装配式建筑工程质量检测中混凝土配合比和强度测试

1）混凝土的基本知识

（1）混凝土的材料组成及其作用。

混凝土是一种非常重要的建筑材料。混凝土是以水泥、水、砂、石，及（必要时掺入的）少量外加剂或矿物质混合材料为原材料，按适当的比例掺混搅拌均匀而成的，是具有一定黏聚性、流动性的拌合物；再经过浇筑入仓、振捣、养护等施工过程若干天后即可成为具有一定强度、硬度、形状、符合设计要求的人造石（或称人工石）。日常习惯所说的混凝土系指人造石。对于尚未硬化的拌合物，则应明确表述为混凝土拌合物。

水泥石和人造石（混凝土）的概念不同。前者是后者的组成部分；前者不包括砂、石骨料，不能或很少直接、单独应用到工程之中，后者则大量应用于建筑工程；前者单价高，后者单价低。

水泥与水搅拌均匀后成为水泥浆。在混凝土拌合物中，水泥浆包裹在骨料颗粒表面，使骨料颗粒在水泥浆的粘接作用下粘聚在一起，使拌合物具有粘聚性；同时水泥浆在骨料颗粒之间还能起到润滑作用，使拌合物具有一定的流动性。流动性的存在是混凝土拌合物浇筑人仓后，能够充满模内腔的各处角落，使混凝土制成品表面充盈饱满的基本保障。水泥浆还能填充骨料颗粒之间的最后空隙，使混凝土能够获得较好的密实度。

粗、细骨料之间的区别仅在于粒径大小的不同，可以统称为骨料。它们在混凝土中的作用：①承受荷载，起到人工石的骨架作用；②占据人工石内部的大量空间，以减少水泥浆的用量，降低混凝土的造价；③改善拌合物的和易性。

选用颗粒级配良好的粗、细骨料掺配混凝土的目的就是希望充分发挥骨料大小颗粒之间相互填充的作用，尽可能减少它们之间最终空隙的总和，以达到节省水泥浆、提高混凝土密实度和抗压强度的目的。

（2）混凝土的配合比。

混凝土的配合比是指配制1 m3 混凝土拌合物时，所需水泥、水、细骨料、粗骨料的质量（kg）或质量之比（以水泥为1）。

配合比是否恰当，会影响混凝土拌合物的和易性，影响混凝土的强度和浇筑质量（密实度、抗冻性、抗渗性、耐久性），也会影响混凝土的成本造价。因此在混凝土浇筑施工之前，应当由专业的实验室对配合比进行精心的设计和试配。

混凝土配合比的确定是一个复杂的设计过程，只能在实验室内完成。设计过程如下：

根据设计要求，首先选择经过检验，质量合格、性能适宜的水泥、砂、石，然后根据水泥、砂、石的材性和经验公式，计算出“初步配合比”。

根据初步配合比进行混凝土拌合物的试配、试拌，检测拌合物的和易性，根据和易性的表现不断调整配合比，不断试配、试拌，从中选出和易性满足设计、施工要求的配合比作为“基准配合比”。

以基准配合比为基础，对它的水灰比（水与水泥质量之比）做增减5%的改变（用水量不变，只改变水泥用量），共得到3 个水灰比不同的配合比。按照这3 个配合比各自分别制作一组抗压试块，经标准养护28 d 后，分别检测它们的抗压强度，并求出各自的平均值。根据这3 个平均值绘制强度-水灰比关系曲线，通过该曲线计算出符合混凝土配制强度要求的水灰比，从而得到“计算配合比”。

根据“计算配合比”进行拌合物体积密度的校正，得到“试验室配合比”，并将其下达给混凝土的施工单位。

施工单位根据施工现场砂、石的实测含水率对“试验室配合比”进行修正，调整水、砂、石的用量，形成“施工配合比”下达给生产班组。在生产过程中，还应经常、定期测定现场砂、石的含水率（遇有晴雨变化的天气要增加测定次数），及时调整施工配合比。

在拌制每一盘混凝土之前，对所投入的水泥、水、砂、石及外加剂都要进行认真、严格的称重计量，不能有丝毫的疏忽。对计量器具应每半年进行一次计量标定。

（3）混凝土拌合物的和易性。

混凝土拌合物的和易性是一项很重要的综合性能，由拌合物的流动性、黏聚性、保水性共同组成。它反映了拌合物的工作性能，也可以在一定程度上反映固化后的混凝土质量。

流动性反映拌合物的稠度，反映拌合物在重力和振捣力作用下的流动性能、能够均匀充盈模腔的性能，以及振捣的难易程度和成型的质量；流动性的好坏由坍落度表述；黏聚性反映拌合物的各组成成分分布是否均匀，在拌合物的运输和浇筑入仓过程中是否会出现分层、离析，能否保持拌合物的整体均匀的性能，是否会出现蜂窝、孔洞，从而影响混凝土的密实度和成型质量；保水性反映拌合物保持水分的能力，是否会因泌水影响拌合物整体的均匀性和水泥浆与钢筋的黏接、与骨料表面的黏接，是否会因泌水在混凝土内部形成泌水通道，是否会因水分上浮在混凝土表层形成疏松层。

