混凝土試件不合格原因的分析

姚 彬

（上海黃浦建設工程質量檢測有限公司，上海 200011）

0 引 言

混凝土抗壓強度作為結構設計基礎要素，是控制混凝土質量，評定結構是否滿足要求的重要力學性能指標，它關系到結構安全。混凝土強度不足會引起嚴重后果，需對構件或結構進行加固處理，甚至廢棄或拆除，造成巨大經濟損失。為了檢驗混凝土強度，用標準方法制作混凝土立方體抗壓試件，并對其檢測結果進行評定是最常用的方法。除了混凝土自身質量問題，如果試件制作、養護、檢測、評定過程中任何一項操作不規范，都有可能造成不合格而無法反映混凝土質量的真實情況。

1 混凝土試件與不合格［1］

1.1 混凝土試件類型

1）標準養護試件。用于檢驗和評定混凝土強度，驗證實際生產的混凝土質量與配合比設計的符合性，它能反映出配合比、原材料、材料計量等混凝土生產質量方面的控制情況。

2）結構實體同條件養護試件［2］。用于檢驗和評定結構實體混凝土強度，能夠較準確地反映混凝土結構實體的真實強度。

3）確定各齡期強度的同條件養護試件。用于確定構件拆模、吊裝、張拉等施工期間臨時承載能力，根據實際需要制作的試件。

1.2 混凝土試件不合格的類型

1）3 個試件抗壓強度平均值不合格。

2）單個試件間抗壓強度值相差較大，超出允許范圍，試驗結果作廢。

3）一批混凝土試件，由于各組強度值之間離散性太大，按相應的統計方法評定不合格。

2 混凝土專項檢查

2.1 檢查的實施

為了確定混凝土交貨時刻的質量，同時對施工現場混凝土試件制作、養護等情況進行實地調查，組成了由 2 名監督站執法人員和 2 名持證上崗的抽樣技術人員加 1 名司機的檢查小組，隨機跟蹤攪拌車至施工現場，通知項目經理、見證員、取樣員至攪拌車處，查閱送貨憑證，確定強度等級、坍落度設計值和骨料最大粒徑等情況。在抽樣技術人員指導下，由施工單位取樣員按照標準要求取樣后進行稠度試驗［3］并成型 2 組混凝土抗壓強度試件，用專用封條封樣后，送至試驗室標準養護室，分別養護至 7 d 和 28 d 時進行抗壓試驗。現場所需設備均由檢查小組隨車攜帶并提供，都在有效檢定周期內。檢測結果如表1、圖1～圖4所示。可見，抗壓強度值符合要求，且 7 d 強度和 28 d 強度增長符合規律，和易性正常，未見崩塌或剪切現象，有 60 % 的混凝土稠度值略微偏大。

表1 抗壓強度和稠度試驗匯總表

圖1 實測強度

圖2 28 d 實測強度分布圖

圖3 實測稠度分布圖

圖4 稠度分布

2.2 施工現場試件制作及管理現狀

2.2.1 人員

檢查小組隨機跟蹤攪拌車至工地時，工地都在澆搗混凝土，然而沒有見到見證員和取樣員正在取樣；個別工地，見到有普通民工在養護室門口制作試件，其余工地沒有見到有人制作試件；有 2 個工地的取樣員外出辦事，不在本工地，接到通知后趕回了工地，其余 13 個工地的取樣員都在做著項目經理交代的其他事情，都不在自己的崗位上取樣制作試件。取樣員到達取樣地點后，抽樣技術人員會要求其口述一遍取樣、稠度試驗和制作試件的過程，無一人能完整回答，只得由抽樣技術人員邊指導邊勉強完成。

2.2.2 設備

在所檢查的工地中，有 2 家找不到坍落度桶，只有 1 家能拿出配套的裝料口，還是破碎的（見圖5），只有 3 家拿出的搗棒符合規范要求，其余有的拿鋼筋（見圖6），有的隨便找根鐵棒。對于試模，幾乎都是反復使用了幾年，都不知道應定期對試模進行自檢，自檢周期宜為 3 個月，所使用的振動臺也都沒有經過檢定，操作人員都無法說明是如何固定混凝土試模，使其在振動成型過程中無松動、無位移、無損傷。

圖5 破碎的裝料口

圖6 用帶肋鋼筋做搗棒

2.2.3 養護室

圖7 簡易養護室

圖8 溫、濕度

圖9 疊放一起的試件

表2 實測溫濕度

圖10 實測溫度

圖11 實測濕度

養護室都為簡易的工棚式建筑（見圖7），以家用空調控制溫度，門、窗不密封，達不到保溫的要求，養護室內溫度普遍偏低（見圖8），只有 2 個項目在養護室內設有專門的操作間，供取樣員制作試件、存放試模等工具，其余都是養護與操作在一個空間內的單間，不可避免地養護室門開關過于頻繁，無法保證養護室內的溫濕度見表2、圖10～11。養護室內都有養護池，但未使用 Ca（OH）2飽和溶液養護試件，多數養護室內沒有配置存放試件的支架或配置的支架數量不夠，被查養護室內都有疊放在角落里的試件（見圖9），個別工地資料與養護室內試塊的數量無法對應，其中有一個工地的養護室管理人員最終在門衛室找到了執法人員要求其拿出的試件。

