一起混凝土质量事故的分析

张建勇，朱志敏，张峰，常景春

（1. 山东滨州青龙山水泥有限公司， 山东 滨州 256600；2. 辽宁宏峰商品混凝土有限公司， 辽宁 沈阳 050051）

1 引言

近年来，预拌混凝土虽然得到了快速发展，但少数工程仍采用现场搅拌混凝土施工。目前，天然黄砂资源匮乏，国家对砂、石等矿山资源管控日趋严格，部分地区建筑市场砂、石等材料质量参差不齐，甚至将劣质材料应用于混凝土中，造成混凝土质量问题层出不穷。本文以“A 工程”为例，对工程中出现的质量问题作一简要分析和介绍，以期点明现场搅拌混凝土的缺陷，倡导预拌混凝土的发展。

2 工程简介

“A 工程”是山东某地一栋多层建筑楼房，楼体主框架设计为 C30 混凝土，门、窗构造柱设计为 C20 混凝土，C30混凝土采用的是预拌混凝土，C20 混凝土采用的是现场搅拌混凝土，C30、C20 混凝土配合比为同一家质检部门出具，施工单位分两家，一家负责预拌混凝土的施工浇筑及养护，另一家负责现场混凝土的配料、搅拌、浇筑及养护，工程施工日期在 6 月份。

3 工程质量问题

“A 工程”混凝土施工结束，在工程验收时发现，楼体主框架 C30 混凝土质量良好，外观颜色呈深灰色，测定强度值均在 37.3MPa 以上。但是楼体构造柱 C20 混凝土出现不合格现象，外观颜色呈灰白色，测定强度值在 12.0～20MPa 之间。问题发生后，工程建设甲方请我们帮助查找构造柱 C20混凝土强度降低的事故原因。

4 事故原因分析

4.1 现场质量情况

工程师到现场进行了实地查看，从表观上看，主框架C30 混凝土表面光滑，颜色呈深灰色，但构造柱 C20 混凝土表面较粗糙，颜色呈灰白色，用回弹仪测定强度时：C30 混凝土碳化深度为 1.0cm 左右，强度均在 37.0MPa 以上；C20混凝土碳化深度为 4.0cm 左右，强度在 12.0～18.5MPa 之间。

4.2 原因分析

4.2.1 原材料、配比情况

据工程施工方技术人员介绍，构造柱 C20 混凝土是按质检部门出具配比，现场拌制而成的。施工日期在 6 月初，当时因混凝土和易性差，在浇筑时施工比较难。C20 混凝土施工设计配比见表 1。

表 1 C20 混凝土设计配比 kg/m3

工地现场情况：

① 混凝土搅拌机：采用的是回转式搅拌机，搅拌机一旁悬挂着一标牌明示着 C20 混凝土配比，标牌明示的配比与表1设计的配比一致。

② 配料计量：砂、石、水泥配入量以人工用小铁车按容积控制，加水量通过人工控制水阀的开启时间掌握。

③ 工地现场还存放有大量砂、石材料，水泥散装罐中尚有水泥 20 余吨，工程师对各种材料进行了取样，以备回公司进行模拟试验分析。

在进行现场取样的同时，工程师与工程施工工人进行了交流沟通，力图了解当时混凝土的配制、浇筑施工以及养护等情况，得到的答复是：混凝土配比是按标牌上的配比表执行的，浇筑振捣是按规范规定进行的，混凝土养护为带模养护20 小时后拆模，再继续洒水养护 3～5 天。以上情况只能是施工方单方面的介绍，无法得到有效验证。

4.2.2 材料检测、模拟实验

针对发生的问题，工程师决定从原材料质量检测、混凝土配比模拟实验等方面入手，查找问题发生的原因。

4.2.2.1 原材料质量检测

工地样品取回后，送到了山东滨州青龙山水泥有限公司混凝土试验室，从表观质量看，石子质量较好，无论是粒形还是含泥量等都不存在问题，自来水用的是饮用水也无问题，重点对水泥和黄砂样品进行了检测，两种材料的检测结果分别见表 2、表 3。

表 2 的检测结果说明 P·C32.5 水泥质量合格，但标准稠度用水量较大。表 3 的检测结果说明，黄砂的泥块含量低，细度模数适中，但含泥量严重超标。

表 2 水泥物理性能检测结果

表 3 黄砂水分、含泥量、泥块含量、细度模数检测结果

4.2.2.2 模拟实验

采用工地取来的样品材料，按表 1 设计配比进行模拟试验时发现，新拌混凝土非常干燥，无流动性可言，据此可判定，该工程实际执行的配合比与质检部门出具的表 1 设计的配比不一致，因为按表 1 设计配比拌制的混凝土根本无法施工。