（4）混凝土的振捣与养护。

在混凝土浇筑的过程中有一个重要的施工工序——振捣，即通过人力或机械的作用迫使混凝土拌合物更好地流动，使拌合物充分密实，从而提高混凝土的密实度和抗压强度。

混凝土强度的增长过程与水泥一样需要一个合适的温度和较高湿度的环境，在工程实际中，现浇混凝土只能在自然环境下，靠人工遮盖或定时洒水的方式进行养护，尽量使混凝土在强度增长期内处于一个良好的温、湿度环境之下，以利于其强度的增长。在施工中，现浇混凝土的强度不仅取决于配合比的设计，也取决于混凝土的实际养护条件和养护龄期。养护条件越接近标准养护条件，混凝土强度测值就越高，反之就越低。

（5）混凝土的质量指标。

混凝土的质量指标包括抗压强度、密实度、抗冻性、抗渗性、抗碳化性、耐腐蚀性、耐久性等。

（6）混凝土的强度等级及测定。

混凝土的抗压强度要比抗拉强度高很多。在实际工程应用中应充分发挥混凝土抗压强度高的优点，尽量避开或设法弥补混凝土抗拉强度低的不足。实际工程中的混凝土强度均指混凝土抗压强度。

混凝土抗压强度是混凝土质量控制的一个核心目标之一。为了方便设计选用和施工质量控制，标准中将混凝土的强度等级划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60 等12 个等级。其中，C 是混凝土的强度等级符号；其后的数字是混凝土立方体抗压强度标准值（单位：MPa）。

混凝土的强度是通过对混凝土立方体抗压试块进行试验测定的。

（7）混凝土立方体抗压试块。

标准规定：一组混凝土立方体抗压试件由3 个试块组成；用于混凝土强度测试的立方体抗压试块共有3 种尺寸规格，它们具有同等效力。

标准试块：150 mm×150 mm×150 mm。

非标准试块：100 mm×100 mm×100 mm（测试结果须乘以0.95 的系数）；200 mm×200 mm×200 mm（测试结果须乘以1.05 的系数）

（8）混凝土抗压试块的同条件养护。

和水泥相似，混凝土的最佳养护条件是：温度为（20±3）°C；湿度大于90%。恒温、恒湿的环境条件被称为混凝土的标准养护条件。这个环境只能在实验室里自动调温、调湿仪器的控制下才能实现。在实际工程中，为了能够了解现浇混凝土强度的真实情况，混凝土抗压试块也必须放在与现浇混凝土相同的自然环境下，以同样的方式进行人工养护，称之为混凝土试件的同条件养护。

（9）测试龄期。

混凝土的强度发展规律和水泥的强度发展规律一样。混凝土的抗压强度自加水搅拌之时起，是逐渐增长的，最初的7～14 d 内强度增长速度最快，以后逐渐减缓，到28 d 时强度接近顶峰，28 d 后混凝土强度的增长更慢。国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2002）规定：以28 d 龄期的试件测定的抗压强度为该混凝土的强度值。(www.xing528.com)

在实际施工中，往往因施工进度计划的需要，提前（一般情况下在混凝土浇筑后的3～14 d之间）拆除模板和支撑，以便进行下一道工序的施工。在拆除之前首先需要确定该混凝土的强度是否已经达到了可以拆除模板和支撑时的安全强度。所以在拆模之前应对混凝土同条件养护、同龄期的立方体抗压试块进行强度检测。这项检测及所用的试块应在施工进度计划之内提前作出计划安排，在混凝土浇筑时留置出来。

（10）混凝土受压破坏机理。

混凝土受压破坏首先从水泥石与骨料的黏接界面开始。研究证明：在混凝土凝结硬化的过程中，粗骨料与水泥石的界面上就已经存在微小裂缝。裂缝的形成是由于混凝土拌合物泌水形成的水隙、水泥石收缩时形成的界面裂缝。当混凝土受到荷载作用时，裂缝的边缘都成为应力集中的区域。当荷载增大到一定程度时，在应力集中的作用下裂缝会快速扩展、连通。随着荷载的持续，粗骨料与水泥石黏结分离，导致混凝土受压破坏。

