商品混凝土强度不足的原因分析及预防措施探讨!
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［摘 要］商品混凝土被广泛的应用在建筑、水利、交通等工程建设之中，在工程结构里承担着重要角色，混凝土的质量与整个施工过程的质量息息相关，但因施工不当引起混凝土的强度不足，导致影响结构或构件的承载力降低，降低混凝土的抗渗性能及耐久性等，构件的刚度下降、变形过大，混凝土的强度直接影响着整个工程质量，也影响了建筑物正常的使用，因此对混凝土强度的控制应以足够的重视。混凝土强度不足是由多种原因造成的，本文通过实例对商品混凝土强度不足现状及原因分析、处理方案，并根据实际工作经验提出一些相应预防措施，以保证混凝土强度达到设计要求，确保工程的安全。
［关键字］商品混凝土；强度不足；原因分析；预防措施
1 商品混凝土概念及混凝土强度不足表现形式
商品混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料、颗粒状集料、水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，在搅拌站经计量、拌制后出售的并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物，形成均匀密实成型、养护硬化而成的一种人工石材。混凝土硬化后的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力，水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、浇筑、振捣、养护，操作者业务水平等都直接影响混凝土的强度。混凝土的强度不足，影响结构承载能力，主要表现形式为：混凝土结构降低，混凝土抗裂性能差，过早产生过多、过宽的裂缝；构件刚度下降，变形过大影响正常使用；降低混凝土耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命等。
2 工程概况
某安置房工程总建筑面积约为 29 万平方米（地上面积约26.6 万平方米，地下面积约 2.4 万平方米），地下室 2 层，地上 30 层，4 层以下为 C50 混凝土，5～12 层为 C45 混凝土，13～20 层为 C40 混凝土，21 层以上为 C30 混凝土。结构形式为框架剪力墙，全部采用商品混凝土，通过混凝土输送泵将混凝土送达作业层面施工。
3 工程质量事故现状及原因分析
3.1 事故现状
该工程 4 层以下包括 2 层地下室的框架剪力墙设计混凝土等级为 C50，属于高强混凝土，为赶工期墙和顶板混凝土同时浇筑，先浇筑墙，再浇筑顶板。于 2013 年 8 月浇筑完毕，并按规范规定的拆模时间开始拆模。在拆模过程中，发现混凝土墙体表面泛白，用手一抹有粉末脱落现象；检测时发现部分梁柱混凝土强度达不到设计值，部分主次梁存在裂缝，其中多为梁身的直裂约 30cm 一道，另有梁端 45 度斜裂；发现部分剪力墙多处出现蜂窝、孔洞、露筋和墙体裂缝等多种质量问题。本次质量事故发生在主楼部分的地下二层剪力墙上，在墙体转角的暗柱、门洞暗柱等密集区以下部位。从检查结果发现：蜂窝面积大，孔洞多处出现且露筋较多。根据建筑工程质量检测评定标准，各项指标大大超过标准允许值数倍，对整体结构承载力造成严重影响。
3.2 工程检测
为了查清问题，及时处理，消除隐患，决定对混凝土进行全面回弹，必要时进行抽芯，查出混凝土的实际强度。由于 JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》能查到的最大强度换算值为 49MPa，且地下室墙体潮湿，故剪力墙混凝土回弹检测意义不大，且数据离散性也大。最后决定采用钻心法对剪力墙混凝土进行检测，梁的混凝土采用回弹仪测定构件实际强度的结果，以进行区域强度评价。 2013 年 9 月，市建材检测单位对剪力墙共钻心取样 30 处、测定进行回弹梁强度 16 处。检测结果混凝土最大换算强度为51.9MPa，最小换算强度为 37.5MPa，强度变化很大，经实测只达到设计强度的 75%～103% 之间；部分构件达不到设计要求。
3.3 混凝土强度不足原因分析
认真分析这次混凝土强度不足质量事故，认为主要原因如下：
