混凝土強(qiáng)度的"真"不合格與"假"不合格

        應(yīng)用預(yù)拌混凝土的工程，當(dāng)需方向供方反映現(xiàn)場(chǎng)成型的試件抗壓強(qiáng)度或非破損、半破損檢測(cè)強(qiáng)度不合格時(shí)，供方如何說(shuō)明或證明所供應(yīng)的混凝土是合格的，是一件很麻煩的事。實(shí)際上這是一個(gè)存在“真”和“假”的問(wèn)題。無(wú)論真不合格還是假不合格，對(duì)于供方來(lái)說(shuō)，都是一件急需處理而又棘手的問(wèn)題，棘手主要源于弱勢(shì)地位。真不合格自會(huì)經(jīng)權(quán)威專(zhuān)家論證，并作出處理；但“假”不合格的原因也很多，如果處理方法不當(dāng)，供方就會(huì)承受不白之冤。

　　按《預(yù)拌混凝土》GB/T14902-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，預(yù)拌混凝土強(qiáng)度的驗(yàn)收是以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件為依據(jù)。因此，本文中所述的“真不合格”系攪拌站原因造成的，如原材料、配合比及生產(chǎn)等環(huán)節(jié)控制不嚴(yán)。而“假不合格”則是指新拌混凝土本身無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，是由于澆筑振搗、養(yǎng)護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)試件管理、檢驗(yàn)設(shè)備與方法等存在問(wèn)題而造成的。假不合格雖然不是攪拌站的責(zé)任，但一定會(huì)受到牽連，所發(fā)生的損失往往遠(yuǎn)比需方還要大?，F(xiàn)就造成真不合格和假不合格的原因分析如下：

　　混凝土強(qiáng)度“真”不合格原因分析

　　混凝土抗壓強(qiáng)度不足必將影響結(jié)構(gòu)的承載能力，如果不進(jìn)行合理的處理，可能就會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全。引起真不合格的常見(jiàn)原因有：

　　原材料質(zhì)量差

　　水泥質(zhì)量不良

　?。?）水泥的實(shí)際強(qiáng)度。

　　水泥的實(shí)際強(qiáng)度不可能很穩(wěn)定，質(zhì)量控制得好的生產(chǎn)企業(yè)波動(dòng)小，但質(zhì)量控制較差的生產(chǎn)企業(yè)其28d 實(shí)際強(qiáng)度波動(dòng)很大，偶爾會(huì)出現(xiàn)相差10MPa以上的情況，直接影響到混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定性，甚至造成強(qiáng)度不足。

　?。?）水泥的安定性不合格。

　　其主要原因是：水泥熟料中的游離氧化鈣（CaO）和氧化鎂（MgO）含量過(guò)多或摻入的石膏含量過(guò)多造成。CaO、MgO經(jīng)過(guò)高溫煅燒后均呈現(xiàn)“過(guò)燒”狀態(tài)，水化十分緩慢，嚴(yán)重時(shí)能使水泥石開(kāi)裂。當(dāng)石膏含量過(guò)多時(shí)，在水泥已經(jīng)硬化后，它還會(huì)與固體的水泥鋁酸鈣反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣，體積約增大1.5倍，引起水泥石開(kāi)裂。需要注意的是有些安定性不合格的水泥所配制的混凝土表面雖無(wú)明顯裂縫，但強(qiáng)度極度低下。

　　骨料質(zhì)量不良

　　（1）石子強(qiáng)度低。當(dāng)石子強(qiáng)度低于混凝土配制強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足。

　　（2）人工砂的總壓碎值大。人工砂的總壓碎值對(duì)混凝土強(qiáng)度有明顯影響，使用總壓碎值在30%和15%的兩種人工砂配制混凝土，前者比后者混凝土強(qiáng)度約低3～4MPa。

　?。?）骨料中含泥量大、泥塊含量大、有害物質(zhì)含量高、海砂中貝殼含量多、粗骨料中針片狀顆粒含量大等，使混凝土強(qiáng)度下降。

　?。?）石子體積穩(wěn)定性差。有些由多孔燧石、頁(yè)巖、帶有膨脹粘土的石灰?guī)r等制成的碎石，在干濕交替或凍融循環(huán)作用下，常表現(xiàn)為體積穩(wěn)定性差，而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降。

