混凝土材料質(zhì)量控制及其影響因素研究

楊婕

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙 410000）

0 引言

工程建設(shè)項目施工期間必須保證工程質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，在使用混凝土進(jìn)行作業(yè)時，混凝土的材料質(zhì)量與原材、水灰配比等多種因素具有重要關(guān)聯(lián)，為進(jìn)一步確認(rèn)各類因素對其質(zhì)量所產(chǎn)生的不良影響，應(yīng)在分析研究時使用多種檢測方法，從而確保多種控制策略具有可靠效果，提高工程項目施工質(zhì)量及結(jié)構(gòu)強度。

1 混凝土材料質(zhì)量和性能分析

1.1 混凝土材料的熱學(xué)性能分析

混凝土作為建筑項目主要使用材料，在施工后所具有的材料導(dǎo)熱性較為突出，通常在進(jìn)行施工時需注意外冷橋問題影響，由于混凝土在使用過程中需使用水凝膠材料，在與水進(jìn)行混合時容易發(fā)生內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致外部化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生明顯變化。通常為避免此類情況影響混凝土實際使用質(zhì)量，需使用膨脹劑和膨脹水泥盡量改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，才能盡量降低此類問題的形成概率[1]。

1.2 抑制堿骨料反應(yīng)分析

混凝土所使用的水泥及外加劑等材料與骨料中的活性成分會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，堿骨料反應(yīng)會在生成后影響混凝土澆筑質(zhì)量，其反應(yīng)時長可達(dá)到未來二三十年，一旦出現(xiàn)疑似吸水膨脹反應(yīng)，將會在內(nèi)部應(yīng)力影響下膨脹開裂。堿硅酸鹽反應(yīng)及堿碳酸鹽反應(yīng)為常見種類，通常與混凝土制作期間所使用的原材料中混入堿或環(huán)境過于潮濕有關(guān)。為減少堿骨料反應(yīng)形成概率，通常使用非活性骨料降低反應(yīng)形成概率，但大部分工程受經(jīng)濟(jì)成本限制而選擇活性骨料。

1.3 力學(xué)性能分析

混凝土在使用過程中需保證自身承受能力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，才可在工程建設(shè)期間達(dá)到力學(xué)性能要求標(biāo)準(zhǔn)，為工程的抗震強度和抗壓強度等要求提供重要支撐能力。在工程項目開展期間應(yīng)重視大面積荷載目標(biāo)的實現(xiàn)可能性，也是工程項目在建設(shè)期間對混凝土質(zhì)量所提出的重要要求之一。通常在混凝土的抗壓強度提升期間可使用鋼筋作為支撐材料，通過鋼筋的握裹性能可有效展現(xiàn)其使用性能，在出現(xiàn)壓力時可提供重要支撐作用，如果在施工期間未使用鋼筋作為輔助材料，則會在承載壓力過大的情況下產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響工程施工質(zhì)量及整體安全性[2]。

2 原材料對混凝土質(zhì)量的影響因素分析

2.1 水泥材料的選擇分析

混凝土在使用過程中所具有的經(jīng)濟(jì)性和強度特點極為突出，目前大量工程項目在施工期間主要依賴混凝土材料完成施工任務(wù)，其中在原材料的使用過程中需使用大量水泥完成混制工作，但由于大量原材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場后需進(jìn)行堆放處理，可能會在日曬雨淋等情況下降低實際質(zhì)量。水泥作為重要原材料，極有可能會在材料堆放過程中發(fā)生物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的改變問題，嚴(yán)重影響混凝土施工質(zhì)量。為盡量減少此類問題影響，應(yīng)在混凝土原料篩選期間進(jìn)行嚴(yán)格管控，所選擇的供應(yīng)廠商必須具有較高生產(chǎn)信譽和生產(chǎn)技術(shù)，并在水泥實際質(zhì)量檢驗后得到良好保證。在選購水泥時應(yīng)針對出廠證明及質(zhì)量證明等重要材料進(jìn)行詳細(xì)檢查，并進(jìn)行抽檢確認(rèn)水泥材料性能是否滿足計劃要求標(biāo)準(zhǔn)，才可根據(jù)實際檢驗結(jié)果允許達(dá)標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)入施工現(xiàn)場[3]。

