混凝土材料性能檢測及其影響因素研究

王惠旭，張淼煒，陳鴻銘，黃驍強，林語桐

（福建省建研工程檢測有限公司，福建 福州 350025）

0 引言

混凝土大多應用在建筑工程的核心部分，如樓房建筑的主體結構，所以混凝土材料性能是否能夠達到標準至關重要，否則會對建筑穩定性、耐久性造成顯著影響。因此施工過程中要注意原材料的把控，應事先進行原材料檢測，合格后再進入施工現場，同時根據工程需求優化配合比，每個環節都要做好控制。除了要注重基礎的原材料砂、水泥、石、水等，還應判斷是否使用摻和料、外加劑，這可以適當提高混凝土性能，有利于增強建筑工程質量。

1 混凝土材料分類與應用

1.1 混凝土材料分類

混凝土屬于流動性的凝膠材料，主要成分有水泥、砂子、石子等，有些建筑工程還會添加適當的摻合料和外加劑，作為建筑行業中的核心材料，混凝土強度與耐久性都是需要重視的指標。由于當下社會發展速度加快，建筑工程的類型也在隨之變化，對于混凝土材料的要求有所提高，因此也誕生出很多不同類型的混凝土材料，每種混凝土都有不同的優勢和特點。如真空混凝土材料、防輻射混凝土材料以及瀝青混凝土材料等，其中真空混凝土主要應用在冷庫等建筑中，而防輻射混凝土更適合電子操作機房。城市道路中會使用結構混凝土與瀝青混凝土，混凝土材料會根據類型劃分具備不同性能，如防水型、耐火型、流動型以及低強度型等，需要根據建筑工程需求進行選擇，發揮出混凝土材料的最大化性能，提高建筑工程質量。

1.2 混凝土材料應用

當前混凝土材料逐漸演變成多樣化的類型，這是為了滿足建筑行業發展需求，因此混凝土材料具備更多性能，如抗凍、抗融化、抗爆、抗腐蝕等，并且在力學性能與耐久性方面得到顯著提高。由此可見新型混凝土的研發，推動了我國建筑行業進步。其次施工過程更加便捷，有利于減少人力資源投入，加上建筑質量提高降低了后續的維護費用，節省部分施工成本。混凝土材料的具體應用要根據建筑形式來決定，如高層建筑、大跨度建筑，層數在25~30之間的樓房，大多會采用強度為36MPa~42MPa的混凝土，因此混凝土強度會隨著樓層高度而增加[1]。

2 混凝土材料性能檢測方法

2.1 混凝土穩定性檢測

在混凝土材料性能檢測開始前，需要注意兩個重要原則：①保證取樣具有代表性，按照要求在不同批次的材料中隨機取樣，這會影響最終的檢測結果是否科學合理。②檢測過程中保證各項條件符合要求，如溫度、濕度，且混凝土的表面應干燥整潔。對于穩定性方面來說，首先通過觀察以最直觀的檢測方法進行判斷，如施工結束后混凝土是否存在漏水等現象，從而及時開展混凝土防水能力檢測，避免影響建筑工程的穩定性。若表面沒有明顯漏水，可以使用NEL法、直流電法，同樣可以分析混凝土的具體性能與密度，檢測結果性能優良、密度大的條件下，混凝土防水性能自然優異。其次要重視混凝土結構位置和尺寸，以樓房建筑為例混凝土現澆板厚度，會對建筑物本身的安全穩定性有顯著影響，若厚度、位置存在偏差就會引發開裂，并且混凝土結構的承載力大大降低。因此要選取相應的技術和設備展開檢測，如無損功能的超聲波檢測法，若該方法無法有效判斷，應采取現場鉆孔檢測進行驗證，從而獲取更加精準的檢測數值，借助檢測人員的專業知識和豐富經驗明確混凝土結構穩定性。

2.2 混凝土原材料檢測

原材料是影響混凝土性能的關鍵因素，所以每一種組成的原材料都要進行檢測分析，判斷用量是否準確，比如混凝土材料配比大多會使用粉煤灰作為摻合料，以此來提高混凝土的黏合度，而外加劑要和水進行稀釋才能發揮效果，并且市場上有太多種類的外加劑品牌，不同品牌的外加劑對于水的用量需求不同，所以原材料配比必須進行合理把控，否則會降低混凝土使用壽命。其次砂也是比較重要的原材料，而砂的粗細、純度都是會影響混凝土質量的因素，如果砂中摻雜殘渣，還會直接降低混凝土粘結度。原材料需要參照國家頒布的GB/T 1596—2017、GB/T 18736—2017等標準進行檢測，如砂檢測要判斷砂中的泥塊含量，從而對配比進行調整，水泥強度應結合水灰比公式進行檢測，不過需要注意水泥強度檢測時間較長，因此必須在施工早期就做好分批檢測。