　　拌合水質(zhì)量不合格

　　拌合水中有機(jī)雜質(zhì)含量高，或者使用污水、工業(yè)廢水拌制混凝土，都會(huì)造成混凝土強(qiáng)度下降。

　　外加劑質(zhì)量不合格或組成配比不當(dāng)

　　目前，混凝土外加劑產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，價(jià)格戰(zhàn)的結(jié)果就使原材料以次充好的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，用戶過(guò)分追求降低價(jià)格也是原因之一。

　　外加劑的組成配比不當(dāng)：在防凍劑中，防凍組成數(shù)量不足；在泵送劑或緩凝減水劑中，緩凝劑的用量過(guò)大或羥基羧酸鹽緩凝劑未隨使用溫度的升降而增減；早強(qiáng)劑用量過(guò)大，配比不當(dāng)?shù)?，都?huì)造成混凝土強(qiáng)度下降。

　　混凝土配合比及生產(chǎn)控制不當(dāng)

　　混凝土配合比是決定強(qiáng)度的重要因素之一，其中水膠比的大小直接影響混凝土強(qiáng)度，其他如用水量、砂率、漿骨比等也影響混凝土的各種性能，從而造成強(qiáng)度不足。

　?。?）用水量加大。未及時(shí)測(cè)定骨料含水率，并按測(cè)定的含水率調(diào)整生產(chǎn)配合比。

　?。?）未對(duì)配合比進(jìn)行試驗(yàn)試配驗(yàn)證，隨意套用配合比。

　?。?）外加劑超摻嚴(yán)重，會(huì)造成混凝土強(qiáng)度永久性不足。同樣，摻量少也會(huì)降低混凝土強(qiáng)度，特別是有減水功能的外加劑，如泵送劑、減水劑等，由于摻量的減少，往往會(huì)增加水的用量，從而造成混凝土強(qiáng)度不足。

　　（4）計(jì)量裝置失準(zhǔn)，生產(chǎn)配合比嚴(yán)重失控，造成混凝土強(qiáng)度不足。

　?。?）攪拌時(shí)間太短或過(guò)長(zhǎng)，造成混凝土不勻。

　　造成混凝土強(qiáng)度“假”不合格的原因分析

　　造成混凝土強(qiáng)度“假”不合格的原因主要有：需方方面的、檢測(cè)設(shè)備與方法方面的、抽樣代表性方面和思維觀念方面的等。

　　需方原因

　?。?）個(gè)別需方動(dòng)機(jī)不純，拿出不合格虛假報(bào)告或根本不出示報(bào)告，但以強(qiáng)度不合格作為欠帳的理由，或提出扣除部分貨款。

　?。?）澆筑時(shí)隨意往混凝土中加水、振搗不實(shí)、模板漏漿嚴(yán)重等。

　?。?）對(duì)澆筑的混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，如早期缺水干燥，受凍等。

　?。?）試塊管理不善：

　　許多施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，或有養(yǎng)護(hù)室，但溫濕度達(dá)不到規(guī)定要求。

　　有的需方試件成型后露天放置幾天后才脫模，或試件脫模后隨便找個(gè)地方“養(yǎng)護(hù)”，有些試件被撞壞，造成強(qiáng)度偏低。

　　有的需方試件成型人員不按規(guī)定制作試件，振搗不實(shí)；有的試模尺寸不符合規(guī)定要求。

　　檢測(cè)設(shè)備與方法

　　采用回彈法檢測(cè)結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度

　　近年來(lái)，采用回彈法檢測(cè)結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度而引發(fā)的問(wèn)題和糾紛越來(lái)越多，矛盾十分突出；在多數(shù)情況下，主要依靠潛規(guī)則解決由回彈法引起的“不合格”，回彈法已成為我國(guó)建筑行業(yè)的熱點(diǎn)問(wèn)題。