（1）混凝土养护环节不重视、不标准。本工程混凝土强度等级较高，高强度等级的混凝土需要及时进行养护，使其充分水化，施工单位没有做到及时良好的养护。在养护的过程中，由于养护不当使得混凝土结构中的温度和湿度无法满足工程施工的标准，导致混凝土结构的质量发生变化。发现混凝土墙体表面泛白，用手一抹有粉末脱落，判断为养护不到位，进一步了解，工人承认墙体浇筑后不到 48 小时就脱模了，认为属于地下，不受阳光照射，风的影响很小，墙体养护又很麻烦，就没有采取养护措施。殊不知，当时属于春季，空气干燥，混凝土表面水分很快就蒸发掉了，表面强度偏低。养护条件不符合要求，早期脱水或受外力砸坏。
（2）管理人员责任不明确。施工技术人员力量薄弱，管理失控，责任不明确。管理人员素质差，组织能力和管理水平以及领导统筹能力较差，没有与各有关管理人员和施工操作员有效沟通。工人素质低，混凝土浇筑工未经培训，又没有以往类似工程施工经验。
（3）质量管理体系、施工质量控制和质量检验制度不健全，技术措施不贯彻落实。不按规范施工，质量保证体系不健全，技术措施不贯彻落实，管理人员没有将施工方案里的技术措施向施工人员交底，工序交接没有记录，没有交底。
（4）混凝土施工工艺不规范。混凝土进行搅拌施工时，没有严格按照工程施工的标准，出现混凝土加料顺序颠倒、搅拌时间不够、拌合不匀等问题，使得混凝土浇筑的质量差。混凝土浇筑方法不对，一次浇筑超高未设溜槽或串筒，致使混凝土在浇筑时出现离析现象，混凝土浇筑时又振捣不足，致使混凝土出现石子与砂浆分离，石子多的地方出现蜂窝、孔洞，砂浆多的地方强度不足。
（5）混凝土配合比不当。混凝土配合比是决定强度的重要因素之一，其中水灰比的大小直接影响混凝土强度，如用水量、砂率、骨灰比等影响混凝土的各种性能，从而造成强度不足的事故。主要表现在：① 随意配套用配合比。由于该地的自然资源黄砂已很紧缺，实际工程使用的黄砂基本上都是用卵石轧制而成，其颗粒结构与天然砂有很大的差别，并含有相当多的片砂和石粉，与试验室混凝土配合比不一致，从原材料上导致结构开裂，由于材料改变，没有及时向重新实验室申请试配后确定，随意套用配合比，因而造成强度不足事故。③ 用水量加大。较常见的有搅拌机上加水装置计量不准；不扣除砂、石中的含水量；甚至在浇灌地点任意加水等。用水量加大后，使混凝土的水灰比和塌落度增大，造成强度不足事故。③ 水泥用量不足。除了施工工地计量不准外，包装水泥的重量不足屡有发生。而工地上习惯采用以包计量的方法，因此混凝土中水泥用量不足，造成强度偏低。 ④ 砂、石计量不准。较普遍的是计量工具陈旧或维修管理不好，精度不合格。 混凝土配合比不当，计量不准，施工中随意加水，使水灰比增大。
（6）混凝土使用设备状况不良。运送混凝土的车辆不足，致使浇筑时不能连续施工，施工缝又没能进行必要的处理；经常出现混凝土输送泵堵管，维修又不及时；振动棒等震动器材质量不稳定且数量不足，振动器材经常坏或转动无力，无法使用。
（7）原材料质量差。导致原材料质量差的主要原因有水泥的质量问题、砂石质量差、拌合水质量不合格和外加剂质量差等。其一水泥质量不良。水泥实际活性低，水泥安定性不合格。其二骨料（砂、石）质量不良。石子强度低、石子体积稳定性差、石子形状与表面状态不良，砂、石中有机杂质含量高、粉尘含量高，砂中云母含量高；水泥过期或受潮，活性降低。
4 混凝土强度不足质量事故的处理方案、效果
4.1 混凝土强度不足的处理方案
根据实测结果，经设计单位等有关工程技术专家对原结构进行复核验算，处理加固补强方案，根据实际工程中出现质量缺陷部位的具体情况，进行缺陷补强处理。
（1）裂缝：清理墙基面的污垢、松散物体，刷洗干净，用改性环氧化学灌浆液对所有裂缝进行封闭补强。其修复方法可采取切槽嵌补法其方法为：先沿剪力墙两侧裂缝切一条深 30～50mm，上口宽 30～50mm 深的 V 形槽，槽内先用素水泥浆打底，再采用环氧树脂浆液灌缝，剩余部分用环氧胶泥填充压实，表面用 1:1 微膨胀水泥砂浆（掺 5% 放水粉）抹平压实。
（2）麻面（蜂窝）：用钢丝刷清理墙面浮浆（凿除墙面浮浆浮石），并冲洗干净，充分湿润，用 1:2 水泥砂浆抹压平整。
（3）孔洞：将孔洞处不密实的商品混凝土和突出的石子颗粒凿除，直至无空隙为止，要凿成斜形，避免死角，已锈蚀的钢筋应除锈。再将凿好的孔洞用水冲洗，洗刷干净，充分湿润 24 小时后，刷水泥浆一道，用 C50 微膨胀细石商品混凝土浇灌，细石商品混凝土的水灰比控制在 0.5 以内，采用小振捣棒仔细振捣密实。商品混凝土浇灌应超高超宽浇灌，拆模后将多余商品混凝土凿除，或采用喷射商品混凝土施工。