2.3 混凝土強度檢測

在檢測混凝土強度前需要根據工程特點、環境條件來確定檢測方法，這是為了提高檢測結果的準確性，檢測前要制定科學合理的方案計劃，首先深入施工現場進行環境分析，獲取相關數據進行檢測方案設計，同時判斷檢測計劃的可行性，過程中會遭遇的影響因素等，不斷完善檢測方案確保足夠嚴謹。在混凝土強度檢測中可以采用多種不同方法，應結合建筑工程實際選擇回彈法、鉆芯法或超聲波技術，每種方法都能應對不同的施工條件。回彈法在檢測中需要借助回彈儀器，所以對設備具有較強的依賴性，不過整體檢測數值較為精準，而檢測設備的把控成為關鍵。除此之外要明確具體的衡量標準，可以參考我國混凝土材料強度標準，與檢測數值進行對比即可明確強度差異。

2.4 混凝土抗凍性、抗腐蝕性檢測

對于建筑工程來說混凝土抗凍性至關重要，這會直接影響建筑的質量和使用壽命，抗凍能力差的條件下必然會降低結構性能，所以需要在混凝土材料水飽和狀態開展凍融循環作用測試，分析混凝土材料的具體抗凍性能。檢測過程中應嚴格控制混凝土密實度、孔隙構造等因素，若混凝土孔隙存在封閉，自身的抗凍性能就會較為出色。抗腐蝕性方面主要采取抗硫酸鹽侵蝕試驗，并且要對混凝土的最大干濕循環次數展開測試，從而明確混凝土抗腐蝕性能等級，通過劃分判斷是否符合質量要求。

3 混凝土材料性能影響因素

3.1 材料因素

建筑工程使用壽命與混凝土材料有著密切關系，而混凝土材料的應用就是影響建筑結構強度、耐久性的關鍵因素，如果原材料使用不當很容易引發混凝土碳化等質量問題。其次混凝土性能大多體現在與其原材料的比例，因此在配比過程中必須關注會直接影響混凝土性能的原材料，如水泥等級、外加劑、骨料粒徑，從根本上提高混凝土材料綜合性能。例如增加水灰比就能適當提高混凝土強度，在被配比前應做好水灰比測定，以此來達到混凝土材料性能要求。水泥是混凝土材料中必不可少的部分，而水泥對與混凝土性能影響顯著，包括水泥中的礦物組成、水泥地細度等，如果提高水泥細度混凝土的水化率也會隨之增加，導致混凝土前期增長速度加快，但并不會影響后期強度，所以無法通過改變水泥細度提高混凝土性能[2]。在施工中應從其他方面入手，如調整水泥類型、級配，都能適當優化混凝土性能和強度，除此之外配比中嚴格控制粉煤灰用量，同時根據實際情況提高砂率，外加劑的使用不能超過水泥的5%，且質量要通過嚴格檢測。

3.2 環境因素

對于混凝土的性能來說環境因素同樣要加強把控，如大氣環境、水環境、土壤環境等，若混凝土材料沾染具有腐蝕性的雜質，就會對混凝土本身性能造成影響，因此混凝土性能會隨著環境變化而改變。當下施工單位應重視環境因素控制，包括溫度、濕度等，以此來提高混凝土材料的耐久性，強化建筑工程的使用壽命。例如在不同天氣條件下進行混凝土拌合，天氣炎熱時往往需要更多水分，可以按照拌合物溫度每上升10℃的標準，1m3增加7kg的水。相反在冬季施工中混凝土澆筑后必須要進行加溫處理，避免拌合物凍結、凝結過緩，必要的條件下采取蒸汽或電熱加溫。

3.3 攪拌時間

混凝土攪拌也是非常關鍵的環節，一般在原材料配比結合后開始，攪拌時間與混凝土性能存在密切關聯，并且攪拌時可能會出現水分蒸發、水泥水化等現象，雖然攪拌時間少能夠控制混凝土拌合物坍落度低的問題，但不能減少攪拌時間必須嚴格按照要求進行，否則會導致攪拌時間過短而無法充分融和。不過長時間攪拌同樣會影響混凝土質量，所以應控制好混凝土的攪拌時間，根據環境條件適當調整。在不同季節時攪拌時間應該合理改進，如夏季攪拌時間應大于120s，而冬季攪拌時間則不能低于150s，通過優化攪拌時間混凝土材料的性能將會得到充分發揮。

