摘要：对廊涿高速公路跨京广铁路、107国道大桥钻孔灌注桩C30混凝土和现浇箱梁C55混凝土两个不同施工阶段的28天混凝土试件抗压强度情况的根源进行统计与分析，阐述施工、养护条件等因素对混凝土试件抗压强度结果的影响及防治措施。
关键词：混凝土试件强度影响因素分析
一、前言
统计表明，水泥混凝土已成为当代用量最多的人造材料。因其原料易得，成本低廉，施工方便，耐久性好，在当前桥梁和工业民用建筑中得到广泛应用。但又因硬化后的水泥混凝土结构的不可重塑性，一旦混凝土强度不能满足设计要求，返工处理将浪费很大的人力、物力，并造出不良的社会影响。水泥混凝土结构在施工完成后的实体强度很难直接得到，工程中通常采用混凝土立方体试件标准养护28天的抗压强度来予以反映，但由于施工、制件、养护、试验操作等诸多因素的影响，在实际施工过程中同强度等级、同配比、同施工条件下的不同批次混凝土试件的强度却往往偏差很大，甚至还有很多同一组混凝土试件不同个体之间的强度偏差也超过规范的要求，强度达不到设计要求的情况也偶有发生。
二、混凝土试件28天抗压强度结果统计汇总
廊涿高速跨京广铁路、107国道大桥工程前期钻孔灌注桩混凝土均使用了商品混凝土，后期箱梁采用了自拌混凝土。对本工程某一时间段的24棵灌注桩总计72组和15片预制箱梁共计60组混凝土试件28天的抗压强度进行统计。
三、原因分析
统计结果表明，处于工程初期施工的灌注桩，由于对现场施工、混凝土拌合站以及试验室等管理还不太规范，虽然混凝土设计强度并不高,但是均方差和变异系数却都很大,极差甚至达到15.4MPa，混凝土强度浮动范围较大,混凝土强度总体稳定性较差。为此混凝土立方体试件抗压强度结果影响的因素主要有以下几个方面：
3.1试件制做不规范。
3.1.1取料不具有代表性：混凝土拌合物取样后不进行人工翻拌，直接装入试模中，混凝土拌合物在入模前已离析。
3.1.2入模方法不当：对于坍落度小于70mm的混凝土拌合物不采用振实台，对于坍落度大于70mm的混凝土多数一次性装满试模，且插捣次数和方法都不符合规范要求，致使混凝土试件捣固不密实或插捣次数过多导致混凝土离析。
3.1.3混凝土试件制作完成后在混凝土拌合物临近终凝前没进行二次抹平，致使砼试件不规则或试件高度偏低。
3.1.4混凝土试模质量差、变形大，但没有及时更换和调整，在操作时试模固定不紧，致使制取的混凝土试件两受压面不平行，使混凝土试件的受力状态发生改变，影响混凝土试件的抗压强度。
3.1.5拆模时间太早造成试件缺角少棱。
3.2不按设计配合比施工
3.2.1混凝土搅拌机计量设备未标定或在出现异常情况时未能及时发现和处理，致使计量设备不准确，使配合比中各种材料的掺配比例得以改变。
3.2.2出于利益的驱使拌合站往往私自减少水泥用量或用粉煤灰、矿渣粉等掺合料代替部分水泥；减少外加剂用量通过增加用水量调节混凝土状态；更换外加剂厂家和品种等，致使混凝土强度降低。
3.2.3拌和站不能做到在每次混凝土拌合前测定砂石材料的实际含水量或测定的含水量没有代表性，计算选用的含水量与砂石材料实际含水量不一致，无形中改变了混凝土水灰比，特别是在雨后，砂石带入混凝土的水量大幅增加，将对混凝土强度产生较大影响；
3.2.4不同标号、不同配合比的混凝土所用原材料规格和掺配比例都不一致，交叉施工时，砂石材料往往清仓不彻底导致混料，使混凝土中材料规格和掺配比例发生改变。
3.3盲目按设计配合比施工：在砼配合比设计时为保证级配稳定，粗集料通常由两到三种规格的集料按适当的比例掺配而成，但在实际施工中所使用的各种碎石往往与当初做配合比的材料规格有较大出入，粗集料级配将不能满足规范的要求，将对混凝土性能和强度造出一定影响；
3.4试件制作过程中弄虚作假：为达到试件强度合格的目的，在试件制作过程中人为的掺入水泥或粗骨料，混凝土试件强度虽然满足设计要求，但混凝土实体质量到底如何却很难确定,容易造成工程质量隐患。