　　回彈法有一定的局限性，精度不高，因此未能成為世界各國(guó)公認(rèn)合理的方法。目前，公認(rèn)最接近結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度的是同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度。雖然主編單位已對(duì)JGJ/T23-2001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，并經(jīng)批準(zhǔn)發(fā)布了新標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T23-2011。但是，回彈推定強(qiáng)度偏低誤差大現(xiàn)象依然存在，新標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有解決根本問(wèn)題。因此，回彈法仍是公正性極差的檢測(cè)方法，所帶來(lái)的矛盾和糾紛必將繼續(xù)。

　　由于介紹回彈法檢測(cè)的文章較多，其公正性、科學(xué)性和先進(jìn)性屢遭質(zhì)疑。因此，本文此處其他方面不再敘述，只重復(fù)一下本人對(duì)回彈儀精度問(wèn)題觀點(diǎn)：

　　目前，我國(guó)常用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的回彈儀，系標(biāo)準(zhǔn)能量為2.207J，示值系統(tǒng)為指針直讀式的中型回彈儀。按規(guī)程要求，回彈儀在工程檢測(cè)前后，應(yīng)在鋼砧上作率定試驗(yàn)，率定時(shí)平均值80±2為符合要求。懂回彈檢測(cè)的技術(shù)人員都知道，率定值偏高或偏低將直接影響到結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土回彈硬度值，假如使用率定時(shí)平均值分別為82和78的兩臺(tái)回彈儀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行回彈檢測(cè)，到底回彈硬度值相差有多大？假如相差3個(gè)回彈值，其推定強(qiáng)度則相差5～7MPa，如果再加上率定回彈儀用的鋼砧（洛氏硬度HRC為60±2）的偏差，兩者疊加時(shí)，那誤差就更大了。因此，回彈儀的精度對(duì)推定強(qiáng)度有明顯的影響，存在較大的誤差，僅回彈儀精度問(wèn)題，就可造成所謂的“合格”與“不合格”生死之別。

　　鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

　　這種方法有一定的可信度，但仍有一定的局限性。芯樣強(qiáng)度并不完全代表結(jié)構(gòu)實(shí)體中的混凝土強(qiáng)度。因?yàn)殂@芯過(guò)程中會(huì)對(duì)芯樣造成干擾和傷害。這種傷害的積累將降低芯樣的實(shí)際強(qiáng)度，對(duì)高強(qiáng)混凝土尤為明顯。此外，鉆取的芯樣在試驗(yàn)前要磨平端面或進(jìn)行坐漿處理，操作誤差也將影響試驗(yàn)結(jié)果，如芯樣試件的直徑、平整度、垂直度等偏差大，導(dǎo)致芯樣抗壓強(qiáng)度比實(shí)際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低20%～30%很正常；且操作復(fù)雜，成本高，傷害結(jié)構(gòu)和芯樣試件。因此，鉆芯一般僅作復(fù)核、校準(zhǔn)之用，難以作為普遍推行的方法。

　　試驗(yàn)機(jī)對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

　　長(zhǎng)期以來(lái)，人們總習(xí)慣將影響混凝土強(qiáng)度的不確定因素歸結(jié)為混凝土本身的離散性，往往忽略了試驗(yàn)機(jī)對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響，事實(shí)上試驗(yàn)機(jī)由于本身各種特征的差異，對(duì)于混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果具有很大影響。質(zhì)量相同的試件在不同試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)，強(qiáng)度差異有時(shí)可達(dá)20% 以上；即使是同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果也有相當(dāng)波動(dòng)，差異不但體現(xiàn)在強(qiáng)度大小上，有時(shí)試件的變形破壞模式也有所不同。

　　球座的影響

　　試驗(yàn)機(jī)設(shè)置球座的目的，在于保證在試驗(yàn)加荷以前，即試件表面和端板逐步接近但還未接觸的調(diào)整準(zhǔn)備期間，有一個(gè)端板可以自由旋轉(zhuǎn)，以補(bǔ)償試件兩面不夠平行的缺點(diǎn)，均勻地對(duì)整個(gè)表面加荷。為保證旋轉(zhuǎn)自由，球座一般設(shè)置在上承壓板上，這樣可以減少或消除摩擦力。