浇筑有布筋结构的构造柱混凝土时，混凝土的坍落度要保持在 110mm 左右方能便于施工。据此，我们利用工地材料，采用表 1 设计的配比，采取提高加水量调整混凝土坍落度至 110mm 左右的办法，模拟工地实际配比情况，通过多次试配，最终得出表 4 的配比能够实现新拌混凝土坍落度为105mm 的结果。

表 4 混凝土配比

也就是说工程构造柱 C20 混凝土在工地现场拌制时，实际执行的配比应与表 4 的配比相近，把表 4 配比中外加水量71kg 换算为内加水量时，则混凝土配比变为如表 5 配比。在标准养护条件下，表 5 配比混凝土的 28d 强度为16.8MPa。

表 5 混凝土配比 kg/m3

4.2.3 C20 混凝土强度降低的原因

构造柱 C20 混凝土的浇筑、养护情况，只能通过工地施工人员的介绍进行了解，真实情况难以考证。为了查验混凝土的浇筑情况，我们选择了 3 条构造柱，分别从构造柱的上、中、下部位进行破坏性剖面查验，从剖面情况看，砂、石及浆体的分布较为均匀，但气孔较多，说明混凝土浇筑时的和易性较差或存在欠振现象。另外，C20 混凝土碳化深度达到 4mm，表观颜色普遍呈灰白色，3 条进行剖面处理的构造柱内部颜色呈浅灰色，可以推定浇筑后混凝土的养护工作做得也不够好。

通过对原材料的检测、配比模拟试验以及混凝土浇筑施工、养护等情况的追溯分析，可以断定：C20混凝土强度大幅度降低的主要原因是工程施工配合比出现了问题，次要原因是混凝土的浇筑施工以及养护不够规范。

4.3 关于配合比的问题

质检部门在给建设工程出具混凝土配合比时，是采用工地所送样品进行试配，最后根据试配结果出具工程施工配合比。但目前的实际状况是：工地所送样品一般不能代表实际施工时所用材料质量真实水平，并且不同时期进入工地的砂、石等材料质量波动较大，如此，会造成质检部门出具的配合比不能得到真正落实。

就本工程质检部门出具的 C20 混凝土配比而言，单方混凝土水泥用量为 358kg，其配入量已足够，但配比中用水量为 160kg，用工地现场材料拌制混凝土时，出现新拌混凝土无工作性可言，为了便于施工，工人不得不采取加大混凝土用水量的办法调整混凝土的流动性能，混凝土的配比也就由表 1设计配比变成了实际执行配比。

C20 混凝土表 1 设计配比的水灰比为 0.45，而表 5 为0.64，水灰比由 0.45 增加到 0.65 ，混凝土强度自然会大幅度降低（我们的统计结果是：在保持水泥用量不变，砂、石配比微调的条件下，水灰比每增加 0.1%，混凝土强度降低20%～30%）。同时， 表 1 设计配比中单方混凝土 P·C32.5 水泥用量为 357kg ，表 5 为 347kg ，两者相比，表 5 配比中单方混凝土水泥用量降低了 10kg，也会造成混凝土强度降低。

造成混凝土配比用水量增大的主要因素有：水泥标准稠度变大，砂、石含泥量超标，砂的细度模数过小或级配不合理等，其中水泥标准稠度和砂的含泥量是最易发生变化的因素，也是此次事故发生的关键因素。

结合本案例我们选用优质材料，对质检部门出具的表 1配比进行了模拟验证，所用材料的几项质量指标为：P·C32.5水泥标准稠度 28.00%；黄砂含泥量、泥块含量分别为 3.5%、0.8%；细度模数为 2.9；用工地采集的石子。混凝土的工作性能及强度结果见表 6。

表 6 混凝土的工作性能及强度

通过模拟验证说明，采用优质原材料时，质检部门出具的C20 混凝土不存在问题，只是由于工地材料质量变差，致使C20 混凝土设计配比无施工操作性可言，从而造成楼体构造柱混凝土出现质量问题。

5 结束语

（1）现场搅拌混凝土的施工中，因工地原材料质量波动，极易造成工程设计配合比与实际施工配比不符，从而引发混凝土质量问题。

（2）配合比设计部门出具配合比时，应充分考虑工程施工过程中原材料变化（特别是 P·C32.5 水泥标准稠度偏高，黄砂含泥量超标等问题）引起的混凝土质量波动，建议在出具混凝土配合比时，最好附有相关说明。

（3）现场搅拌混凝土难以保证混凝土质量，工程建设应优选预拌混凝土。