混凝土的概念与简介

1、混凝土的质量检测混凝土作为目前使用最广泛的结构材料之一，它的质量直接关系到工程的质量、使用寿命以及人民的生命、财产的安全。混凝土生产供应是一个连续过程，但混凝土又是一种成品后不能马上被后续检验工作完全证实是否合格而要立即浇筑使用的产品。在它的生产过程中常受不同方面因素影响，均会使生产出的混凝土质量产生变异。我国正处于基础设施建设的高峰期，如果在生产过程中对质量不够重视，将会带来巨大的代价。本文首先将对混凝土的概念和种类略微介绍，对各种影响混凝土质量的因素一一分析，最后将结合实际工程和相关法律规范对混凝土的质量检测来进行详细阐述。混凝土的概念混凝土是由胶凝材料、水、粗、细骨料，必要时掺入一定数量

2、的化学外加剂和矿物混合材料，按适当的比例配置，经均匀搅拌，密实成型和养护，硬化而成的人造石材。混凝土的分类混凝土按胶凝材料分类1. 无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土.石膏混凝土。硅酸盐混凝土。水玻璃混凝土等；2. 有机胶结混凝土，如沥青混凝土。聚合物混凝土混凝土按表观密度分类 混凝土按表观密度的大小可分为：重混凝土。普通混凝土。轻质混凝土。这三种混凝土的不同就是在于骨料的不同。重混凝土是表观密度大于2500Kg/m³，用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等，它们具有不透x射线和射线的性能。 普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土，表观密度为1950250

3、0Kg/m³，集料为砂、石。 轻质混凝土是表观密度小于1950Kg/m³的混凝土。它由可以分为三类： 1、轻集料混凝土，其表观密度在8001950Kg/m³，轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。 2、多空混凝土（泡沫混凝土、加气混凝土），其表观密度是3001000Kg/m³。泡沫混凝土是由水泥浆或水泥砂浆与稳定的泡沫制成的。加气混凝土是由水泥、水与发气剂制成的。 3、大孔混凝土（普通大孔混凝土、轻骨料大孔混凝土），其组成中无细集料。普通大孔混凝土的表观密度范围为15001900Kg/m&su

4、p3;，是用碎石、软石、重矿渣作集料配制的。轻骨料大孔混凝土的表观密度为5001500Kg/mm³，是用陶粒、浮石、碎砖、矿渣等作为集料配制的。按使用功能分类主要有结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土，工混凝土、海工混凝土、道路混凝土等。 按施工工艺分类主要有离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝等。按配筋方式分有：素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、纤维混凝土、预应力混凝土等。影响混凝土的因素 硬化后的混凝土在未受到外力作用之前，由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起砂浆体积的变化，在粗骨料与砂浆界面上产生了分布极不均匀的拉应力，从而导

5、致界面上形成了许多微细的裂缝。另外，还因为混凝土成型后的泌水作用，某些上升的水分为粗骨料颗粒所阻止，因而聚集于粗骨料的下缘，混凝土硬化后就成为界面裂缝。当混凝土受力时，这些预存的界面裂缝会逐渐扩大、延长并汇合连通起来，形成可见的裂缝，致使混凝土结构丧失连续性而遭到完全破坏。强度试验也证实，正常配比的混凝土破坏主要骨料与水泥石的界面发生破坏。所以，混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料的粘结强度。而粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系，此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。水泥强度等级与水灰比对混凝土的影响水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素，也是

6、决定性因素。在水灰比不变时，水泥强度等级愈高，则硬化水泥石的强度愈大，对骨料的胶结力就愈强，配制成的混凝土强度也就愈高。在水泥强度等级相同的条件下，混凝土的强度主要取决于水灰比。因从理论上讲，水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥质的23%左右，但在拌制混凝土拌合物时，为了获得施工所需要的的流动性，常需多加一些水，如常用的塑性混凝土，其水灰比均在0.4-0.8之间。当混凝土硬化后，多余的水分就残留在混凝土中或蒸发后形成气孔或通道，大大减小了混凝土抵抗荷载的有效断面，而且可能在孔隙周围引起应力集中。因此，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度也愈高。