　　通常認(rèn)為，球座的自由旋轉(zhuǎn)只應(yīng)以初始一段準(zhǔn)備期為限。一旦試件受力開(kāi)始試驗(yàn)，從某一相對(duì)低荷開(kāi)始，球座應(yīng)被有效制動(dòng)，不再旋轉(zhuǎn)。此時(shí)應(yīng)要求兩端板無(wú)旋轉(zhuǎn)地相對(duì)平行接近靠攏。在使用某些潤(rùn)滑劑的條件下，早期的摩擦力可能大到足以妨礙自由旋轉(zhuǎn)，而后期有不足以有效地制動(dòng)，鎖住球座。球座對(duì)于強(qiáng)度指標(biāo)及斷裂破壞模式具有重大影響，關(guān)鍵問(wèn)題是球座傾側(cè)、旋轉(zhuǎn)的自由程度如何。球座的表現(xiàn)不但和潤(rùn)滑劑關(guān)系密切，并且還和面積大小、接觸形式、表面加工拋光、接觸面半徑等許多因素有關(guān)。如果球座旋轉(zhuǎn)的自由程度失常，球座發(fā)生一定傾側(cè)不能自動(dòng)找平，試件的一個(gè)側(cè)面出現(xiàn)過(guò)度壓壞，所產(chǎn)生的試驗(yàn)結(jié)果誤差較大，且很難確定，這與上、下承壓板的平面平行度差距有關(guān)。由于試件本身內(nèi)在不均勻（如沉降分層）的影響，使得這一誤差進(jìn)一步復(fù)雜起來(lái)。

　　偏心率的影響

　　試件安裝時(shí)很難做到完全對(duì)中，多少總存在一些偏心。即使試件和試驗(yàn)機(jī)相對(duì)位置能較好對(duì)正，而試驗(yàn)機(jī)各部件在對(duì)中方面也未必十分理想。偏心率產(chǎn)生彎曲力矩，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均勻，使試件一側(cè)壓碎，是影響強(qiáng)度的重要因素。對(duì)中不良的影響實(shí)際上并不單方面由安放試件偏心率決定，而和試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)有關(guān)。

　　球座經(jīng)過(guò)良好潤(rùn)滑或不加潤(rùn)滑表現(xiàn)不同，會(huì)在強(qiáng)度上造成巨大差別。在球座有良好潤(rùn)滑的條件下，當(dāng)球座中心與試件中和軸重合時(shí)，強(qiáng)度最大。

　　抽樣檢驗(yàn)

　　為確定產(chǎn)品是否合格，必須進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方式可分為逐個(gè)檢驗(yàn)和抽樣檢驗(yàn)兩種?；炷涟韬衔锸且环N塑性材料，其性能的檢驗(yàn)只能采用抽檢的方式進(jìn)行。

　　混凝土的勻質(zhì)性很差，體系復(fù)雜，具有微結(jié)構(gòu)的不確知性和性能的不確定性。因此，欲使抽樣更接近于真值，必須增加抽樣數(shù)量，抽樣數(shù)量越多，代表性越好。對(duì)于某一結(jié)構(gòu)混凝土來(lái)講，為使抽樣具有一定的代表性，強(qiáng)度的抽樣數(shù)量一般不少于10組。過(guò)少數(shù)量則很難代表混凝土的整體強(qiáng)度，其錯(cuò)判概率相當(dāng)大。但在實(shí)際操作中又不可能抽取大量試樣，這就勢(shì)必影響檢驗(yàn)結(jié)果的代表性，造成過(guò)失誤差也就在所難免，特別是同一檢驗(yàn)批只成型1 組混凝土試件時(shí), 更容易造成“假”不合格問(wèn)題的發(fā)生。

　　另須注意的是，在抽樣檢驗(yàn)制作試件時(shí)，應(yīng)測(cè)量試模是否符合《混凝土試模》JG3019 標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)要求的規(guī)定。有些小制造廠生產(chǎn)的試模存在質(zhì)量問(wèn)題，根本達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)要求，檢測(cè)人員在試驗(yàn)前也沒(méi)有測(cè)量試件尺寸的習(xí)慣。因此，當(dāng)發(fā)生試件不合格時(shí)，無(wú)法提供可追溯性的分析依據(jù)。