3.5原材料质量不稳定：不同批次的砂石材料的规格和质量变化较大；甚至不同批次的水泥强度有时也较大差异，导致混凝土质量有较大波动。
3.6混凝土离析：拌合站为单纯的追求产量，搅拌时间不满足要求，搅拌出的混凝土均匀性较差；且部分罐车在混凝土运输过程中不转动，特别在路况较差时，车辆颠簸致使混凝土中砂浆和骨料出现分层，混凝土坍落度较大时更为明显。
3.7养护条件达不到要求：混凝土试件制作完成后大都直接露天堆放在工地现场，且混凝土试件拆模后有时候也不能及时转移到标准养护室；部分标养室温湿度条件不能满足规范要求，有时在标养室温湿度出现异常时也未能及时发现和处理，养护条件与标准养护相去甚远，导致混凝土试件强度代表性较差。
3.8试验操作不规范：部分工地试验室检测人员没经过专业培训，操作不规范，加载速率不能满足规程要求；另外，大多试验室在试验前不检查试件的实际外观尺寸，承压面积直接按试模的公称尺寸来计算；试验时试件放置位置不正确，不能保证试件轴心受压。
3.9压力试验机不准确：部分试验室压力试验机未经过标定或在使用过程中出现异常未能及时发现，压力试验机示值不准确，造出混凝土抗压强度结果失真。
四、解决途径
为规范混凝土试件管理，增强混凝土抗压强度试件的代表性，提高混凝土试件抗压强度的稳定性和合格率，保证工程实体质量，应重点加强以下几个方面的控制：
4.1规范混凝土试件的制作
现场混凝土抗压强度试件制作应由经过专门培训的固定人员进行。混凝土试件成型前，应仔细检查试模的尺寸和装配质量，不符合要求的试模不得使用。混凝土样品应从三处以上的不同部位抽取大致相同份量的代表性样品，其总数量应不少于制件所需数量的1.5倍，然后人工用铁锹进行翻拌至均匀，根据混凝土的坍落度大小严格按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中T0551规定的方法制作成型。初步成型后的混凝土应稍高于试模并初次抹平，待试件收浆后，再次用抹刀将试件仔细抹平，并保证混凝土面和试模边缘的高低差不超过0.5mm。根据实际气温情况确定适当的拆模时间，宁晚勿早，不要因拆模过早而导致试件缺棱掉角。
加强对试件制作的监管力度，杜绝敷衍了事和弄虚作假的现象出现，使混凝土抗压强度试验结果能真正反映混凝土结构的实体质量。
4.2加强试验室管理
试验人员在混凝土立方体抗压强度试验前应先对试件进行符合性检查（蜂窝、麻面和缺棱掉角现象），测量试件受压面实际尺寸和垂直度，对于不符合要求的试件要剔除；试验时试件受压方向应与振捣方向垂直，避免因受压面不平整使试件提前破坏；试验中加荷速度，要严格按规程要求的加荷速度进行，同一批试件应该由同一人操作试验机；对非标准试件应正确进行换算。
定期对压力试验机进行标定，并加强日常保养，使用前应检查仪器工作是否正常，使用后按要求填写仪器使用记录，当发现仪器工作或示值有异常时，应及时通知试验室负责人并查找原因，确保压力试验机的示值能真实反映混凝土抗压试件的强度。
4.3规范施工管理
应加大对原材料的控制力度，施工前应做好原材料的调查。水泥的强度直接影响混凝土的质量，水泥强度的上下波动，混凝土的强度也会发生相应的变化，因此，选择规模大、信誉好、质量稳定的大厂家生产的水泥，是保证混凝土强度的基础；应重点控制黄砂的细度模数和含泥量，砂子太细或含泥过多，不仅影响混凝土的强度，而且影响混凝土抗冻性、抗渗性和耐久性。因此,混凝土最好采用中粗砂,且保证含泥量和有机质的含量满足规范要求；碎石主要控制好级配、针片状含量和压碎值，确保碎石级配连续。