（4）露筋：将外漏钢筋上的商品混凝土残渣、浮浆浮石清除，用钢丝刷刷除锈皮。麻面、孔洞、露筋等修补部位的水泥砂浆及细石商品混凝土均应做好养护，确保砂浆及商品混凝土强度。
（5）加固处理：部分剪力墙和梁的部位由于商品混凝土强度等级不同程度低于设计商品混凝土强度等级 C50 的要求，故需进行加固处理。
剪力墙的加固本工程设计采取的补强加固措施，是结合实测商品混凝土缺陷处及强度较弱（小于 C40）处将剪力墙凿成多条竖向加强带，加强带采用微膨胀商品混凝土，强度等级为 C50，加强带凿断面要清刷干净，并充分湿润 12 小时。浇商品混凝土前，要刷一道水泥浆，商品混凝土要振捣密实。在层顶处设一道加强暗圈梁，以形成整体加强。
楼面梁加固本工程采取的补强加固措施，框架梁在其原梁上面，采用 4φ18φ12@200 植筋将原梁加高 300mm 并在梁头加掖，梁加固筋采用在柱上打孔植筋的办法锚固。施工工艺流程：凿出梁侧下箍筋且外露→在柱上钻孔→植梁底加固筋→焊接梁底加固筋→焊接加固箍筋→支梁加固模板→浇筑及超浇筑梁加固混凝土→拆模→养护→打掉超捣部分混凝土。
4.2 混凝土强度不足质量事故的处理加固处理效果
通过对本工程混凝土强度不足质量事故的检测、分析和处理。按照上述要求补强、加固后，确认整体商品混凝土的强度经计算复核，满足设计要求，承载力满足使用要求，建筑物安全、可靠，该工程加固于 2014 年 5 月完工，并通过验收，投入使用后经 2 年多时间观察，使用状况良好，加固部位未出现异常，完全达到了加固目的。
5 保障混凝土强度不足的预防措施
本次事故是由于商品混凝土质量问题导致，因此要施工工程中应注意加强对商品混凝土质量管理，健全的质量管理体系、施工质量控制和质量检验制度；加强质量意识的学习培训；严格执行养护制度；科学的把握好混凝土的配合比；对原材料的质量把关；规范混凝土施工工艺等措施，来提高商品混凝土的强度。
5.1 工程施工应有相应的技术标准，健全的质量管理体系、施工质量控制和质量检验制度
对施工现场质量管理，要求有相应的技术标准、建立行之有效的质量保证体系、施工质量控制和质量检验制度；混凝土结构工程施工应有施工方案，并应经审核批准。根据现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》的有关规定，对混凝土结构施工现场和施工项目的质量管理体系和质量保证体系提出了要求，施工单位应推行生产控制和合格控制的全过程质量控制。上述要求应能在施工过程中有效运行，施工方案应按程序审批，对涉及结构安全和人身安全的内容，应有明确的规定和相应的措施。
5.2 强化内部管理，加强质量意识的学习培训
强化企业的内部管理，用制度管人，做到各负其责，责任到人，互相配合，打造充满凝聚力的团队；管理人员、混凝土浇筑工加强质量意识的学习培训，应对操作者进行技术教育和交底，从提高操作者业务水平，充分认识到质量的严重性。百年大计，质量先行，企业必须肩负社会责任，才能降低企业的质量风险。
5.3 严格执行养护制度
为了获得质量良好的商品混凝土，施工单位应该编制养护方案并严格执行养护制度。在混凝土品控过程中，养护环节十分重要。养护环节的操作不当使混凝土出现的质量问题在不断地增多。造成这一问题的主要原因是：为了能够更快地完工，极大地缩短了养护时间，从而使混凝土中的胶凝材料水化不充分。从养护开始到养护结束都必须有相应专人负责，无论从主观还是从技术层面养护人员都要对养护有足够的认识。养护方案中应从水源、人员、覆盖、昼夜等多方面进行考虑，分清主次把握细节，加强养护期的督查。对养护所采取的措施及现场养护情况，并对其进行跟踪记录，及时发现存在的问题，从而确保养护的有效性。混凝土结构浇注完成后，先覆盖一层塑料薄膜，用麻袋充分养护能够使混凝土的水化作用充分，强度增长顺利。
5.4 科学地把握好混凝土配合比