7、但是，如果水灰比过小，拌合物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降.(如图1)图1 混凝土强度与水灰比及灰水比的关系（a）强度与水灰比的关系（b）强度与灰水比的关系根据工程实践的经验，可建立如下的混凝土强度与水灰比、水泥强度等因素之间的线形经验公式： fcu=afce(C/W-b)式中 fcu混凝土28d龄期的抗压强度（MPa）； C 1m3混凝土中水泥用量（kg）； W 1m3混凝土中水的用量（kg）； Fce水泥的实际强度（MPa），水泥厂为保证水泥厂出厂强度，所生产水泥的实际强度要高于其强度的标准值（fce,k ），在无法

8、取得水泥实际强度数据时，可用式fce = c fce,k代入，其中 c 为水泥强度值的富余系数（一般为1.13）； a、b回归系数，与骨料品种及水泥品种等因素有关，其数值通过试验求得，若无试验统计资料，则可按普通混凝土配合比设计规程（JGJ/T552000）提供的 a、b 系数取用： 碎石a=0.46 b =0.07 卵石a=0.48 b =0.33 以上的经验公式，一般只使用于流动性混凝土及低流动性混凝土，对于干硬性混凝土则不适用。利用混凝土强度公式，可根据所用的水泥强度 和水灰比来估计所配制混凝土的强度，也可根据水泥强度和要求的混凝土强度和要求的混凝土强度等级来计算应采用的水灰比骨料对混凝

9、土的影响当骨料级配良好、砂率适当时，由于组成了坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。如果混凝土骨料中有害杂质较多，品质低，级配不好时，会降低混凝土的强度。 由于碎石表面粗糙有棱角，提高了骨料与水泥砂浆之间机械啮合力和粘结力，所以在原材料坍落度相同的条件下，用碎石拌制的混凝土比用卵石的强度要高。 骨料的强度影响混凝土的强度，一般骨料强度越高，所配制的混凝土强度越高，这在低水灰比和配制高强度混凝土时，特别明显。骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体形为好，若含有较多扁平或细长颗粒，会增加混凝土的空隙率，扩大混凝土中骨料的表面积，增加混凝土的薄弱环节，导致混凝土强度下降。养护温度及湿度对混凝土

10、的影响混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于了水泥的水化状况，而温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。因此。混凝土成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和湿度，以使水泥充分水化，这就是混凝土的养护。养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土强度的发展也快；反之，在低温下混凝土强度发展迟缓，如图2所示。当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中的水分大部分结冰，不但水泥停止水化，强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰，产生体积膨胀（约9%），而对孔壁产生相当大的压应力（可达100MPa），从而使硬化中的混凝土结构遭到破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。同时，混凝土早期强度低，

11、更容易冻坏。图2 养护温度对混凝土强度的影响因为水是水泥水化反应的必要条件，只有周围环境湿度适当，水泥水化反应才能不断地顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低混凝土强度。图3为潮湿养护对混凝土强度的影响。水泥水化不充分，还会促使混凝土结构疏松，形成干缩裂缝，增大渗水性，从而影响混凝土的耐久性。为此，施工规范规定，在混凝土浇注完毕后，应在12h内进行覆盖，以防止水分蒸发。在夏季施工的混凝土，要特别注意浇水保湿。使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时，浇水保湿应不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加剂或混凝土

12、有抗渗要求时，保湿养护应不少于14d。图3 混凝土强度与保湿养护时间的关系针对雁门关隧道浅谈混凝土强度的检测与评定方法工程概况雁门关隧道北起山阴县庙家窑村西，南止于代县太和岭口村北，隧道全长14.108km，为单洞双线铁路隧道，洞内按无碴轨道设计。本标段担负正洞DK119+000DK124+940里程段，共5980m，以及3#城上斜井共1384m的施工任务。斜井每隔235米左右设计有25米长的错车平台。正洞设计净空12.06m（宽）×8.15m（高），设计为人字坡，坡度为3、9，斜井设计净空 5m（宽）×7m（高），设计坡度为11.3%、3%。标段范围内主要为、级围岩，其间