2.2 骨料的選擇分析

混凝土在制作過程中需使用多種原材料進(jìn)行混合配置，骨料作為重要材料之一，在選用過程中應(yīng)嚴(yán)格管控其實際形狀和強度、粒徑尺寸，從而可在混制完成后確保混凝土彈性模量。在選用骨料時，應(yīng)結(jié)合工程所需性能進(jìn)行科學(xué)篩選，在保證其硬度和粗細(xì)程度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后才可進(jìn)行選購使用。比如在水利工程建設(shè)期間，在荷載骨料選擇過程中應(yīng)重點分析其實際堅固程度是否達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，并在使用過程中剔除畸形骨料保證實際混合質(zhì)量。通常在選擇骨料時選用粗河沙這類材料可有效減少吸水率，在工程項目施工期間可有效克服鵝卵石細(xì)骨料或海砂等材料吸水性影響。在細(xì)骨料的粒徑選擇方面也應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格管理，粒徑尺寸過大或過小都會影響表面系數(shù)，而骨料含泥量過高也會對混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。因此，在篩選過程中注意加強骨料清潔程度控制，在清洗過后使用可保證混凝土品質(zhì)達(dá)到較高水平。細(xì)骨料在篩選期間應(yīng)具有堆積密度大、質(zhì)地均勻、孔隙率較小等特點，并在選擇廠家期間注意企業(yè)生產(chǎn)加工規(guī)模及產(chǎn)品供應(yīng)能力，才能夠在滿足工程使用要求基礎(chǔ)上獲得優(yōu)質(zhì)骨料供應(yīng)。另外，加工設(shè)備也應(yīng)作為工作考察重點，防止在施工工藝方面無法達(dá)到工程要求標(biāo)準(zhǔn)，影響最終混凝土混合質(zhì)量[4]。

2.3 外加劑影響分析

外加劑在混凝土的混制過程中具有重要影響作用，可根據(jù)混凝土制作要求提升實際使用性能?，F(xiàn)階段可使用的混凝土外加劑有多種類型，不同類型外加劑在使用過程中可明顯改善混凝土實際性能，比如現(xiàn)階段所常見的早凝劑、膨脹劑、早強劑等多種產(chǎn)品，均可在使用過程中根據(jù)工程要求及混凝土性能進(jìn)行適當(dāng)添加。通常在使用外加劑前需進(jìn)行實驗確認(rèn)預(yù)制結(jié)果，并在選擇過程中考慮水泥及骨料的實際兼容性，才可在反復(fù)測試過程中選擇最佳比例提升使用效果。在選擇外加劑時應(yīng)注意選擇優(yōu)質(zhì)廠商進(jìn)行合作，外加劑的使用性能極為重要，必須在實際品質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后才可大量應(yīng)用在混凝土中。在配置混凝土?xí)r應(yīng)注意控制外加劑使用量，才能在混凝土的耐久性和施工性方面得到良好保證，在外加劑添加期間應(yīng)注意其所具有的凝結(jié)時間和流動性的特點，為保證混凝土性能達(dá)到工程要求標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在應(yīng)用過程中注意結(jié)合物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)特點計算實際用量，并在反復(fù)測試期間結(jié)合實驗結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建完善體系，可在后續(xù)工作開展期間作為重要參考資料。如果在工作開展期間發(fā)現(xiàn)問題影響混凝土質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)相關(guān)理論進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保后續(xù)工作順利開展[5]。

2.4 水影響分析

水在混凝土制作期間同樣具有重要影響作用，在使用期間需注意水的實際品質(zhì)和清潔程度，如果在使用期間出現(xiàn)水資源污染或雜質(zhì)，極有可能會在混凝土制作期間發(fā)生化學(xué)性質(zhì)改變現(xiàn)象，嚴(yán)重影響實際制作強度。另外，如果水中存在大量重金屬或鹽分，也會產(chǎn)生變質(zhì)問題影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，如果未經(jīng)合理控制完成混凝土制作工序，可能會導(dǎo)致混凝土原有性能降低，甚至增加開裂等現(xiàn)象形成概率。