工程开工前，一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土，并都要到法定试验机构做级配试验，待级配报告出来后，根据级配做配合比试验（实验室配比），在实际施工时照此执行。但问题就在于级配与现场施工过程中是否相符。根据地区市场原材料情况进行不同配比的试验，以确保在施工过程中配比的及时调整，对实验室配比结合原材料的含水量、含泥量进行施工配合比调整，以确保实验室配比的实际通用性。严格控制混凝土配合比，保证计量准确，混凝土的配合比在砂、石子粒径、级配、含泥量等应符合要求，计量是否准确，严格把握好原材料的质量基础上要有严格地设计。对混凝土的配合比要严格地按照比例来控制，要做到经常性地检查搅拌中的混凝土是否搅拌均匀。若在工程中感觉自身的能力不足以确定混凝土的配合比，必要时要寻求专家的帮助，不能盲目地自行创造。正确选定砂率及混凝土配合比，严格控制水灰比和水泥用量。
5.5 对原材料的质量把关
进场材料的好坏对混凝土的质量有直接影响，因此把握原材料的质量把关就显得尤为重要。除了收料人员外，技术人员、质量人员必须参与材料验收，原材料进场时，材料合格证必须同时送达。所有质量把关人员必须从材料外观上对材料质量进行判断，不合格材料不容许进场。外观质量鉴定通过后，由技术人员在监理监督下取样送检，在材料投入使用前，必须得到复验报告，合格材料方可使用。确保工程使用合格材料，砂、石料应级配良好。
5.6 合理组织混凝土施工工艺并按技术规范要求施工
（1）基层洒水湿润。当浇灌混凝土时，浇筑混凝土前应将基层洒水湿润，基层洒水一方面可减少基层表面过度从混凝土内部吸收水份，以防影响混凝土的正常水化，另一方面可使混凝土底面与基层的结合更加牢固、紧密。
（2）混凝土搅拌。混凝土搅拌应按有关施工工艺标准的要求。在最短时间内按照顺序加料，保证搅拌时间和拌匀；颜色一致，无离析和泌水现象；每工作班不少于二次在搅拌和浇筑地点分别取样检测稠度和坍落度，评定时以浇筑地点的测值为准；随时检查混凝土搅拌时间，延续搅拌不小于规定时间。
（3）混凝土运输。应控制混凝土运至浇筑地点后，时间不宜过长，不离析、不分层，组成成分不发生变化；运送混凝土容器和管道应不吸水、不漏浆。容器和管道在冬季应有保温措施，夏季施工应有隔热措施；泵送混凝土的坍落度大小适宜且稳定。
（4）混凝土浇筑、振捣。针对浇筑对象制定科学的浇筑顺序方案；浇筑混凝土时需避开高温天气，如确需施工，需对砂石进行洒水降温；在浇筑前应检查和控制模板的平整和板缝，防止漏浆现象；对浇灌高度超过 2m 时，应用串筒、或溜槽进行下料控制，以防止离析混凝土振捣严禁撞击钢筋；要保证钢筋保护层厚度和位置正确，在此基础上要加强检验查，钢筋密集时，应适当减小石子的粒径，从而保证混凝土配合比准确和良好的和易性。选择适应的振动器，并确定振捣时间，防止振捣不足、漏振和过振。混凝土振捣时，振动棒应插点合理、均匀，时间适当，尽量避免触动钢筋和预埋件。振动器插点要均匀排列，可采用“行列式”或“交错式”的次序移动，不应混用，以免造成混乱而发生漏振。振动器的操作，要做到“快插慢拔”。每一插点要掌握好振捣时间，过短不易捣实，过长可能引起混凝土产生离析现象。一般每点振捣时间应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。
混凝土在拌制、运输、浇筑等过程中严格按操作规程施工，混凝土搅拌时确保搅拌时间；运输时选用合适的机具并控制好运距，必要时在施工现场进行二次搅拌；混凝土振捣时需全面、均匀、充分，但注意不能过度振捣，以免表面出现浮浆。
5.7 施工过程中，精心组织，精心施工，强化过程控制
坚持“三全控制”（全面质量管理、全过程质量控制、全员参与质量控制），严把“六关”（施工方案关、技术交底关、材料复验关、隐蔽工程检查关、工序验收关、成品保护关）。
5.8 加强混凝土使用设备的管理
平时要加强混凝土使用设备保养，要根据施工情况配足运送混凝土的车辆，保证混凝土浇筑时连续施工，及时处理施工缝；出现混凝土输送泵堵管，要维修及时；振动棒等振动器材质量数量满足施工要求。
6 结束语
商品混凝土具有加快施工进度、减少环境和噪声污染的绿色施工材料等诸多优点，国内外越来越受到广泛应用，造成混凝土强度不足的原因及因素影响有很多，因此只有商品混凝土企业和施工企业掌握混凝土发展规律，找出影响其强度不足的原因，建立行之有效健全的质量管理体系、施工质量控制和质量检验制度，强化质量意识，提高施工人员的技术水平，科学的把握好混凝土的配合比；对原材料的质量把关；规范混凝土施工工艺等各个环节并严格执行规范施工，通过各方共同努力，才能避免出现不合格的强度，保证建筑的安全的要求，有效地提高混凝土结构的质量。
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