混凝土工程的质量控制

第1页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。引言100多年来，人们对混凝土的生命周期----从材料与成分的选择，混凝土的制作、结构的成型和强度的发展，到投入工作，在使用环境中被破坏等方面进行了广泛和深入的研究1。普通混凝土是由水泥、砂、石三种材料经水拌合，凝固硬化后形成的人工石材。由于混凝土材料的耐久性、经济性、强度、工作性，使混凝土成为土木工程中用量最大，应用最广的主要建筑材料之一。但是，由于混凝土工程在施工过程中受外界环境干扰大，混凝土质量的形成对外界干扰的灵敏度高，因此容易出现混凝土和易性差，坍落度不符合要求，混凝土离析、表面蜂窝、混凝土强度达不到设计要求或强度离散和均匀性差等质量问题。我国先后编制了《早期推定混凝土强度试验方法》、《混凝土强度检验评定标准》、《混凝土质量控制标准》、《混凝土及预制混凝土构件质量控制规程》、《混凝土结构工程施工质量验收规范》等国家标准和部颁标准来规范混凝土的质量，从而实现对混凝土工程的质量控制。由于混凝土，故其强度影响因素众多，诸如原材料的质量波动，生产设备的运行状况，配合比正确与否，生产及施工工艺的合理性等，这些因素都会直接或间接地影响着混凝土的质量。１混凝土强度的影响因素影响混凝土强度的因素很多，如各项原材料的质量、材料的配合比以及施工条件等2。其主要影响因素有如下几项：1．1水泥强度对混凝土强度的影响第2页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。混凝土质量的主要指标之一是立方体抗压强度。从混凝土计算表达式中可以看出，混凝土抗压强度与其所用水泥的强度成正比。当水灰比相同时，水泥强度等级越高配制出的混凝土抗压强度越高。以32.5级和42.5级水泥为例，制作150mm×150mm×150mm的立方体试块，在其它条件一定时，标准试验方法所得的抗压强度值如下表：表1-1不同水泥强度混凝土的抗压强度对比单位:MPaW∕C32.5级水泥强度42.5级水泥强度0.4049.3349.570.4544.0948.220.5039.5646.980.5533.9142.220.6023.3333.160.6522.9630.620.7018.8928.810.7516.2222.76根据混凝土的使用要求，在混凝土配合比设计中应充分考虑不同温度、湿度条件下，水泥早期及晚期强度的发展规律，以及在其使用环境中水泥的稳定性等因素，合理选用水泥品种和强度等级。1．2水灰比对混凝土强度的影响第3页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。通过混凝土试配强度计算公式，水灰比大小也是影响混凝土强度的主要因素。大量研究证明，在材料条件相同的情况下，混凝土强度随水灰比的增大而呈规律性下降。制作150mm×150mm×150mm的立方体试块，材料组成：32.5级水泥，中砂，卵石。35mm×50mm坍落度。在水灰比不相同时，得如下图：32.5水泥卵石抗压强度(MPa)0102030405060W/C0.40.450.50.550.60.650.7水灰比抗压强度图1但是当混凝土设计强度和配合比一定时，施工中水灰比控制过大，水在经水化反应后富余的水分留下的孔隙增多，孔隙率增大，混凝土强度降低；水灰比控制过小理论上使混凝土强度增高，但是实际上混凝土的和易性遭到破坏，使得混合料工作性降低,当工作性降低到某种方法(例如人工捣实)不能捣实时，容易引起混凝土内部出现蜂窝、孔洞，实际反而使混凝土强度降低。且水灰比影响混凝土的耐久性。因此,在混凝土的浇筑过程中应适当的控制水灰比,既不能太高,也不能降低到影响混合料工作性即降低到用一定的成型方法不能捣实的程度,这样才能保证混凝土的强度。第4页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。1．3骨料对混凝土强度的影响骨料的级配、颗粒形状、表面特征以及粒径等对普通混凝土都有一定的影响。骨料可以分为细骨料和粗骨料。1.3.1细骨料的影响细骨料（砂）的细度模量、空隙率、有害杂质对混凝土质量会产生重要影响。因为砂越细,总表面积越大,需包裹砂粒表面和润滑砂粒用的水泥浆量就越多；空隙越大，所需填充空隙的水泥浆量也越多，这不仅需要增加水泥用量，而且还影响混凝土的强度和耐久性；砂中有害杂质对水泥有侵蚀作用，粘土、粉土会降低混凝土的强度、抗渗性及抗冻性，当砂中含有活性氧化硅时，能与水泥中的碱分起作用，发生骨架膨胀反应，使混凝土产生裂缝。