2.5 摻合料的質(zhì)量控制分析

摻合料在混凝土制作過程中應(yīng)作為重點管控原料，其所具有的活性和細(xì)度、流動性等參數(shù)將決定混凝土實際質(zhì)量。在混合制作期間應(yīng)依照施工要求進(jìn)行質(zhì)量檢測，并擇優(yōu)使用摻合料產(chǎn)品才可保證混凝土穩(wěn)定性。為避免后續(xù)施工環(huán)節(jié)受混凝土質(zhì)量影響，應(yīng)在選擇優(yōu)質(zhì)摻合料作業(yè)的期間注意混凝土耐久性，才可保證實際使用質(zhì)量達(dá)到工程要求標(biāo)準(zhǔn)。目前在市場上所銷售的摻合料質(zhì)量并不統(tǒng)一，應(yīng)在選擇過程中進(jìn)行質(zhì)量檢測并合理控制摻和比例，避免出現(xiàn)劣質(zhì)產(chǎn)品混入或配比錯誤等問題形成安全隱患[6]。

3 混凝土材料強度檢測方法分析

3.1 試件法

這一測試方法主要以標(biāo)準(zhǔn)濕度和溫度作為重要測試條件，在拌制混凝土后將其放置在試模內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)等待實驗，通過抗壓實驗測試混凝土實際使用強度及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。這一方法的運用過程中可確保試件和混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)條件達(dá)到一致，并在強度檢測后將其結(jié)果作為混凝土實際強度數(shù)據(jù)作為施工參考。但這種檢測方式容易受到多種因素干擾，從而降低數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，比如在試件制作期間可能受干擾影響無法達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，而導(dǎo)致混凝土配置質(zhì)量被誤認(rèn)未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)而不可使用。因此，在使用這種方法進(jìn)行測試時應(yīng)注意檢測試件質(zhì)量，必須在實踐具有代表性的基礎(chǔ)上進(jìn)行實驗，才可確保該批次混凝土質(zhì)量可被正確檢測。

3.2 鉆芯法

這一檢測方式主要通過鉆芯取樣進(jìn)行實驗檢測，在混凝土結(jié)構(gòu)中選擇適宜部位進(jìn)行取樣后作為樣本，進(jìn)行抗壓測試確認(rèn)是否達(dá)到使用強度要求，可確認(rèn)最終施工質(zhì)量是否符合工程要求，該方法的應(yīng)用過程中所具有的準(zhǔn)確率可達(dá)到較高水平，但在勞動強度方面壓力較大，并在混凝土結(jié)構(gòu)中容易形成明顯損傷。為此，在使用該方法進(jìn)行檢測時注意選擇適宜樣品，混凝土齡期應(yīng)超過15d并達(dá)到10MPa強度以上，才可盡量減少不利影響獲取精準(zhǔn)數(shù)值[7]。

3.3 回彈法

這種檢測方式在應(yīng)用過程主要測試混凝土表面硬度，在使用回彈儀進(jìn)行測試時可對實際強度進(jìn)行推算獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，通常在檢測期間應(yīng)注意減少化學(xué)腐蝕或其他因素干擾，盡量保證混凝土表面處于良好狀態(tài)。這種檢測方法在應(yīng)用過程中所需時間較短，并在實際成本投入方面具有一定優(yōu)勢，但在混凝土材料出現(xiàn)不均質(zhì)性或碳化作用時容易受到干擾，無法保證其檢測精度超過其他檢測方法。

3.4 拔出法

這種檢測方式在應(yīng)用過程中需使用空心千斤頂?shù)仍O(shè)備配合檢測，將預(yù)埋在混凝土內(nèi)部的螺栓取出后進(jìn)行計算，可獲取混凝土內(nèi)部強度數(shù)據(jù)并分析是否符合工程施工質(zhì)量要求。這一方法在使用過程中所具有的破壞性影響較小，避免對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大損傷影響使用質(zhì)量，并在后續(xù)修復(fù)期間具有高使用率。在螺栓裝入期間可通過兩種方式進(jìn)行作業(yè)：①螺栓置于混凝土內(nèi)部凝固后拔出。②進(jìn)行鉆孔置入后拔出，兩種方式可在工程竣工驗收及質(zhì)量檢測中區(qū)分應(yīng)用，均可確保最終測試結(jié)果準(zhǔn)確性。