在施工过程中使用的原材料应与配合比设计时保持一致，保证原材料的稳定性，并严格按配合比给定的各种材料的掺配比例施工。当由于特殊原因，原材料规格确有较大变化时（主要指碎石，当水泥品种发生变化时应重新进行配合比设计），应及时通知试验室试验，根据实际情况及时调整，以保证拌制的混凝土满足设计及规范要求。水灰比的大小直接决定混凝土强度，当混凝土状态不能满足施工要求时，应在保证水灰比不变的前提下通过改变水泥浆数量或提高外加剂掺量来予以实现，绝对不允许单纯通过加水来增加混凝土的流动性。每次混凝土施工前应取有代表性试样测定砂石材料的含水量，当遇雨或砂石材料含水量有较大变化时，应加大测定频率，保证计算选用的砂石材料含水量与实际基本一致。
混凝土搅拌机计量装置应定期标定，以保证其准确性。为保证混凝土拌合物的均匀性，混凝土搅拌时间不能过短，自全部材料装入搅拌机至开始出料的最短搅拌时间应参照搅拌设备出厂说明书的规定，并经试验确定。搅拌时间也不宜过长，以混凝土搅拌均匀为度，以免影响搅拌机的工作效率。混凝土罐车在混凝土运输过程中应始终保持转动，以免混凝土在运输过程中产生离析。
4.4加强混凝土试件制作后的养护
混凝土结构的强度是通过混凝土立方体试件标准养护28天的抗压强度来反映的。混凝土养护阶段的温湿度条件对混凝土强度的增长有很大影响，温度高则混凝土强度增长速度快，反之则慢。如果养护过程中环境湿度达不到要求也会影响混凝土强度的形成。所以，当混凝土试件养护条件与标准养护条件相差较大时，混凝土试件的抗压强度也会与标养试件有较大差别，混凝土立方体抗压试件的强度也就不能真正反映混凝土结构的实体质量。另外，混凝土的初期养护条件对混凝土的早期强度以至28天强度都有较大影响，特别是在冬季，如果混凝土试件拆模前的温湿度条件得不到保证，即使后期移入标准养护室养护，混凝土试件抗压强度也会有较大幅度降低甚至会超过5MPa。
所以，在混凝土结构施工中，应确保混凝土立方体抗压试件的养护条件满足规范要求。比较规范的做法是：试件成型后，应用湿布覆盖表面，在室温20±5℃，相对湿度大于50%环境条件下静放一到两昼夜，然后拆模做外观检查，对有缺陷的试件予以剔出或加以修补。将完好的混凝土试件移入能控制温度20±2℃，相对湿度大于95%的标准养护室内养护。当无标准养护室时，也可将试件放入温度20±2℃的不流动的饱和石灰水中养护。
五、对使用商品混凝土的几点建议
5.1商品混凝土拌合站选用时，应结合现场考察和以往工程调查，选用那些规模大、信誉好、质量稳定、运输能力强且距工地较近的拌合站；
5.2应选用至少两到三家，以免因供应问题影响施工，但应以一家为主，避免反复交叉使用，以保证混凝土质量的稳定；
5.3配合比设计时应尽量使用拌合站现有的原材料，并考虑可操作性；
5.4混凝土施工过程中应派专门人员驻站，保证按批复的配合比施工；
5.5外加剂、水泥等重要原材料宜采用甲方供应的方式，以免拌合站偷梁换柱；
5.6价格合理，过低的价格不可能有好的商品；
六、结束语
在混凝土结构施工中，混凝土施工质量以及混凝土立方体试件抗压强度试验结果影响因素众多，且有许多不确定因素。但是，只要各方共同努力，思想上高度重视，管理上措施到位，按要求生产，按规范施工，把握好每一个环节，混凝土的质量还是有保证的。在以后的施工中，参建各方应从源头抓起，保证原材料质量，按配合比施工，加强混凝土拌合，提高混凝土施工质量的稳定性；进一步加强对混凝土试件的制作和养护，规范试验操作，使混凝土试件结果能真正反映混凝土结构的实体质量，使混凝土结构施工质量得到切实提高。
主要参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000），人民交通出版社，北京，2000年
[2]《公路工程国内招标文件范本》（2003年版），人民交通出版社，北京，2003年
[3]《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JGJE30-2005），人民交通出版社，北京，2005年