3.4 施工過程

在施工過程中有很多突發性因素，會對混凝土材料性能造成影響，例如個別項目的位置、尺寸、標高存在偏差，導致混凝土是施工后變形，或存在接縫不嚴密造成漏漿等問題。因此施工過程中往往需要嚴格控制各個環節，包括檢查混凝土材料是否符合質量要求，混凝土配比成分是否科學合理，運輸過程中是否采用專業車輛持續攪拌。另外混凝土振搗、澆筑等操作，必須要嚴格按照施工工藝開展，保證振搗均勻、到位，否則澆筑后將會出現裂縫、孔洞等質量問題，同時施工前注意做好混凝土材料坍落度試驗，若施工中坍落度過大也會對建筑質量造成負面影響。澆筑結束后必須等待一定時間，在混凝土強度條件符合標準要求時再進行拆模處理，避免過早拆模對混凝土結構造成破壞。

3.5 養護管理

混凝土施工需要做好養護管理，這也是以往最容易忽略的環節，由于養護溫度、養護時間沒能合理控制，最終對混凝土硬化度、強度造成影響，促使混凝土結構使用壽命降低。混凝土養護屬于多因素影響的綜合性問題，大多會分為內養護和外養護兩個方面，主要在早期硬化階段提供充足水分，或采取其他覆蓋物保證濕潤度，減少混凝土表面水分不足造成裂縫現象。通過相關研究混凝土強度性能與養護管理存在密切關聯，施工結束后必須要連續不斷進行養護，才能達到預期的強度標準，相反缺乏養護管理混凝土表面出現干燥，隨著時間推移出現強度倒縮，引發各類質量問題。在養護過程中溫度與濕度是兩個關鍵因素，必須采取有效措施防止水分快速流失，除此之外也可以使用養護劑避免水分蒸發，不過相比麻布覆蓋等方法效果不夠明顯，無法有效減少水分流失。

4 混凝土材料發展前景與性能檢測建議

4.1 混凝土材料發展前景

現階段建筑工程中使用的混凝土材料，是以商品混凝土為主，借助現代高科技設備制作而成可直接出售，建筑單位通過購買節省施工周期。商品混凝土也被稱之為預拌混凝土，簡單來說是通過提前配比，全面保證混凝土材料的質量，并將混凝土拌合物直接出售為建筑施工單位，運輸到施工現場即可展開施工，無論原材料選擇、配合比設計還是使用其他外加劑，都會在廠家統一完成，最后運輸到施工單位指定的攪拌站進行管理。由此可見混凝土逐漸由粗放型生產，轉變為集約化、大規模生產轉變，并且實現了專業化、商品化目標，這也是建筑行業中的一大突破。在質量方面相比傳統普通混凝土，商品混凝土從原材料到生產過程都會經過嚴格控制管理，每道工序、材料使用都會進行科學計算和檢驗，因此質量上能夠得到充分保障。嚴格來說商品混凝土是借助現代化工藝設備生產，與傳統混凝土材料存在一定差異，無論質量還是成本都具有明顯的使用優勢[3]。

4.2 混凝土材料性能檢測建議

為了提高建筑施工中的混凝土材料性能并保障工程整體質量，應提前制定性能檢測方案，規避檢測過程中的影響因素，從而合理判斷混凝土材料性能。例如提前明確混凝土材料中的水泥強度、砂子含泥量以及石子粒徑大小等，同時根據工程需求明確檢測指標，由專業的檢測人員負責按照標準對比分析。利用檢測結果優化完善混凝土配方、原材料用量等，同時加強施工場地環境檢測，檢測過程中做好數據記錄，發揮出混凝土材料的最大化性能。其次檢測過程中要控制好人為因素造成的負面影響，所以必須提高檢測人員的專業性，杜絕檢測過程中錯漏，肩負起自身的責任，維護好建筑工程質量。

5 結語

混凝土屬于建筑施工中的核心材料，通過不斷研發混凝土呈現出重量小、性能強度高等特點，并且可以回收加工利用具有較強的環保性能。在建筑工程中想要發揮出混凝土材料的性能，必須要在施工前進行大量試驗檢測，包括混凝土材料的耐腐蝕性能、抗裂性能等，不斷優化混凝土配比結構，從而提高施工質量與效果。除此之外注意采用切實可行的技術措施，減少各類影響混凝土性能的因素出現，如外界條件中的溫度、濕度，嚴格把控從根本上杜絕不良問題，切實提高混凝土材料的性能。由于現代建筑工程對于質量有著較高要求，所以施工中必須對材料展開綜合考量，為我國城市發展建設提供支持。