3.5 超聲法

這種檢測方式在目前應(yīng)用期間使用率較高，作為無損檢測方法可有效利用聲波獲取相關(guān)檢測數(shù)據(jù)，分析傳播速度頻率及波幅確認(rèn)混凝土強度，根據(jù)混凝土密度比可反映內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實程度和實際強度。比如在檢測中出現(xiàn)短時間較大波動時，可確認(rèn)實際密度與強度達(dá)到較高水平，但在檢測期間可能會受骨粒粒徑、沙率等干擾因素影響傳播速度，需在檢測期間要求工作人員注意混凝土混制情況，在排除多種干擾因素后才可確保最終檢測結(jié)果精準(zhǔn)可靠[8]。

3.6 超聲回彈綜合法

這種檢測方法同樣屬于無損檢測方法類型，可通過回彈值和超聲波脈速度數(shù)值進(jìn)行科學(xué)計算，確?；炷翗?gòu)件實際強度及密實程度是否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。這一方法在測試過程中可確保實際檢測全面性，所涉及的物理參數(shù)較多，可保證混凝土強度反應(yīng)準(zhǔn)確性，實際檢測結(jié)果精確程度明顯超過其他檢測方法。在使用這一檢測方法時應(yīng)合理選擇混凝土構(gòu)件，并在待測區(qū)域布置和超聲速度與彈值測試中進(jìn)行合理調(diào)整，適當(dāng)修正超聲聲速以確保實際檢測精度達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)。

4 在施工期間優(yōu)化控制混凝土材料質(zhì)量的有效措施分析

4.1 提高水灰配比把控精準(zhǔn)程度

水灰配比作為混凝土混制過程中的重要比例，應(yīng)先確認(rèn)水泥使用量是否符合混凝土強度要求，由于骨料和混凝土凝膠的粘合力容易產(chǎn)生明顯影響，應(yīng)在水灰配比的控制過程中進(jìn)行合理判斷，確認(rèn)混凝土實際質(zhì)量是否科學(xué)可控。如果在水泥使用過程中發(fā)現(xiàn)用量超過標(biāo)準(zhǔn)要求，可能會在水化熱反應(yīng)較大的情況下嚴(yán)重影響混凝土構(gòu)件收縮程度。為此，應(yīng)在水泥用量控制期間提高精準(zhǔn)控制能力，在盡量保證其用量適宜的情況下進(jìn)行科學(xué)計算。其次，應(yīng)在混合過程中科學(xué)計算實際用水量，在保證計算科學(xué)性的基礎(chǔ)上考慮外加劑調(diào)節(jié)影響。在外加劑使用期間可能會因水量降低實際使用性能。為確保最終混凝土使用質(zhì)量及實際強度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)使用要求，應(yīng)在用水量得到科學(xué)控制時合理計算外加劑使用量，并結(jié)合外加劑的減水率進(jìn)行科學(xué)計算得出最終水灰配比。在計算過程中應(yīng)確保提前預(yù)算的各項數(shù)據(jù)資料精準(zhǔn)可靠，并通過綜合實驗確認(rèn)水灰配比關(guān)系式符合科學(xué)控制要求。在計算機即可使用作圖或計算的方式判斷配置強度是否符合控制要求，并在分析強度時針對不同水灰比結(jié)果進(jìn)行比較測量，確保最終數(shù)值達(dá)到精準(zhǔn)控制范圍[7]。

4.2 進(jìn)行編制調(diào)整

在水灰比值得到精準(zhǔn)計算后應(yīng)進(jìn)行試拌測試準(zhǔn)確性，為進(jìn)一步保證最終混合質(zhì)量達(dá)到較高使用標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在試拌期間使用強制攪拌機完成混合作業(yè)過程，高頻高壓下進(jìn)行振搗可確保振搗密度達(dá)到較高水平，確保最終測試結(jié)果較為精準(zhǔn)。在作業(yè)過程中為保證試拌量達(dá)到科學(xué)控制要求，應(yīng)保證其實際量超過攪拌機定量標(biāo)準(zhǔn)，通常應(yīng)設(shè)置在超過25%左右可保證后續(xù)數(shù)值準(zhǔn)確性。在實驗過程中應(yīng)注意攪拌和外加劑的參數(shù)方式是否與實際情況相符，同時也應(yīng)要求實驗人員針對實驗情況進(jìn)行分析檢查，確認(rèn)實際保水性和粘聚性等參數(shù)是否與設(shè)計要求達(dá)成一致。如果在實驗過程中發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)值未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求范圍，可在水灰配比未改變的基礎(chǔ)上調(diào)整外加劑和用水量重復(fù)實驗。