1.3.2粗骨料的影响粗骨料（石）的级配和最大粒径对混凝土质量影响较大。级配越好,其空隙率及总表面积越小,不仅能节约水泥用量,而且混凝土的和易性、密实性和强度也越高；石子粒径太大,增大了水泥用量,导致混凝土收缩量加大,产生收缩裂缝。当石质强度相同时，碎石表面积比卵石大，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强。因此施工中混凝土配制时通常采用碎石作为粗骨料。通过实验，在其它条件一定时（32.5级水泥、中砂等），抗压强度值对比如下表：第5页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。表1-2粗骨料不同（卵石、碎石）混凝土的抗压强度对比单位:MPaW∕C卵石碎石0.4049.3349.830.4544.0947.220.5039.5642.180.5533.9138.920.6023.3330.030.6522.9625.010.7018.8920.080.7516.2218.92１.４养护条件对混凝土强度的影响养护的目的是为了保证水泥水化过程能正常进行。在养护过程中养护的温度、湿度以及养护的龄期对混凝土的质量也是有影响的。1.4.1温度和湿度的影响混凝土浇捣后，必须保持适当的温度和足够的湿度，使水泥充分水化，以保证混凝土强度的不断第6页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。增长。在足够湿度的条件下，养护温度不同，对混凝土强度增长有显著影响。温度降低则水泥水化作用缓慢，混凝土强度增长较慢。这应引起实际施工的注意。如果室外日平均气温低于5℃时，混凝土施工应按冬季施工的规定执行。湿度是决定水泥能否正常进行水化作用的必要条件。当浇筑后的混凝土所处的环境湿度相宜，则水泥水化反应能够顺利进行，从而混凝土强度得以充分发展。若环境湿度较低，水泥不能进行正常水化作用，甚至停止水化，这将严重降低混凝土的强度。1.4.2龄期的影响混凝土在正常条件下（保证一定温度和湿度），强度随着龄期的增加而增长；最初的7～14d内较快，以后增长逐渐缓慢，28d后强度增长更慢，但可延续几十年之久。实践证明，混凝土龄期为3～6个月时，其强度较28d提高25％至50％。由中等强度等级的普通水泥配制的混凝土，在标准养护条件下，其强度发展大致与其龄期的常用对数成正比关系，其经验估算公式如下：anffanlglg(1.1)式中:nf——需推算龄期n天时的强度，MPa；af——测得龄期a天的强度，MPa；n——需推测强度的龄期天数，da——已知龄期强度的天数，d第7页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。1．5施工对混凝土强度的影响施工质量是影响混凝土强度的因素之一，计量不准确，搅拌不均匀，拌和物运输方式不当造成离析、振捣不密实等不良现象，都会使混凝土强度降低。拌制混凝土时采用机械搅拌比人工搅拌更为均匀。实践证明，在相同配合比和成型密实的条件下，机械搅拌的混凝土强度一般要比人工搅拌时的高出10％左右。浇筑混凝土时采用机械振动成型比人工振实要密实得多。在振动作用下，水泥浆的凝聚结构暂时被破坏，水泥浆的黏度降低，同时骨料间的摩阻力也大大减小，从而使混凝土拌和物的流动性提高，模型得以很好的被填满，且内部孔隙减少，有利于混凝土密实度和强度的提高。２混凝土的质量控制由于混凝土材料的特殊性，我国目前对于普通混凝土的质量控制一般遵循三阶段控制3:事前控制、事中控制及事后控制。２．１混凝土质量的事前控制混凝土质量的事前控制是整个混凝土质量也是结构工程质量控制的基础。事前控制根据设计要求确定混凝土合格质量水平，进行配合比设计，确定合理的原材料组成和各生产工序的最优工艺参数，并为以后阶段的质量控制提供混凝土性能参数。它包括混凝土原材料的质量控制和配合比质量控制，每一部分都是一个独立的控制环节。第8页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。2.1.1混凝土原材料的质量控制a.水泥(1)水泥进场时,必须有质量证明书，并应对其品种、强度等级、包装、出厂日期等进行检查验收。