13、夹有约620m的、级围岩。自然特征雁门关隧道穿越恒山山脉，地面山高谷深，群峰连绵。海拔1103m（隧道北端）1947m（隧道中段），相对高差845m，地形起伏较大。隧道通过的岩层大多数为片麻岩、角闪岩及变粒岩，质地坚硬，性脆，抗压强度高，而且隧道部分处于高地应力区，埋深大，出口附近为黑云角闪斜长片麻岩，强风化，节理发育。隧道多次穿越断层及其破碎带，以及岩脉侵入接触带，岩体完整性较差，区内切割剧烈，岩层裂隙发育，水文地质条件比较复杂。结构实体混凝土强度的检验随着检测技术的发展，可用以检测结构实体混凝土强度的方法不断出现，有的还制订了相应的技术规程。这些检测方法大致可分为两类非破损检测方法(如回弹

14、法、超声一回弹综合法等)和局部破损检测方法(如拔出法、钻芯法等)。这些方法是通过对结构 实体混凝土某些与混凝土强度有关的特性的检测，根据两者之间对应关系的统计规律，利用计算推断得到混凝土强度。这种强度可称为“推定强度”。强度推定属于间接测强的范畴，在目前经常作为确定结构混凝土强度的手段。(1) 回弹法回弹法通过对混凝土表面硬度的测定来推定强度，是最简便的间接测强方法。但是，反映两者对应关系的专用曲线及推定方法是基于上世纪七、八十年代混凝土的试验数据确定的。二十多年来，我国混凝土的成分有了很大的变化特别是由于商品化经营和泵送的要求. 混凝土中水泥和各种掺合料(粉煤灰等)大幅度增加，而粗骨料(石子

15、)成分明显减少且粒径不断减小。粉剂含量增加、骨料变细导致混凝土表面硬度相对降低，加上碳化规律变异造成的影响，采用传统的回弹测强方法，所得推定强度偏低。(2) 超声回弹综合法综合法除用回弹测定混凝土的硬度以外，还通过测定超声波在混凝土中传播速度来确定其密实度，用两种结果综合推定混凝土的强度。用两个参数推定混凝土强度当然比较全面，但混凝土组分变化对其也会产生影响。粗骨料石子的减少及小粒径掺合料的掺入同样会降低声速，影响推定结果。有关试验统计表明，其偏低程度较大，偏差超过回弹法。(3) 拔出法拔出法是利用预埋或后装的螺栓，在拔出时测定拉拔力而推断混凝土的强度。拔出力反映了混凝土表层水泥石的抗拉强度，

16、表现为锥状拔出体表面的拉力。由于其难以反映表层以下骨料的作用，在水泥含量增多的情况下推定的强度往往偏离于混凝土的抗压强度。有关试验统计表明，拔出法反映的推定强度偏高。对混凝土结构实体采用非破损、半破损方法检测所得的推定强度是探索“结构强度”的途径之一。但是“推定强度”是通过对其它物理量(如表面硬度、声波速度等)的测定，并根据这些物理量与混凝土强度之间的对应关系间接推导的。属于间接测强的范畴，有较大的局限性。基于20世纪80年代的统计规律建立起来的这些推定关系，近年来随着混凝土组成成分的变化，已经很难进行准确的判断。例如，水泥强度提高;水泥用量增加;粗骨料(石子)用量减少;骨料粒径减小;粉煤灰掺

