第七章混凝土檢測技術(shù)

建筑工程施工試驗(yàn)與檢測第二篇常用建筑材料質(zhì)量檢驗(yàn)與評定第七章混凝土第一節(jié)概述正在施工的秦山核電站混凝土由膠凝材料、細(xì)骨料、粗骨料、水以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材——砼。普通混凝土由水泥、砂、石子、水以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過水泥凝結(jié)硬化后形成的、干體積密度為1950~2800kg/m3，具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材。又稱為水泥混凝土，簡稱為“混凝土”。一、混凝土的分類按膠凝材料分水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、瀝青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸漬混凝土等。按體積密度分重混凝土ρ0＞2800kg/m3。普通混凝土ρ0＝1950～2800kg/m3。輕混凝土ρ0＜1950kg/m3。按用途分結(jié)構(gòu)混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大體積混凝土、防輻射混凝土等。按生產(chǎn)和施工工藝分預(yù)拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、離心混凝土、等。按強(qiáng)度分普通混凝土＜C60。高強(qiáng)混凝土≥C60。超高強(qiáng)混凝土≥100MPa。按坍落度分干硬性混凝土坍落度小于10mm塑性混凝土坍落度10~90mm流動性混凝土坍落度100~150mm大流動性混凝土坍落度大于160mm按配筋情況分素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼纖維混凝土等?；炷恋奶攸c(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1）地方材料占80%以上，原材料易得且成本低。2）易于加工成型：凝結(jié)前具有良好的可塑性，可以按工程結(jié)構(gòu)的要求澆筑成各種形狀和任意尺寸的結(jié)構(gòu)或預(yù)制構(gòu)件。3）匹配性好：與鋼筋有牢固的粘結(jié)力，復(fù)合成鋼筋混凝土能大大擴(kuò)展了混凝土的應(yīng)用范圍。4）可調(diào)整性強(qiáng)：可根據(jù)不同要求，通過調(diào)整配比配制出不同性質(zhì)的混凝土。5）硬化后有高的力學(xué)強(qiáng)度（抗壓強(qiáng)度可達(dá)120MPa)和良好的耐久性。維修費(fèi)少。6）可充分利于工業(yè)廢料作骨料或摻和料，有利于環(huán)境保護(hù)。缺點(diǎn)抗拉強(qiáng)度低（約為抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20）、變形性能差；導(dǎo)熱系數(shù)大〔約為1.8W/（m·K）〕；體積密度大（約為2400kg/m3左右）；硬化較緩慢。改性：采用輕質(zhì)骨料可顯著降低混凝土的自重，提高比強(qiáng)度；摻入纖維或聚合物，可提高抗拉強(qiáng)度，大大降低混凝土的脆性；摻入減水劑、早強(qiáng)劑等外加劑，可顯著縮短硬化周期，改善力學(xué)性能?；炷恋慕Y(jié)構(gòu)混凝土的結(jié)構(gòu)水泥+水→水泥漿+砂→水泥砂漿+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土組成材料的作用混凝土體積構(gòu)成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。組成材料硬化前硬化后水泥+水潤滑作用膠結(jié)作用砂+石子填充作用骨架作用二、混凝土技術(shù)的發(fā)展普通混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土高強(qiáng)混凝土（HSC):強(qiáng)度等級C60以上的混凝土，C100以上稱為超高強(qiáng)混凝土。意義：采用HSC可減少結(jié)構(gòu)斷面尺寸、減輕自重、降低材料用量、提高抗震能力。C60代替C30可減少40%左右混凝土，39%鋼材，降低工程造價25%~35%組成：水泥、砂、石、化學(xué)外加劑、礦物摻合料和水應(yīng)用：高層、超高層建筑、大型橋梁輕混凝土：體積密度＜1900kg/m3,有輕骨料混凝土、大孔混凝土、多孔混凝土特點(diǎn)：質(zhì)輕、熱工性能好、力學(xué)性能好、耐火、抗?jié)B、抗凍、易于加工。輕骨料混凝土：骨料：粉煤灰、陶粒、煤矸石、膨脹礦渣等用途：高層、多層建筑、抗震、耐火等級要求高、節(jié)能建筑、舊建筑加層等大孔混凝土：無砂混凝土，水泥漿不填滿粗骨料空隙。特點(diǎn)：熱導(dǎo)率小，吸濕性小、收縮小、成本低應(yīng)用：墻體用小型空心砌塊各種板材、市政工程多孔混凝土：不用粗骨料孔隙率85%用于公民建筑的保溫工程中高性能混凝土（HPC）以耐久性和混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展的基本要求發(fā)展的新一代混凝土高強(qiáng)度混凝土的缺點(diǎn)：脆、易開裂和突然破壞流動性差、可泵性、均勻性差水泥用量大耐久性差HPC比HSC不一定強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度而是優(yōu)良的綜合性能，尤其是耐久性安全使用壽命＞500年HPC技術(shù)：摻礦物摻合料，減少水泥用量采用高效外加劑優(yōu)選骨料加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)用于高層、大跨度、大荷載等特殊條件和嚴(yán)酷環(huán)境中1、和易性

