造等因素，若混凝土孔隙存在封閉，自身的抗凍性能就會(huì)較為出色?？垢g性方面主要采取抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)，并且要對(duì)混凝土的最大干濕循環(huán)次數(shù)展開(kāi)測(cè)試，從而明確混凝土抗腐蝕性能等級(jí)，通過(guò)劃分判斷是否符合質(zhì)量要求。

3 混凝土材料性能影響因素

3.1 材料因素

建筑工程使用壽命與混凝土材料有著密切關(guān)系，而混凝土材料的應(yīng)用就是影響建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性的關(guān)鍵因素，如果原材料使用不當(dāng)很容易引發(fā)混凝土碳化等質(zhì)量問(wèn)題。其次混凝土性能大多體現(xiàn)在與其原材料的比例，因此在配比過(guò)程中必須關(guān)注會(huì)直接影響混凝土性能的原材料，如水泥等級(jí)、外加劑、骨料粒徑，從根本上提高混凝土材料綜合性能。例如增加水灰比就能適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度，在被配比前應(yīng)做好水灰比測(cè)定，以此來(lái)達(dá)到混凝土材料性能要求。水泥是混凝土材料中必不可少的部分，而水泥對(duì)與混凝土性能影響顯著，包括水泥中的礦物組成、水泥地細(xì)度等，如果提高水泥細(xì)度混凝土的水化率也會(huì)隨之增加，導(dǎo)致混凝土前期增長(zhǎng)速度加快，但并不會(huì)影響后期強(qiáng)度，所以無(wú)法通過(guò)改變水泥細(xì)度提高混凝土性能[2]。在施工中應(yīng)從其他方面入手，如調(diào)整水泥類型、級(jí)配，都能適當(dāng)優(yōu)化混凝土性能和強(qiáng)度，除此之外配比中嚴(yán)格控制粉煤灰用量，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況提高砂率，外加劑的使用不能超過(guò)水泥的5%，且質(zhì)量要通過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)。

3.2 環(huán)境因素

對(duì)于混凝土的性能來(lái)說(shuō)環(huán)境因素同樣要加強(qiáng)把控，如大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境等，若混凝土材料沾染具有腐蝕性的雜質(zhì)，就會(huì)對(duì)混凝土本身性能造成影響，因此混凝土性能會(huì)隨著環(huán)境變化而改變。當(dāng)下施工單位應(yīng)重視環(huán)境因素控制，包括溫度、濕度等，以此來(lái)提高混凝土材料的耐久性，強(qiáng)化建筑工程的使用壽命。例如在不同天氣條件下進(jìn)行混凝土拌合，天氣炎熱時(shí)往往需要更多水分，可以按照拌合物溫度每上升10℃的標(biāo)準(zhǔn)，1m3增加7kg的水。相反在冬季施工中混凝土澆筑后必須要進(jìn)行加溫處理，避免拌合物凍結(jié)、凝結(jié)過(guò)緩，必要的條件下采取蒸汽或電熱加溫。

3.3 攪拌時(shí)間

混凝土攪拌也是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，一般在原材料配比結(jié)合后開(kāi)始，攪拌時(shí)間與混凝土性能存在密切關(guān)聯(lián)，并且攪拌時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)水分蒸發(fā)、水泥水化等現(xiàn)象，雖然攪拌時(shí)間少能夠控制混凝土拌合物坍落度低的問(wèn)題，但不能減少攪拌時(shí)間必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，否則會(huì)導(dǎo)致攪拌時(shí)間過(guò)短而無(wú)法充分融和。不過(guò)長(zhǎng)時(shí)間攪拌同樣會(huì)影響混凝土質(zhì)量，所以應(yīng)控制好混凝土的攪拌時(shí)間，根據(jù)環(huán)境條件適當(dāng)調(diào)整。在不同季節(jié)時(shí)攪拌時(shí)間應(yīng)該合理改進(jìn)，如夏季攪拌時(shí)間應(yīng)大于120s，而冬季攪拌時(shí)間則不能低于150s，通過(guò)優(yōu)化攪拌時(shí)間混凝土材料的性能將會(huì)得到充分發(fā)揮。

3.4 施工過(guò)程

在施工過(guò)程中有很多突發(fā)性因素，會(huì)對(duì)混凝土材料性能造成影響，例如個(gè)別項(xiàng)目的位置、尺寸、標(biāo)高存在偏差，導(dǎo)致混凝土是施工后變形，或存在接縫不嚴(yán)密造成漏漿等問(wèn)題。因此施工過(guò)程中往往需要嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)，包括檢查混凝土材料是否符合質(zhì)量要求，混凝土配比成分是否科學(xué)合理，運(yùn)輸過(guò)程中是否采用專業(yè)車(chē)輛持續(xù)攪拌。另外混凝土振搗、澆筑等操作，必須要嚴(yán)格按照施工工藝開(kāi)展，保證振搗均勻、到位，否則澆筑后將會(huì)出現(xiàn)裂縫、孔洞等質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)施工前注意做好混凝土材料坍落度試驗(yàn)，若施工中坍落度過(guò)大也會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量造成負(fù)面影響。澆筑結(jié)束后必須等待一定時(shí)間，在混凝土強(qiáng)度條件符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)再進(jìn)行拆模處理，避免過(guò)早拆模對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞。