17、入等都对推定物理量与混凝土强度之间的对应关系造成影响，并且这种变化还因地区和混凝土组分不同而各具特点。不顾条件变化而仍以原规程的关系推定往往会发生错判或漏判。混凝土强度检验 结构实体混凝土强度检验方案(1) 检测手段对结构实体混凝土强度的检验，应以在混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的试件强度为依据;也可根据合同的约定，采用非破损或局部破损的检测方法，按国家现行有关标准的规定进行。(2) 试件的取样位置同条件养护试件应选自结构实体中有代表性的重要受力部位。具体对应的结构构件或部位，应由监理(建设)、施工等各方共同选定，即采用见证取样的方法。(3) 取样数量对混凝土结构工程中的各种混凝土强

18、度等级，均应留置同条件养护试件。留置数量应根据混凝土的工程量和重要性确定，对每一强度等级，一般不宜少于10组，且不应少于3组。(4) 试件的养护同条件养护试件拆模后，应放置在靠近相应结构构件或结构部位的适当位里，并应采取相同的养护方法。这里应注意的是现场试件的保护(如防止丢失、损坏)，并使其与结构相应部位处于一致的养护条件。(5) 等效养护龄期为尽量反映热工条件对混凝土强度增长的影响，应以与标养条件下28d龄期试件强度相等的原则确定同条件养护试件强度试验的等效养护龄期。具体做法如下:自然养护条件下的试件宜根据当地的气温和养护条件确定等效养护龄期，即取按日平均温度逐日累计达到600 d 时所对应

19、的龄期，0及以下的龄期不计入。等效养护龄期不应小于14d(因强度增长处于不稳定期);也不宜大于60d(因试件比表面积大，失水而可能导致后期强度偏低)。冬期施工、人工加热养护的结构构件，其同条件养护试件的等效养护龄期可按结构构件的实际养护条件，由监理(建设)、施工等各方参考上述方法共同协商确定。(6) 混凝土试件的强度代表值一组三个同条件养护试件的强度代表值按现行国家标准混凝土强度检验评定标准GBJ107-87的规定确定。但考虑同条件试件与实体强度存在一定的差异（主要是湿度条件差异而造成表面失水的不利影响)，应乘以折算系数取用。折算系数宜取为1.10，也可根据当地的试验统计结果作适当调整。(7)

20、 同条件养护试件强度的验收同一强度等级的混凝土，所取得的同条件试件强度代表值按GBJ107标准中的统计法或非统计法进行评定。符合标准的有关规定时，同条件养护试件的混凝土强度应判为合格，即其所代表的结构实体混凝土强度符合规范要求.该强度等级的混凝土强度应予以验收。(8) 非正常情况的处理当未能取得同条件养护试件强度或同条件养护试件强度被判为不合格时，应委托具有相应资质等级的检测机构按国家有关标准的规定进行检测。工程应用实例混凝土的检测本次检测手段主要采用无损检测、回弹法、 结构实体混凝土强度的评定方法根据混凝土强度检验评定标准（GBJ107）规定，混凝土强度可分为统计方法及非统计方法两种。(1)

21、 统计方法评定 由于混凝土生产条件不同，混凝土强度的稳定性也不同，因而统计方法评定又分为以下两种情况。(a)标准差已知方案 当混凝土的生产条件较长时间内保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定，标准差（）可根据前一时期生产积累的同类混凝土强度数据而确定时，则每批的强度标准差可按常数考虑。例如，常年生产的预拌混凝土及预制构件厂常年生产的定性产品，其标准差可按常数考虑。强度评定应由连续三组试件组成一个验收批，其强度应同时满足下列要求：fcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k-0.70当混凝土强度等级不高于20时，其强度的最小值尚应满足下列要求：fcu,min0.85fcu,k当混

22、凝土强度高于C20时，其强度的最小值尚应满足下列要求：fcu,min0.90fcu,k式中fcu同一验收批混凝土立方体抗压强度的平均值（MPa）；fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；fcu,min同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值(MPa)；验收批混凝土立方体抗压强度的标准差（MPa）。验收批混凝土立方体抗压强度的标准差，应根据前一个检验期内同一品种混凝土试件的强度数据，按下列公式计算：式中fcu,i第i批试件立方体抗压强度最大值与最小值之侦查（MPa）；m用以确定验收批混凝土立方体抗压强度标准差的数据总组数。上述检验期不应超过三个月，该期内强度数据的总批数不得少于15（b）标

