一起混凝土質(zhì)量事故的分析

張建勇，朱志敏，張峰，常景春

（1. 山東濱州青龍山水泥有限公司， 山東 濱州 256600；2. 遼寧宏峰商品混凝土有限公司， 遼寧 沈陽 050051）

1 引言

近年來，預(yù)拌混凝土雖然得到了快速發(fā)展，但少數(shù)工程仍采用現(xiàn)場攪拌混凝土施工。目前，天然黃砂資源匱乏，國家對砂、石等礦山資源管控日趨嚴(yán)格，部分地區(qū)建筑市場砂、石等材料質(zhì)量參差不齊，甚至將劣質(zhì)材料應(yīng)用于混凝土中，造成混凝土質(zhì)量問題層出不窮。本文以“A 工程”為例，對工程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題作一簡要分析和介紹，以期點明現(xiàn)場攪拌混凝土的缺陷，倡導(dǎo)預(yù)拌混凝土的發(fā)展。

2 工程簡介

“A 工程”是山東某地一棟多層建筑樓房，樓體主框架設(shè)計為 C30 混凝土，門、窗構(gòu)造柱設(shè)計為 C20 混凝土，C30混凝土采用的是預(yù)拌混凝土，C20 混凝土采用的是現(xiàn)場攪拌混凝土，C30、C20 混凝土配合比為同一家質(zhì)檢部門出具，施工單位分兩家，一家負(fù)責(zé)預(yù)拌混凝土的施工澆筑及養(yǎng)護，另一家負(fù)責(zé)現(xiàn)場混凝土的配料、攪拌、澆筑及養(yǎng)護，工程施工日期在 6 月份。

3 工程質(zhì)量問題

“A 工程”混凝土施工結(jié)束，在工程驗收時發(fā)現(xiàn)，樓體主框架 C30 混凝土質(zhì)量良好，外觀顏色呈深灰色，測定強度值均在 37.3MPa 以上。但是樓體構(gòu)造柱 C20 混凝土出現(xiàn)不合格現(xiàn)象，外觀顏色呈灰白色，測定強度值在 12.0～20MPa 之間。問題發(fā)生后，工程建設(shè)甲方請我們幫助查找構(gòu)造柱 C20混凝土強度降低的事故原因。

4 事故原因分析

4.1 現(xiàn)場質(zhì)量情況

工程師到現(xiàn)場進行了實地查看，從表觀上看，主框架C30 混凝土表面光滑，顏色呈深灰色，但構(gòu)造柱 C20 混凝土表面較粗糙，顏色呈灰白色，用回彈儀測定強度時：C30 混凝土碳化深度為 1.0cm 左右，強度均在 37.0MPa 以上；C20混凝土碳化深度為 4.0cm 左右，強度在 12.0～18.5MPa 之間。

4.2 原因分析

4.2.1 原材料、配比情況

據(jù)工程施工方技術(shù)人員介紹，構(gòu)造柱 C20 混凝土是按質(zhì)檢部門出具配比，現(xiàn)場拌制而成的。施工日期在 6 月初，當(dāng)時因混凝土和易性差，在澆筑時施工比較難。C20 混凝土施工設(shè)計配比見表 1。

表 1 C20 混凝土設(shè)計配比 kg/m3

工地現(xiàn)場情況：

① 混凝土攪拌機：采用的是回轉(zhuǎn)式攪拌機，攪拌機一旁懸掛著一標(biāo)牌明示著 C20 混凝土配比，標(biāo)牌明示的配比與表1設(shè)計的配比一致。

② 配料計量：砂、石、水泥配入量以人工用小鐵車按容積控制，加水量通過人工控制水閥的開啟時間掌握。

③ 工地現(xiàn)場還存放有大量砂、石材料，水泥散裝罐中尚有水泥 20 余噸，工程師對各種材料進行了取樣，以備回公司進行模擬試驗分析。

在進行現(xiàn)場取樣的同時，工程師與工程施工工人進行了交流溝通，力圖了解當(dāng)時混凝土的配制、澆筑施工以及養(yǎng)護等情況，得到的答復(fù)是：混凝土配比是按標(biāo)牌上的配比表執(zhí)行的，澆筑振搗是按規(guī)范規(guī)定進行的，混凝土養(yǎng)護為帶模養(yǎng)護20 小時后拆模，再繼續(xù)灑水養(yǎng)護 3～5 天。以上情況只能是施工方單方面的介紹，無法得到有效驗證。

4.2.2 材料檢測、模擬實驗

針對發(fā)生的問題，工程師決定從原材料質(zhì)量檢測、混凝土配比模擬實驗等方面入手，查找問題發(fā)生的原因。

4.2.2.1 原材料質(zhì)量檢測

工地樣品取回后，送到了山東濱州青龍山水泥有限公司混凝土試驗室，從表觀質(zhì)量看，石子質(zhì)量較好，無論是粒形還是含泥量等都不存在問題，自來水用的是飲用水也無問題，重點對水泥和黃砂樣品進行了檢測，兩種材料的檢測結(jié)果分別見表 2、表 3。

表 2 的檢測結(jié)果說明 P·C32.5 水泥質(zhì)量合格，但標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較大。表 3 的檢測結(jié)果說明，黃砂的泥塊含量低，細(xì)度模數(shù)適中，但含泥量嚴(yán)重超標(biāo)。

表 2 水泥物理性能檢測結(jié)果

表 3 黃砂水分、含泥量、泥塊含量、細(xì)度模數(shù)檢測結(jié)果

4.2.2.2 模擬實驗

采用工地取來的樣品材料，按表 1 設(shè)計配比進行模擬試驗時發(fā)現(xiàn)，新拌混凝土非常干燥，無流動性可言，據(jù)此可判定，該工程實際執(zhí)行的配合比與質(zhì)檢部門出具的表 1 設(shè)計的配比不一致，因為按表 1 設(shè)計配比拌制的混凝土根本無法施工。