　　不正確的思維觀念

　　根據(jù)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50107的規(guī)定，混凝土強(qiáng)度的驗(yàn)收是按“批”而不是按“組”評(píng)定的。但遺憾的是，仍有許多施工單位或工程監(jiān)理按試件“組”的方式來(lái)確定合格與否，因此不允許試件28d強(qiáng)度有低于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值100%的情況出現(xiàn)，甚至要求必須達(dá)到115%以上；還有要求7d強(qiáng)度就必須達(dá)到100%的情況，否則就要找攪拌站說(shuō)事。這是一種錯(cuò)誤的觀念, 不僅不符合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)要求，而且與JGJ55 規(guī)程也不相符。

　　無(wú)論是GB/T50107標(biāo)準(zhǔn)還是JGJ55規(guī)程，所考慮的強(qiáng)度合格概率都是95%，而非100%。有少量試件組的強(qiáng)度代表值小于標(biāo)準(zhǔn)值完全是有可能的，也是正常的。只要其大于最小值的驗(yàn)收界限，該驗(yàn)收批仍可評(píng)定為合格。我國(guó)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55中，規(guī)定混凝土的配制強(qiáng)度為：

　　fcu,o ≥ fcu,k+ 1.645σ

　　式中 fcu,o——混凝土配制強(qiáng)度（MPa）；

　　fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；

　　σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。

　　式中1.645是與合格概率相對(duì)應(yīng)的系數(shù)，即合格概率為95%，這同世界大部分發(fā)達(dá)國(guó)家是一致的。關(guān)于系數(shù)與合格概率的關(guān)系，見(jiàn)表1。

　　表1 系數(shù)值與合格概率的關(guān)系

　　從表1中可以看出，幾乎不允許一組試件出現(xiàn)不合格的合格概率為99%，相對(duì)應(yīng)的系數(shù)為2.33。合格概率的提高將增加混凝土成本，在一般情況下不宜過(guò)分提高合格概率。

　　舉個(gè)例子：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為40MPa，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為4.0MPa，按系數(shù)1.645和2.33計(jì)算混凝土配制強(qiáng)度可知：系數(shù)1.645的配制強(qiáng)度為46.6MPa；系數(shù)2.33 的配制強(qiáng)度為49.3MPa。后者比前者高2.7MPa，約需提高膠凝材料用量20kg/m3左右，否則必須提高外加劑摻量，適當(dāng)降低水膠比后才能實(shí)現(xiàn)。因此，提高合格概率顯然存在“強(qiáng)度第一”的觀念，帶來(lái)的結(jié)果則是水化熱增大、流變性能變差（和外加劑的相容問(wèn)題）、抗化學(xué)腐蝕性下降、收縮增大、開(kāi)裂敏感性增加對(duì)混凝土耐久性產(chǎn)生不良影響。

　　清華大學(xué)廉慧珍教授指出：“大量的科學(xué)試驗(yàn)和實(shí)踐證明，混凝土高強(qiáng)不一定耐久，也不一定安全，抗壓強(qiáng)度高其它性能未必也高。好的混凝土應(yīng)是滿足工程的各項(xiàng)性能要求和具有最大勻質(zhì)性、體積穩(wěn)定而無(wú)有害裂縫、便于施工的高性能混凝土。要轉(zhuǎn)變“強(qiáng)度第一”的觀念，充分認(rèn)識(shí)到混凝土質(zhì)量的靈魂是耐久性”。

　　結(jié)語(yǔ)

　　建筑工程“百年大計(jì)，質(zhì)量第一”。為杜絕混凝土強(qiáng)度發(fā)生真不合格，供方必須加強(qiáng)質(zhì)量管理，嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行原材料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，優(yōu)化混凝土配合比，嚴(yán)格控制混凝土生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量，保證交付的混凝土拌合物滿足設(shè)計(jì)和施工要求。發(fā)生混凝土強(qiáng)度“假”不合格的原因較多，當(dāng)發(fā)生時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)充分調(diào)查了解，綜合分析，不應(yīng)盲目處理，防止發(fā)生錯(cuò)判漏判而造成不必要的浪費(fèi)和損失。為預(yù)防假不合格問(wèn)題的發(fā)生，供方技術(shù)人員在平時(shí)的工作中，應(yīng)加強(qiáng)與需方相關(guān)技術(shù)人員的溝通與交流，盡力減少假不合格所帶來(lái)的不良后果。