23、准差未知方案 当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致，混凝土强度变异性不能保持稳定，或前一个检验期内的同一品种混凝土，无足够多的强度数据可用于确定统计计算的标准差时，检验评定只能直接根据每一验收批抽样的强度数据来确定。强度评定时，应由不少于10组的试件组成一个验收批，其强度应同时满足下列要求：fcu-1sfcu0.9fcu,kfcu,min2fcu,k式中sfcu同一验收批混凝土立方体抗压强度标准差（MPa），当计算值小于0.06fcu,k时，取sfcu0.06fcu,k； 1、2合格判定系数，按下表取用。表6 混凝土强度的合格判定系数试件组数101415242511.701.651.60

24、20.900.85验收批混凝土强度的标准差sfcu按下式计算：式中fcu,i第i组混凝土试件的立方体抗压强度值(MPa)；n个试验批混凝土试件的组数。(2)非统计方法判定对某些小批量零星混凝土的生产，因其试件数量有限，不具备按统计方法评定混凝土强度的条件，可采用非统计方法。按非统计方法评定混凝土强度时，其强度应同时满足下列要求：fcu1.15 fcu,k fcu,min0.95 fcu,k(3) 混凝土强度的合格判定混凝土强度应分批进行检验评定，当检验结果能满足以上评定公式的规定时，则该混凝土判为合格。否则，为不合格。不合格批混凝土制成的结构或构件，应进行鉴定，对不合格的结构或构件，必须及时处

25、理。其他目前，以同条件养护试件强度对结构混凝土实体强度进行验收的可靠度和安全性尚有不同意见，主要是强度折算系数1.10以及保证概率问题。在此只指出以下事实:对实体结构混凝土强度进行检测验收是在混凝土分项工程中对标养强度检验合格后进行的补充复核性检验，并不是再重新检查验收一次。在按传统方式检查验收(已有95%的保证率)的基础上，再增加实体检验这一层次本身就意味着强化验收，加严质量控制，而不是放松。由于同条件养护试件强度比标养强度更逼近结构的实际强度，这对保证工程质量有积极意义。(1) 同条件养护试件强度与标养强度对应的验收层次混凝土的标养强度仍是验收规范要求的检验项目之一，但其只是混凝土分项工程

26、中对各检验批混凝土强度的检验评定，合格与否只影响相应检验批的验收。即使不合格，需要处理的也只是该检验批相应的结构部分。同条件养护试件的强度检验则是整个混凝土结构子分部工程验收中结构实体检验的一部分，其合格与否直接影响其所代表的混凝土强度等级的全部实体混凝土。显然，两者对应的验收层次不同，验收不合格时的处理范围也不同。(2) 对混凝土强度质量的责任近年来，预拌混凝土在大、中城市得到了广泛应用。混凝土往往由专业混凝土公司提供，而施工和养护则由建筑公司负贵。当混凝土强度达不到要求时，这种分工可能造成双方推托责任实际上，标养强度主要取决于混凝土的组分，基本上反映混凝土公司的责任;而同条件养护试件强度则更多地取决于施工条件的影响，一般反映建筑公司的责任。当然，工程中的实际情况还应具体分析。(3) 试件留置的规划同条件养护试件的留置应事先经各方协商并作好规划。对同一强度等级混凝土的取样组数最好超过10组，且数量较多为宜，这是为了使检验具有代表性且可用统计方法评定，使验收更为科学。取样地点应在结构重要部位且有代表性处，并宜分散取样。取样时间应在整个子分部工程验收之前60d以上，以避免因有效龄期不足而影响整个工程验收。(4) 折算系数及等效养