3 綜合分析

根據檢測數據和施工現場對混凝土試件管理的現狀，做如下綜合分析。

3.1 混凝土質量

嚴格按標準制作、養護、檢測混凝土試件，結果反映混凝土自身質量符合要求。

3.2 現場養護室

為了節約成本，施工現場試件養護設施現狀極其不容樂觀，無法保證最基本的試件制作、養護所需溫濕度要求。

3.3 試模變形

目前市場上試模的質量參差不一，為了省錢，買的試模往往要反復使用幾年，也沒有按規范要求定期對試模進行自檢，當試模相鄰側面間夾角、內部尺寸誤差、內表面和上口粗糙度和平面度等發生變化后，造成試件表面不平整、不方正、不密實，甚至嚴重變形（見圖12、13），無形中影響了試件的強度。

圖12 目測

圖13 專用工具測量

3.4 無證操作

由于管理層的不重視，持證的取樣員往往身兼數職，無法專心對混凝土試件進行制作和管理，隨便找一個民工經口頭交代幾句就承擔試件制作和管理的任務是普遍存在現象。由于沒有經過系統培訓，無法按標準制作試件，經常顧此失彼，比如成型時間過長、成型前未拌和均勻、成型方法不對等等。

3.5 脫模劑太多

試件成型前，試模內表面應涂一薄層礦物油或其他不與混凝土發生反應的脫模劑，操作人員知道涂脫模劑卻沒顧及到應為一薄層，過多的脫模劑沿側壁上浮（見圖15），集聚于表面層（見圖16），經搗棒插搗后部分進入試件內，凝固后必將在內部產生一條條隔離層，大大減弱試件的抗壓強度。

圖15 脫模劑過多

圖16 脫模劑浮出

3.6 故意增加水泥

為了提高強度，制作人員往往會增加部分純水泥，由于水灰比降低，很難將其攪拌均勻，反復攪拌又會造成水泥砂漿過多的流失，成型后的試件往往內部各個區域強度不同，無法同時產生抗力抵抗外力破壞。在一定范圍內增加水泥用量，固然可以提高強度，但過量增加水泥后，配合比發生重大改變，使試件內部受力情況與試配情況不同，強度不穩定。

3.7 增加大粒徑碎石

為了提高強度，制作人員會在制作完成時增加大粒徑碎石。其實，影響混凝土強度的主要是針片狀顆粒含量、壓碎值和顆粒級配。增加大粒徑碎石既人為地改變了混凝土的配合比，也改變了碎石的級配。同時，增加的大粒徑碎石顯然無法經過很好地攪拌，表面的粉塵或石粉會在硬化后混凝土砂漿與碎石之間形成一薄層隔離層。如果清洗增加的大碎石，表面的分浮塵雖然可以洗去，但會在表面吸附一層水分，隨著混凝土逐步硬化，水分蒸發，碎石周圍會形成一定空隙，影響混凝土試件抗壓強度。有研究表明，混凝土破壞最先發生在碎石與砂漿的結合處。

3.8 過分振搗

規范明確了振搗的次數，但實際制作人員經常會有意或無意地增加振搗次數，結果混凝土是密實了，卻也增加了分層和離析的隱患，也會不同程度地降低試件的抗壓強度測定值。

3.9 拆模過早

工程施工過程中，工期緊，工段多，混凝土澆筑頻繁，試模不夠，所以試件提早拆模經常發生。由于早期的試件強度不高，而拆模、搬運等引起的振動會在試件內部產生不同程度的細微裂縫，導致強度降低。

3.10 檢測影響因素

檢測過程不規范對混凝土立方體抗壓強度的影響也不可忽視。

1）試驗機上下壓板平行度。壓板的球型支座因灰塵進入、潤滑油脂干固等因素會使球型支座并死，影響其自動調節上下壓板的平行度的功能，使混凝土試件偏心受壓而局部先破損。

2）加荷速度。在受壓破損過程的 4 個階段中，加載速度決定了各個階段材料變形時蓄能的大小和交叉進行的程度，而每個階段所需時間和各個階段交叉進行的程度又決定了試件破壞快慢和破壞的形式。因此，隨著加載速度的增加，會提高混凝土強度值，對于低強度混凝土試驗時更應該注意加載速度。

3）試驗機的準確度。試驗機的準確度對檢測精度具有很大的影響。因此，設備校準/檢定的報告必須確認，滿足 ±1% 測量精度，破壞荷載應在全量程20 %～80 % 之間，高強度混凝土應用越來越多，應配置有足夠壓力的試驗機。

4）試樣放置。必須把承壓板清理干凈，非成型面作為承壓面，應放置在承壓板的正中央。

3.11 評定方法不正確

在實際實踐中，發現由于對混凝土強度檢驗評定標準理解的偏差甚至錯誤，導致結構工程評定結果不合格的情況出現。所以不僅要了解、學會評定標準，而且有必要理解標準編制的理論依據、分析計算等，這樣有利于正確執行和使用評定標準。

4 結 語

通過此次專項檢查和分析，認為混凝土自身質量是可控的，但是由于相關管理上的不重視、技術人員的質量意識淡薄或技術水平有限等各種因素，特別在混凝土試件制作、成型、養護方面存在很多不足，造成混凝土試件不合格，直接影響到單位工程質量的綜合評定。