3.5 養(yǎng)護(hù)管理

混凝土施工需要做好養(yǎng)護(hù)管理，這也是以往最容易忽略的環(huán)節(jié)，由于養(yǎng)護(hù)溫度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間沒(méi)能合理控制，最終對(duì)混凝土硬化度、強(qiáng)度造成影響，促使混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命降低?；炷琉B(yǎng)護(hù)屬于多因素影響的綜合性問(wèn)題，大多會(huì)分為內(nèi)養(yǎng)護(hù)和外養(yǎng)護(hù)兩個(gè)方面，主要在早期硬化階段提供充足水分，或采取其他覆蓋物保證濕潤(rùn)度，減少混凝土表面水分不足造成裂縫現(xiàn)象。通過(guò)相關(guān)研究混凝土強(qiáng)度性能與養(yǎng)護(hù)管理存在密切關(guān)聯(lián)，施工結(jié)束后必須要連續(xù)不斷進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，才能達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，相反缺乏養(yǎng)護(hù)管理混凝土表面出現(xiàn)干燥，隨著時(shí)間推移出現(xiàn)強(qiáng)度倒縮，引發(fā)各類質(zhì)量問(wèn)題。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中溫度與濕度是兩個(gè)關(guān)鍵因素，必須采取有效措施防止水分快速流失，除此之外也可以使用養(yǎng)護(hù)劑避免水分蒸發(fā)，不過(guò)相比麻布覆蓋等方法效果不夠明顯，無(wú)法有效減少水分流失。

4 混凝土材料發(fā)展前景與性能檢測(cè)建議

4.1 混凝土材料發(fā)展前景

現(xiàn)階段建筑工程中使用的混凝土材料，是以商品混凝土為主，借助現(xiàn)代高科技設(shè)備制作而成可直接出售，建筑單位通過(guò)購(gòu)買(mǎi)節(jié)省施工周期。商品混凝土也被稱之為預(yù)拌混凝土，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是通過(guò)提前配比，全面保證混凝土材料的質(zhì)量，并將混凝土拌合物直接出售為建筑施工單位，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)即可展開(kāi)施工，無(wú)論原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)還是使用其他外加劑，都會(huì)在廠家統(tǒng)一完成，最后運(yùn)輸?shù)绞┕挝恢付ǖ臄嚢枵具M(jìn)行管理。由此可見(jiàn)混凝土逐漸由粗放型生產(chǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)榧s化、大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，并且實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化、商品化目標(biāo)，這也是建筑行業(yè)中的一大突破。在質(zhì)量方面相比傳統(tǒng)普通混凝土，商品混凝土從原材料到生產(chǎn)過(guò)程都會(huì)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制管理，每道工序、材料使用都會(huì)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和檢驗(yàn)，因此質(zhì)量上能夠得到充分保障。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)商品混凝土是借助現(xiàn)代化工藝設(shè)備生產(chǎn)，與傳統(tǒng)混凝土材料存在一定差異，無(wú)論質(zhì)量還是成本都具有明顯的使用優(yōu)勢(shì)[3]。

4.2 混凝土材料性能檢測(cè)建議

為了提高建筑施工中的混凝土材料性能并保障工程整體質(zhì)量，應(yīng)提前制定性能檢測(cè)方案，規(guī)避檢測(cè)過(guò)程中的影響因素，從而合理判斷混凝土材料性能。例如提前明確混凝土材料中的水泥強(qiáng)度、砂子含泥量以及石子粒徑大小等，同時(shí)根據(jù)工程需求明確檢測(cè)指標(biāo)，由專業(yè)的檢測(cè)人員負(fù)責(zé)按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析。利用檢測(cè)結(jié)果優(yōu)化完善混凝土配方、原材料用量等，同時(shí)加強(qiáng)施工場(chǎng)地環(huán)境檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中做好數(shù)據(jù)記錄，發(fā)揮出混凝土材料的最大化性能。其次檢測(cè)過(guò)程中要控制好人為因素造成的負(fù)面影響，所以必須提高檢測(cè)人員的專業(yè)性，杜絕檢測(cè)過(guò)程中錯(cuò)漏，肩負(fù)起自身的責(zé)任，維護(hù)好建筑工程質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

混凝土屬于建筑施工中的核心材料，通過(guò)不斷研發(fā)混凝土呈現(xiàn)出重量小、性能強(qiáng)度高等特點(diǎn)，并且可以回收加工利用具有較強(qiáng)的環(huán)保性能。在建筑工程中想要發(fā)揮出混凝土材料的性能，必須要在施工前進(jìn)行大量試驗(yàn)檢測(cè)，包括混凝土材料的耐腐蝕性能、抗裂性能等，不斷優(yōu)化混凝土配比結(jié)構(gòu)，從而提高施工質(zhì)量與效果。除此之外注意采用切實(shí)可行的技術(shù)措施，減少各類影響混凝土性能的因素出現(xiàn)，如外界條件中的溫度、濕度，嚴(yán)格把控從根本上杜絕不良問(wèn)題，切實(shí)提高混凝土材料的性能。由于現(xiàn)代建筑工程對(duì)于質(zhì)量有著較高要求，所以施工中必須對(duì)材料展開(kāi)綜合考量，為我國(guó)城市發(fā)展建設(shè)提供支持。