混凝土拌合物便于施工操作，能夠達(dá)到結(jié)構(gòu)均勻、成型密實(shí)的性能。和易性主要包括流動性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流動性易達(dá)結(jié)構(gòu)均勻易成型密實(shí)好好在本身自重或施工機(jī)械振搗作用下，能產(chǎn)生流動并且均勻密實(shí)地填滿模板的性能。各組成材料之間具有一定的內(nèi)聚力，在運(yùn)輸和澆注過程中不致產(chǎn)生離析和分層現(xiàn)象的性質(zhì)。具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，在施工過程中不致發(fā)生泌水現(xiàn)象的性質(zhì)。保證混凝土硬化后的質(zhì)量三、混凝土拌合物的性能離析和泌水

離析是指新拌混凝土成分的析出，導(dǎo)致形成不均勻的拌合物。泌水是指在混凝土澆注后，但尚未凝結(jié)前，拌合物中的水向上層遷移而富集的現(xiàn)象。定量測定拌合物的流動性、輔以直觀經(jīng)驗(yàn)評定粘聚性和保水性。

1.坍落度法測定混凝土拌合物在自重作用下產(chǎn)生的變形值——坍落度（單位mm）。適用范圍：集料最大粒徑不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。和易性的評定2.維勃稠度法

測定使拌合物密實(shí)所需要的時間，s。適用范圍粗骨料最大粒徑不大于40mm；坍落度小于10mm，維勃稠度在5s～30s之間的干硬性混凝土?，F(xiàn)場坍落度試驗(yàn)混凝土拌合物按流動性的分類

按《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164）的規(guī)定，塑性混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度、維勃稠度分為四級。見下表。名稱代號指標(biāo)混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s混凝土施工時坍落度的選擇

混凝土拌合物坍落度的選擇，應(yīng)根據(jù)施工條件、構(gòu)件截面尺寸、配筋情況、施工方法等來確定。見下表。結(jié)構(gòu)種類坍落度，mm基礎(chǔ)或地面等的墊層，無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎(chǔ)等）或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的結(jié)構(gòu)（如薄壁、斗倉、筒倉、細(xì)柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～902、影響和易性的因素1、水泥漿用量；

2、水泥漿的稠度；

3、砂率；

4、組成材料的品種及性質(zhì)（骨料的品種、級配和粗細(xì)程度）；

5、外加劑

6、時間及溫度。水泥水①砂石子外加劑④水泥漿①骨料②混凝土拌合物合理砂率的確定合理砂率是指在水泥漿數(shù)量一定的條件下，能使拌合物的流動性（坍落度T）達(dá)到最大，且粘聚性和保水性良好時的砂率；或者是在流動性（坍落度T）、強(qiáng)度一定，粘聚性良好時，水泥用量最小的砂率。改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的級配；摻外加劑或摻合料；根據(jù)環(huán)境條件，注意坍落度的現(xiàn)場控制；在水灰比不變的條件下，適當(dāng)增加水泥漿的用量，可增大拌合物的流動性；在砂率不變的條件下，適當(dāng)增加砂石的用量，可減小拌合物的流動性。摻外加劑的混凝土和易性良好的混凝土四、混凝土拌合物的性能（一）混凝土的強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度的種類混凝土強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度握裹強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度（1）測定以邊長為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在溫度為20±2℃，相對濕度為95％以上的潮濕條件下或者在Ca（OH）2飽和溶液中養(yǎng)護(hù)，經(jīng)28d齡期，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的抗壓極限強(qiáng)度。用fcu表示。當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)試件時，須乘以換算系數(shù)，見下表：試件種類試件尺寸，mm粗骨料最大粒徑，mm換算系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)試件150×150×150401.00非標(biāo)準(zhǔn)試件100×100×100300.95200×200×200601.051.立方體抗壓強(qiáng)度（2）混凝土強(qiáng)度等級按混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的級別。以“C”和混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k）表示，主要有C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十四個強(qiáng)度等級。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k