对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月(快硬硅酸盐水泥为一个月)时，应抽样复查其抗压强度、抗折强度和安定性等性能，并按其试验结果确定是否使用。在进行检查时按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。(2)凡水泥强度低于水泥强度等级规定的指标，或水泥的细度、凝结时间、烧失量和混合材料掺加量四项指标中任一项不符合国家标准规定时，都视为不合格产品。(3)试验报告中应包括除28d强度以外的各项试验结果。b.骨料(1)对骨料(砂、石)总的要求应是高质量、高强度、物理化学性能稳定、不含有机杂质及盐类的粗细骨料。满足规范《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53,《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的要求。（对砂、石使用前应按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。试验项目包括颗粒级配、密度、表观密度及含泥量等，必要时还要进行碱活性检验及测定石料的针片状含量、软弱颗粒等指标。)(2)混凝土用粗骨料，最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间距最小净距的3/4。对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40㎜。(3)泵送混凝土的碎石粒径，不应大于输送管内径的1/3，卵石不得大于输送管内径的2/5。(4)砂子应为粗砂或中砂，泵送混凝土宜用中砂，通过0.315mm筛子的量应不少于15%。(5)不得采用风化砂、特细砂、铁路道渣石以及用来源不同的砂、石掺杂混合料作为骨料。c.混凝土外加剂第9页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。混凝土外加剂的质量，应符合现行国家标准《混凝土外加剂》、《混凝土外加剂应用技术规范》的要求。选用的外加剂应具有质量证明书，需要时还应检验其中氯化物、硫酸盐等有害物质的含量，经验证确认对混凝土无有害影响时方可使用。(1)选用外加剂时，应根据混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件，结合混凝土的原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素，通过试验确定其品种和掺量。(2)不同品种外加剂应分别存储，做好标记，在运输与存储时避免遭受污染。(3)掺用氯盐类防冻剂时，氯盐掺量按无水状态计算，不得超过水泥重量的1﹪,掺用氯盐的混凝土必须振捣密实，且不宜采用蒸汽养护。d.混凝土掺和料为改善混凝土某些性能或节约水泥，可在混凝土中掺入一定的水硬性或填充性掺和料。掺和料的性能应符合有关规程或标准，并经过试验验证合格后方可采用。e.水混凝土拌和用水应为符合《生活饮用水水源水质标准》的饮用水。如采用水时，必须符合《混凝土拌和用水标准》（JGJ63）的规定，不得将海水用于钢筋混凝土工程。2.1.2混凝土施工配合比控制混凝土应按国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定，根据强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。a.配合比控制的原则第10页共18页版权归作者所有，本网站只提供下载。（1）为取得较高强度和较好和易性的混凝土，可以适当提高单位体积水泥用量。（但是过大的水泥用量不仅会增加造价、用水量和形成混凝土后的体积变化率，故混凝土的水泥用量应受一定限制。）（2）力求最少但符合和易性要求的用水量，因为用水量越小，混凝土强度越高；水泥用量越少，体积变化率越小。但施工时却会遇到搅拌不匀、振捣不实等困难，故要规定混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、适宜用水量和适宜塌落度。（3）石子的最大粒径要受构件截面尺寸和钢筋最小间距等条件的限制。（4）要选用使石子用量最多、砂石级配合适，使混凝土密度最大，与混凝土水灰比和石子最大粒径相适应的砂率。b.正确、及时地将实验室配合比调整为施工配合比（1）实验室配合比是在砂、石结净、干燥状态下取得的。与施工现场存