4.3 重視混凝土的變形情況

混凝土在使用過程中應(yīng)注意實際坍落度是否合理，在滿足泵送要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行作業(yè)時，應(yīng)盡量減少凝固期間所出現(xiàn)的變形問題?？稍谧鳂I(yè)過程中使用高效減水劑完成混制過程，防止水泥所出現(xiàn)的水化熱溫度過高形成不良影響[9]。使用連續(xù)級的粗骨料可在混凝土的制作過程中保證實際品質(zhì)，實現(xiàn)減少水泥用量的目的。其次，應(yīng)在混凝土的抗?jié)B性檢測過程中進(jìn)行精準(zhǔn)控制，判斷各項數(shù)據(jù)資料是否合格并確認(rèn)混凝土配方合理性。在混凝土加工期間應(yīng)注意加強管理，在保證振搗密度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下才可保證其使用質(zhì)量及強度。在混凝土養(yǎng)護(hù)工作開展期間應(yīng)注意保持水分，可通過表面蓄水法對混凝土基礎(chǔ)底板進(jìn)行妥善處理，防止出現(xiàn)剪力墻板拆膜過短對混凝土穩(wěn)定性所產(chǎn)生的干擾影響。在焦作工作結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行二次振搗保證其實際質(zhì)量，在減少孔隙后增強混凝土對鋼筋所產(chǎn)生的握裹力，對混凝土的抗壓性和抗裂性可起到一定提升作用。

4.4 提升混凝土的水化熱溫差控制能力

在混凝土制作期間可使用減水劑或粉煤灰等材料減少水化熱影響，水泥用量在降低后可實現(xiàn)水化熱控制效果，使用水化熱反應(yīng)較低的水泥制作混凝土也達(dá)到控制目的。在施工期間，應(yīng)結(jié)合施工方案要求進(jìn)行科學(xué)計算，根據(jù)水化熱反應(yīng)溫度計算結(jié)果定制相應(yīng)控制措施，可在混凝土中心溫度和表面溫度得到適當(dāng)控制的情況下減少溫差。在工作開展期間也應(yīng)注意控制混凝土的入模溫度，在對其表面和中心溫度進(jìn)行測量后分析保溫方案，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況和約束條件進(jìn)行分析改善。比如在混凝土基礎(chǔ)地面設(shè)計增加防水層時，應(yīng)按要求設(shè)置在混凝土頂面位置時使用油氈，避免在后續(xù)出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象后發(fā)生失水問題，引發(fā)收縮現(xiàn)象及應(yīng)力集中問題降低混凝土質(zhì)量。

4.5 提高儲存工作管控能力

施工現(xiàn)場作為大量原料的存放地點，應(yīng)在存放方法和存放地點的管控方面提高重視意識，在骨料和水泥存放期間必須嚴(yán)格管控現(xiàn)場環(huán)境條件，并在檢測水泥和骨料質(zhì)量后才可允許入庫存放。不同批次的水泥應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行區(qū)分存放，并在施工調(diào)用期間先使用早期批次。由于水泥在存儲過程中可能會因存儲時間過長而出現(xiàn)受潮現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)變質(zhì)問題將會導(dǎo)致水泥硬化無法使用，如果在存儲期間發(fā)現(xiàn)倉庫庫存已滿，應(yīng)根據(jù)天氣情況判斷是否進(jìn)行露天存放，并在存放期間采取相應(yīng)措施進(jìn)行防水處理，避免在后續(xù)存放期間受降雨等天氣因素導(dǎo)致水泥變質(zhì)。露天存放的水泥應(yīng)在施工期間作為首要使用批次，以保證實際使用質(zhì)量。

5 結(jié)語

混凝土材料作為建筑及水利等工程主要使用材料，為保證其實際質(zhì)量達(dá)到工程預(yù)定要求，應(yīng)在原材料使用過程中進(jìn)行合理控制，提高原材料存放管控能力并保證實際配比科學(xué)性，才可在材料使用過程中最大化提升使用品質(zhì)，為混凝土制作質(zhì)量提供重要保障，滿足建筑等重要工程項目建設(shè)施工要求，確保最終施工質(zhì)量達(dá)到國家要求標(biāo)準(zhǔn)。