），是立方體抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過5%。強(qiáng)度等級表示的含義：強(qiáng)度的范圍：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保證率為95%。C30“C”代表“混凝土”?！?0”代表fcu,k＝30.0MPa；2.軸心抗壓強(qiáng)度采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件。在立方體抗壓強(qiáng)度為0～55MPa范圍內(nèi)fcp=（0.7～0.8）fcu。在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，一般取fcp＝0.67fcu。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的棱柱體試件的截面尺寸為100mm×100mm和200mm×200mm，測得的抗壓強(qiáng)度值應(yīng)分別乘以換算系數(shù)0.95和1.05。FF3.抗拉強(qiáng)度式中：fts——劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；

P——破壞荷載，N；

A——試件劈裂面積，mm2。

劈裂抗拉強(qiáng)度較低，一般為抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20。PP（二）影響抗壓強(qiáng)度的因素1、水泥的強(qiáng)度和水灰比式中：fcu——混凝土28d齡期的抗壓強(qiáng)度值，MPa；

fce——水泥28d抗壓強(qiáng)度的實(shí)測值，MPa；

——混凝土灰水比，即水灰比的倒數(shù)；

αa、αb——回歸系數(shù)。當(dāng)混凝土水灰比值在0.40～0.80之間時越大，則混凝土的強(qiáng)度越低；水泥強(qiáng)度越高，則混凝土強(qiáng)度越高。2、骨料的影響碎石形狀不規(guī)則，表面粗糙、多棱角，與水泥石的粘結(jié)強(qiáng)度較高；卵石呈圓形或卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結(jié)強(qiáng)度較低。在水泥石強(qiáng)度及其它條件相同時，碎石混凝土的強(qiáng)度高于卵石混凝土的強(qiáng)度。3、養(yǎng)護(hù)條件（溫度及濕度）在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結(jié)硬化速度越快，早期強(qiáng)度越高；低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當(dāng)溫度低至0℃以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險。混凝土澆筑完畢后，必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸龋员ＷC混凝土不斷地凝結(jié)硬化。養(yǎng)護(hù)對水泥強(qiáng)度發(fā)展的影響覆蓋養(yǎng)護(hù)噴養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)野外公路的遮陽保濕養(yǎng)護(hù)4、齡期齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下所經(jīng)歷的時間。在正常的養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨齡期的增加而不斷發(fā)展，在7～14d內(nèi)強(qiáng)度發(fā)展較快，以后逐漸減慢，28d后強(qiáng)度發(fā)展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的強(qiáng)度發(fā)展可持續(xù)數(shù)十年。當(dāng)采用普通水泥拌制的、中等強(qiáng)度等級的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的抗壓強(qiáng)度與其齡期的對數(shù)成正比。式中：fn、f28——分別為n、28天齡期的抗壓強(qiáng)度，MPa。n≥35、試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件對混凝土強(qiáng)度的測定也有直接影響。如試件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及溫濕度等，測定時，要嚴(yán)格遵照試驗(yàn)規(guī)程的要求進(jìn)行，保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。6、施工質(zhì)量施工質(zhì)量的好壞對混凝土強(qiáng)度有非常重要的影響。施工質(zhì)量包括配料準(zhǔn)確，攪拌均勻，振搗密實(shí)，養(yǎng)護(hù)適宜等。任何一道工序忽視了規(guī)范管理和操作，都會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。提高混凝土抗壓強(qiáng)度的措施（1）采用高強(qiáng)度等級水泥或早強(qiáng)型水泥；（2）采用單位用水量較小、水灰比較小的干硬性混凝土；（3）采用濕熱處理養(yǎng)護(hù)混凝土（4）改進(jìn)施工工藝，采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振動成型；（5）摻入混凝土外加劑、摻合料。五、混凝土的耐久性

長期以來，人們一直認(rèn)為混凝土材料是一種耐久性良好的材料，因?yàn)椴簧儆闷浣ㄔ斓慕Y(jié)構(gòu)物使用壽命長久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已經(jīng)使用了100年上下仍然完好。但與此同時不少結(jié)構(gòu)物過早地毀壞，維修困難而且費(fèi)用高昂，促使人們重視耐久性問題；許多大型結(jié)構(gòu)物的興建，例如海底隧道、跨海大橋、石油鉆井平臺、核廢料儲存容器等，對使用壽命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至幾百年。拆除前的西直門橋

混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能的能力稱為混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性，對于延長結(jié)構(gòu)壽命，減少修復(fù)工作量，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。1、抗?jié)B性

