混凝土试件不合格原因的分析

姚 彬

（上海黄浦建设工程质量检测有限公司，上海 200011）

0 引 言

混凝土抗压强度作为结构设计基础要素，是控制混凝土质量，评定结构是否满足要求的重要力学性能指标，它关系到结构安全。混凝土强度不足会引起严重后果，需对构件或结构进行加固处理，甚至废弃或拆除，造成巨大经济损失。为了检验混凝土强度，用标准方法制作混凝土立方体抗压试件，并对其检测结果进行评定是最常用的方法。除了混凝土自身质量问题，如果试件制作、养护、检测、评定过程中任何一项操作不规范，都有可能造成不合格而无法反映混凝土质量的真实情况。

1 混凝土试件与不合格［1］

1.1 混凝土试件类型

1）标准养护试件。用于检验和评定混凝土强度，验证实际生产的混凝土质量与配合比设计的符合性，它能反映出配合比、原材料、材料计量等混凝土生产质量方面的控制情况。

2）结构实体同条件养护试件［2］。用于检验和评定结构实体混凝土强度，能够较准确地反映混凝土结构实体的真实强度。

3）确定各龄期强度的同条件养护试件。用于确定构件拆模、吊装、张拉等施工期间临时承载能力，根据实际需要制作的试件。

1.2 混凝土试件不合格的类型

1）3 个试件抗压强度平均值不合格。

2）单个试件间抗压强度值相差较大，超出允许范围，试验结果作废。

3）一批混凝土试件，由于各组强度值之间离散性太大，按相应的统计方法评定不合格。

2 混凝土专项检查

2.1 检查的实施

为了确定混凝土交货时刻的质量，同时对施工现场混凝土试件制作、养护等情况进行实地调查，组成了由 2 名监督站执法人员和 2 名持证上岗的抽样技术人员加 1 名司机的检查小组，随机跟踪搅拌车至施工现场，通知项目经理、见证员、取样员至搅拌车处，查阅送货凭证，确定强度等级、坍落度设计值和骨料最大粒径等情况。在抽样技术人员指导下，由施工单位取样员按照标准要求取样后进行稠度试验［3］并成型 2 组混凝土抗压强度试件，用专用封条封样后，送至试验室标准养护室，分别养护至 7 d 和 28 d 时进行抗压试验。现场所需设备均由检查小组随车携带并提供，都在有效检定周期内。检测结果如表1、图1～图4所示。可见，抗压强度值符合要求，且 7 d 强度和 28 d 强度增长符合规律，和易性正常，未见崩塌或剪切现象，有 60 % 的混凝土稠度值略微偏大。

表1 抗压强度和稠度试验汇总表

图1 实测强度

图2 28 d 实测强度分布图

图3 实测稠度分布图

图4 稠度分布

2.2 施工现场试件制作及管理现状

2.2.1 人员

检查小组随机跟踪搅拌车至工地时，工地都在浇捣混凝土，然而没有见到见证员和取样员正在取样；个别工地，见到有普通民工在养护室门口制作试件，其余工地没有见到有人制作试件；有 2 个工地的取样员外出办事，不在本工地，接到通知后赶回了工地，其余 13 个工地的取样员都在做着项目经理交代的其他事情，都不在自己的岗位上取样制作试件。取样员到达取样地点后，抽样技术人员会要求其口述一遍取样、稠度试验和制作试件的过程，无一人能完整回答，只得由抽样技术人员边指导边勉强完成。

2.2.2 设备

在所检查的工地中，有 2 家找不到坍落度桶，只有 1 家能拿出配套的装料口，还是破碎的（见图5），只有 3 家拿出的捣棒符合规范要求，其余有的拿钢筋（见图6），有的随便找根铁棒。对于试模，几乎都是反复使用了几年，都不知道应定期对试模进行自检，自检周期宜为 3 个月，所使用的振动台也都没有经过检定，操作人员都无法说明是如何固定混凝土试模，使其在振动成型过程中无松动、无位移、无损伤。

图5 破碎的装料口

图6 用带肋钢筋做捣棒

2.2.3 养护室

图7 简易养护室

图8 温、湿度

图9 叠放一起的试件

表2 实测温湿度

图10 实测温度

图11 实测湿度

养护室都为简易的工棚式建筑（见图7），以家用空调控制温度，门、窗不密封，达不到保温的要求，养护室内温度普遍偏低（见图8），只有 2 个项目在养护室内设有专门的操作间，供取样员制作试件、存放试模等工具，其余都是养护与操作在一个空间内的单间，不可避免地养护室门开关过于频繁，无法保证养护室内的温湿度见表2、图10～11。养护室内都有养护池，但未使用 Ca（OH）2饱和溶液养护试件，多数养护室内没有配置存放试件的支架或配置的支架数量不够，被查养护室内都有叠放在角落里的试件（见图9），个别工地资料与养护室内试块的数量无法对应，其中有一个工地的养护室管理人员最终在门卫室找到了执法人员要求其拿出的试件。