澆筑有布筋結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱混凝土?xí)r，混凝土的坍落度要保持在 110mm 左右方能便于施工。據(jù)此，我們利用工地材料，采用表 1 設(shè)計的配比，采取提高加水量調(diào)整混凝土坍落度至 110mm 左右的辦法，模擬工地實際配比情況，通過多次試配，最終得出表 4 的配比能夠?qū)崿F(xiàn)新拌混凝土坍落度為105mm 的結(jié)果。

表 4 混凝土配比

也就是說工程構(gòu)造柱 C20 混凝土在工地現(xiàn)場拌制時，實際執(zhí)行的配比應(yīng)與表 4 的配比相近，把表 4 配比中外加水量71kg 換算為內(nèi)加水量時，則混凝土配比變?yōu)槿绫?5 配比。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下，表 5 配比混凝土的 28d 強度為16.8MPa。

表 5 混凝土配比 kg/m3

4.2.3 C20 混凝土強度降低的原因

構(gòu)造柱 C20 混凝土的澆筑、養(yǎng)護情況，只能通過工地施工人員的介紹進行了解，真實情況難以考證。為了查驗混凝土的澆筑情況，我們選擇了 3 條構(gòu)造柱，分別從構(gòu)造柱的上、中、下部位進行破壞性剖面查驗，從剖面情況看，砂、石及漿體的分布較為均勻，但氣孔較多，說明混凝土澆筑時的和易性較差或存在欠振現(xiàn)象。另外，C20 混凝土碳化深度達到 4mm，表觀顏色普遍呈灰白色，3 條進行剖面處理的構(gòu)造柱內(nèi)部顏色呈淺灰色，可以推定澆筑后混凝土的養(yǎng)護工作做得也不夠好。

通過對原材料的檢測、配比模擬試驗以及混凝土澆筑施工、養(yǎng)護等情況的追溯分析，可以斷定：C20混凝土強度大幅度降低的主要原因是工程施工配合比出現(xiàn)了問題，次要原因是混凝土的澆筑施工以及養(yǎng)護不夠規(guī)范。

4.3 關(guān)于配合比的問題

質(zhì)檢部門在給建設(shè)工程出具混凝土配合比時，是采用工地所送樣品進行試配，最后根據(jù)試配結(jié)果出具工程施工配合比。但目前的實際狀況是：工地所送樣品一般不能代表實際施工時所用材料質(zhì)量真實水平，并且不同時期進入工地的砂、石等材料質(zhì)量波動較大，如此，會造成質(zhì)檢部門出具的配合比不能得到真正落實。

就本工程質(zhì)檢部門出具的 C20 混凝土配比而言，單方混凝土水泥用量為 358kg，其配入量已足夠，但配比中用水量為 160kg，用工地現(xiàn)場材料拌制混凝土?xí)r，出現(xiàn)新拌混凝土無工作性可言，為了便于施工，工人不得不采取加大混凝土用水量的辦法調(diào)整混凝土的流動性能，混凝土的配比也就由表 1設(shè)計配比變成了實際執(zhí)行配比。

C20 混凝土表 1 設(shè)計配比的水灰比為 0.45，而表 5 為0.64，水灰比由 0.45 增加到 0.65 ，混凝土強度自然會大幅度降低（我們的統(tǒng)計結(jié)果是：在保持水泥用量不變，砂、石配比微調(diào)的條件下，水灰比每增加 0.1%，混凝土強度降低20%～30%）。同時， 表 1 設(shè)計配比中單方混凝土 P·C32.5 水泥用量為 357kg ，表 5 為 347kg ，兩者相比，表 5 配比中單方混凝土水泥用量降低了 10kg，也會造成混凝土強度降低。

造成混凝土配比用水量增大的主要因素有：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度變大，砂、石含泥量超標(biāo)，砂的細(xì)度模數(shù)過小或級配不合理等，其中水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度和砂的含泥量是最易發(fā)生變化的因素，也是此次事故發(fā)生的關(guān)鍵因素。

結(jié)合本案例我們選用優(yōu)質(zhì)材料，對質(zhì)檢部門出具的表 1配比進行了模擬驗證，所用材料的幾項質(zhì)量指標(biāo)為：P·C32.5水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度 28.00%；黃砂含泥量、泥塊含量分別為 3.5%、0.8%；細(xì)度模數(shù)為 2.9；用工地采集的石子。混凝土的工作性能及強度結(jié)果見表 6。

表 6 混凝土的工作性能及強度

通過模擬驗證說明，采用優(yōu)質(zhì)原材料時，質(zhì)檢部門出具的C20 混凝土不存在問題，只是由于工地材料質(zhì)量變差，致使C20 混凝土設(shè)計配比無施工操作性可言，從而造成樓體構(gòu)造柱混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問題。

5 結(jié)束語

（1）現(xiàn)場攪拌混凝土的施工中，因工地原材料質(zhì)量波動，極易造成工程設(shè)計配合比與實際施工配比不符，從而引發(fā)混凝土質(zhì)量問題。

（2）配合比設(shè)計部門出具配合比時，應(yīng)充分考慮工程施工過程中原材料變化（特別是 P·C32.5 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度偏高，黃砂含泥量超標(biāo)等問題）引起的混凝土質(zhì)量波動，建議在出具混凝土配合比時，最好附有相關(guān)說明。

（3）現(xiàn)場攪拌混凝土難以保證混凝土質(zhì)量，工程建設(shè)應(yīng)優(yōu)選預(yù)拌混凝土。