混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示。是以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定方法進(jìn)行試驗(yàn)時所能承受的最大靜水壓力來確定?？煞譃镻4、P6、P8、P10和P12等五個等級，分別表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的靜水壓力而不發(fā)生滲透。2、抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能抵抗凍融循環(huán)作用而不發(fā)生破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。用抗凍等級表示?？箖龅燃壥且?8d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，在飽和水狀態(tài)下，強(qiáng)度損失不超過25％，且質(zhì)量損失不超過5％時，所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九個等級。3、抗侵蝕性混凝土的抗侵蝕性主要取決于水泥石的抗侵蝕性。合理選擇水泥品種、提高混凝土制品的密實(shí)度均可以提高抗侵蝕性。4、抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化?；炷撂蓟?，使其堿度降低，從而使混凝土對鋼筋的保護(hù)作用降低，鋼筋易銹蝕；引起混凝土表面產(chǎn)生收縮而開裂。5、堿－骨料反應(yīng)堿骨料反應(yīng)是指水泥、外加劑等混凝土組成物及環(huán)境中的堿與集料中堿活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生并導(dǎo)致混凝土開裂破壞的膨脹反應(yīng)。應(yīng)嚴(yán)格控制水泥中堿的含量和骨料中堿活性物質(zhì)的含量。堿—骨料反應(yīng)引起混凝土的自由變形產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫堿—骨料反應(yīng)引起的錯位1、合理選擇水泥品種；2、選用質(zhì)量良好的砂石骨料；3、適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量；4、摻入引氣劑或減水劑；5、加強(qiáng)混凝土的施工質(zhì)量控制。6、在混凝土表面加做保護(hù)層。提高混凝土耐久性的措施第二節(jié)取樣方法一、混凝土試樣取樣的依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50107-2010二、普通混凝土試樣標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸：試塊的大小應(yīng)根據(jù)混凝土石子粒徑確定，試件尺寸應(yīng)大于3倍的骨料最大直徑。試件尺寸（mm）骨粒最大粒徑（mm）劈裂抗拉強(qiáng)度試件其他試件100*1002031.5150*1504040200*200—63①抗壓強(qiáng)度試件：150x150x150mm（標(biāo)準(zhǔn)試件）、100x100x100mm、200x200x200mm，特殊情況下可采用Φ150x300mm圓柱體試件（標(biāo)準(zhǔn)試件）或Φ100x200mm、Φ200x400mm的圓柱體試件；②軸心抗壓強(qiáng)度和靜力彈性模量試件：150x150x300mm（標(biāo)準(zhǔn)試件）、100x100x300mm、200x200x400mm，特殊情況下可采用Φ150x300mm圓柱體試件（標(biāo)準(zhǔn)試件）或Φ100x200mm、Φ200x400mm的圓柱體試件；③混凝土抗拉強(qiáng)度試件：150x150x150mm（標(biāo)準(zhǔn)試件）、100x100x100mm、200x200x200mm，特殊情況下可采用Φ150x300mm圓柱體試件（標(biāo)準(zhǔn)試件）或Φ100x200mm、Φ200x400mm的圓柱體試件；④抗折強(qiáng)度試件：150x150x600mm（或550）mm棱柱體試件（標(biāo)準(zhǔn)試件）、100x100x400mm.⑤混凝土抗?jié)B性能試件：頂面直徑175mm、底面直徑為185mm、高度150mm圓臺體，6個試件一組。⑥混凝土與鋼筋粘結(jié)力（握裹力）試件：尺寸100mm×100mm×200mm骨料最大粒徑不超過30mm，棱柱體中心φ16光圓鋼筋，表面光滑程度一致，粗細(xì)均勻，鋼筋一端露出混凝土棱柱端面10~20mm，鋼筋另一端露出混凝土棱柱端面50~60mm，每組6塊。⑦混凝土收縮試件：100mm×100mm×515mm，兩端面預(yù)留埋設(shè)不銹鋼珠的凹槽。裝上鋼柱后，兩鋼珠頂端間距離約540mm。每組3塊。⑧混凝土中鋼筋銹蝕試件：100mm×100mm×300mm，埋入鋼筋直徑6mm，長299mm的普通低碳鋼，每組3塊。三、混凝土試件的取樣現(xiàn)場澆筑混凝土?xí)r，隨機(jī)抽樣，每組試塊應(yīng)從同一盤混凝土中取樣制作。①每拌制100盤但不超過100立方米的同配合比的混凝土，取樣次數(shù)不得少于一次；②每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盤時，其取樣次數(shù)不得少于一次；③當(dāng)一次連續(xù)澆筑超過1000立方米時，同一配合比的混凝土每200立方米取樣不得少于一次；④同一樓層、同一配合比的混凝土，取樣不得少于一次；⑤每次取樣應(yīng)至少留置一組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，同條件養(yǎng)護(hù)試件的留置組數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定，同一配合比（設(shè)計等級）宜不少于10組，但應(yīng)不少于3組，作為結(jié)構(gòu)實(shí)體檢驗(yàn)。⑥樁基砼每澆注50m3必須有一組試件，＜50m3的樁(單樁單柱樁)，每根樁必須有