3 综合分析

根据检测数据和施工现场对混凝土试件管理的现状，做如下综合分析。

3.1 混凝土质量

严格按标准制作、养护、检测混凝土试件，结果反映混凝土自身质量符合要求。

3.2 现场养护室

为了节约成本，施工现场试件养护设施现状极其不容乐观，无法保证最基本的试件制作、养护所需温湿度要求。

3.3 试模变形

目前市场上试模的质量参差不一，为了省钱，买的试模往往要反复使用几年，也没有按规范要求定期对试模进行自检，当试模相邻侧面间夹角、内部尺寸误差、内表面和上口粗糙度和平面度等发生变化后，造成试件表面不平整、不方正、不密实，甚至严重变形（见图12、13），无形中影响了试件的强度。

图12 目测

图13 专用工具测量

3.4 无证操作

由于管理层的不重视，持证的取样员往往身兼数职，无法专心对混凝土试件进行制作和管理，随便找一个民工经口头交代几句就承担试件制作和管理的任务是普遍存在现象。由于没有经过系统培训，无法按标准制作试件，经常顾此失彼，比如成型时间过长、成型前未拌和均匀、成型方法不对等等。

3.5 脱模剂太多

试件成型前，试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂，操作人员知道涂脱模剂却没顾及到应为一薄层，过多的脱模剂沿侧壁上浮（见图15），集聚于表面层（见图16），经捣棒插捣后部分进入试件内，凝固后必将在内部产生一条条隔离层，大大减弱试件的抗压强度。

图15 脱模剂过多

图16 脱模剂浮出

3.6 故意增加水泥

为了提高强度，制作人员往往会增加部分纯水泥，由于水灰比降低，很难将其搅拌均匀，反复搅拌又会造成水泥砂浆过多的流失，成型后的试件往往内部各个区域强度不同，无法同时产生抗力抵抗外力破坏。在一定范围内增加水泥用量，固然可以提高强度，但过量增加水泥后，配合比发生重大改变，使试件内部受力情况与试配情况不同，强度不稳定。

3.7 增加大粒径碎石

为了提高强度，制作人员会在制作完成时增加大粒径碎石。其实，影响混凝土强度的主要是针片状颗粒含量、压碎值和颗粒级配。增加大粒径碎石既人为地改变了混凝土的配合比，也改变了碎石的级配。同时，增加的大粒径碎石显然无法经过很好地搅拌，表面的粉尘或石粉会在硬化后混凝土砂浆与碎石之间形成一薄层隔离层。如果清洗增加的大碎石，表面的分浮尘虽然可以洗去，但会在表面吸附一层水分，随着混凝土逐步硬化，水分蒸发，碎石周围会形成一定空隙，影响混凝土试件抗压强度。有研究表明，混凝土破坏最先发生在碎石与砂浆的结合处。

3.8 过分振捣

规范明确了振捣的次数，但实际制作人员经常会有意或无意地增加振捣次数，结果混凝土是密实了，却也增加了分层和离析的隐患，也会不同程度地降低试件的抗压强度测定值。

3.9 拆模过早

工程施工过程中，工期紧，工段多，混凝土浇筑频繁，试模不够，所以试件提早拆模经常发生。由于早期的试件强度不高，而拆模、搬运等引起的振动会在试件内部产生不同程度的细微裂缝，导致强度降低。

3.10 检测影响因素

检测过程不规范对混凝土立方体抗压强度的影响也不可忽视。

1）试验机上下压板平行度。压板的球型支座因灰尘进入、润滑油脂干固等因素会使球型支座并死，影响其自动调节上下压板的平行度的功能，使混凝土试件偏心受压而局部先破损。

2）加荷速度。在受压破损过程的 4 个阶段中，加载速度决定了各个阶段材料变形时蓄能的大小和交叉进行的程度，而每个阶段所需时间和各个阶段交叉进行的程度又决定了试件破坏快慢和破坏的形式。因此，随着加载速度的增加，会提高混凝土强度值，对于低强度混凝土试验时更应该注意加载速度。

3）试验机的准确度。试验机的准确度对检测精度具有很大的影响。因此，设备校准/检定的报告必须确认，满足 ±1% 测量精度，破坏荷载应在全量程20 %～80 % 之间，高强度混凝土应用越来越多，应配置有足够压力的试验机。

4）试样放置。必须把承压板清理干净，非成型面作为承压面，应放置在承压板的正中央。

3.11 评定方法不正确

在实际实践中，发现由于对混凝土强度检验评定标准理解的偏差甚至错误，导致结构工程评定结果不合格的情况出现。所以不仅要了解、学会评定标准，而且有必要理解标准编制的理论依据、分析计算等，这样有利于正确执行和使用评定标准。

4 结 语

通过此次专项检查和分析，认为混凝土自身质量是可控的，但是由于相关管理上的不重视、技术人员的质量意识淡薄或技术水平有限等各种因素，特别在混凝土试件制作、成型、养护方面存在很多不足，造成混凝土试件不合格，直接影响到单位工程质量的综合评定。