（11）混凝土的抗渗强度等级。

混凝土抵抗水渗透的能力称为混凝土的抗渗性。抗渗性对于有抗渗要求的混凝土是一项基本性能。抗渗性能还将直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土透水是因为混凝土内部的孔隙过多以致形成了渗水通道。这些孔隙主要是多余的拌合水蒸发后留下的孔隙以及水泥浆泌水形成的毛细孔和水隙。

标准中规定：混凝土的抗渗性用抗渗强度等级P 表示。以龄期28 d 的标准养护抗渗试件，按规定方法进行抗渗试验。抗渗强度等级根据试件透水的前一个水压等级（不渗水时所能承受的最大水压）来确定。抗渗强度等级共分为6 级：P2、P4、P6、P8、P10、P12，分别表示能够承受0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 MPa 的水压。

2）混凝土的主要检测项目

（1）抗压强度。

必检项目：同条件养护、28 d 龄期的抗压强度。

可选择项目：根据标准规定需要增加的某些附加条件的抗压强度检测，如标准养护的抗压强度，不同龄期、同条件养护试件的抗压强度。

（2）抗渗强度。

此项检测是针对有抗渗要求的混凝土而设置的必检项目。受检试块应是标准养护28 d 龄期的混凝土抗渗试块。如果28 d 不能及时进行试验，应在标准养护28 d 期满时将试块移出标准养护室（或养护箱）。

抗渗混凝土如果是在冬季施工期间浇筑的，且混凝土中掺有防冻剂，则这批混凝土除了要进行上述标准养护28 d 龄期的抗渗强度的检测外，还要增加同条件养护28 d 龄期的抗渗强度试验。此项也是必检项目。

3）检验批次

（1）抗压强度。

①每拌制100 盘（含不足100 盘），且不超过100 m3 的同一配合比的混凝土取样不得少于一次。

②当连续浇筑混凝土的量超过1 000 m3 时，同一配合比混凝土每200 m3（含不足200 m3）取样不得少于一次。

③每一楼层中同一配合比的混凝土取样不得少于一次。

④地面混凝土工程中同一配合比混凝土，每浇筑一层或每1 000 m2（含不足1 000 m2）取样不得少于一次。

（2）抗渗强度。

①连续浇筑同一配合比抗渗混凝土，每500 m3（含不足500 m3）取样不得少于一次。

②每项工程中同一配合比的混凝土取样不得少于一次。

（3）取样组数的确定。

上述取样一次所应包含的试件组数（一组试件仅供一次试验之用），应能满足试验项目的需求。对于龄期和养护条件有不同组合要求的检测，每一个组合都是一个独立的检测项目，都应当有一组与要求条件相吻合的试件与之对应。试验项目的数量应满足标准规定的要求。

4）试样数量

一个检测项目需要对一组试件进行专项检测。一组试件所含试件的数量在相关标准中都有规定，对试件制取的方法也有规定。

（1）用于检测混凝土抗压强度的立方体抗压试块，每组3 块。

（2）用于检测混凝土抗渗强度的圆台形试块，每组6 块。

5）试件的现场制作与养护

用于现浇混凝土质量检测试件的制作，必须在混凝土浇筑的施工现场与浇筑施工同时进行，并保证取样的数量满足要求。

6）检测依据

检测依据有现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081）和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082）等。

7）混凝土浇筑现场和易性的检测

上述混凝土抗压试块的取样，一般都是在混凝土拌合机开盘后的第一盘料出料后进行，或在浇筑施工过程之中进行。从表面看，这是对混凝土浇筑施工的材料控制，也是对浇筑施工工序的事前和事中控制。但是由于混凝土试块养护期的原因，使得这一控制结果要滞后到28 d 之后才能得到。这就意味着如果混凝土配制的某一环节出了问题，恐怕要到28 d 之后才能发现，这时一切错误都将难以补救。回顾混凝土配合比的设计过程，不难看出：基准配合比的确定是以和易性的设计要求得到满足为前提的。因此从一定程度上，检查和易性的好坏可以反映混凝土拌合物的质量状况和配合比执行的情况（在水泥、水、砂、石中，只要其中任一个原材料的用量发生变化，都会在不同程度上引起和易性的改变）。因此，标准中规定：除了按取样规则制取抗压试块外，还应该经常地、随机地在混凝土拌合物浇筑入仓之前检测混凝土拌合物的和易性，且每个拌合机台班不得少于2 次。

和易性包括坍落度、黏聚性和保水性3 项指标，其中坍落度可以用量化指标进行衡量，但目前尚无量化指标对混凝土的黏聚性和保水性进行评价，只能通过观察进行模糊的评价。如果上述指标和表现出现了较大的偏差，应立即向主管部门报告，以便尽快查出原因，及时纠正。现场和易性的检测是混凝土质量事前、事中控制的重要而有效的手段，对此应有检验记录。