讲座 | 同配比混凝土强度有差异?为什么?

混凝土是一种多相非均质混合材料，由水泥、水、砂、石、外加剂以及掺合料等组成，每种材料就是一种不确定性。搅拌不可能达到理想上的绝对匀质，使强度完全均衡一致，即使是同一盘混凝土成型的试件，强度也是有差异的。这种现在混凝土一定范围内强度的差异和上下波动称之为混凝土强度的离散性。因此，混凝土强度是一个波动的范围而不是某一个固定值。如果强度值偏离平均值较大，就表明离散较大，反之离散较小。

混凝土强度在一定范围内波动，高低不同。有些试件的强度分布杂乱无章，摸不到规律，但试件的强度大部分情况下符合随机变量的正态分布。正态分布曲线是一条类似钟状的左右对称单峰曲线，是理想化的理论数学模型，虽然混凝土强度分布与正态分布非常接近，但不完全一致。因此，在一般情况下，可以用正态分布理论去处理混凝土强度的问题。

平均强度和标准差是两个表示曲线特征的参数，曲线的位置和形状就看它们的数值，强度分布在坐标图中的位置看平均值，是表示其“分散位置的量”，却不能表示出离散性的大小。在一组数据中，总可以取接近分布中心的数值作为代表值，尽管混凝土强度分布尽管有些分散。该组混凝土强度数据将分散分布在中心值附近。

算术平均值反映混凝土强度平均水平，是控制或评定混凝土质量优劣的重要指标，但不是唯一指标。有时候两批混凝土的强度正态分布可能完全不同，但平均强度却相同，可能其中一批强度集中，而另一批强度分布可能比较分散，这种离散性的大小无法用平均强度来表达。离散性表示混凝土强度的分散程度大小，通常用标准差和变异系数来表达。在我国，通常用标准差来表示离散性的大小，标准差大则强度较分散，其正态分布曲线较平坦，标准差小则强度较集中，其正态分布曲线高耸。

每一道工序几乎都可能引起混凝土强度的随机波动，原材料的量、配合比设计、计量、搅拌、运输、成型、养护及试验误差等诸多因素都可能造成。影响混凝土强度波动的因素可以分为三类，即原材料质量、施工质量及试验误差。在生产过程中不可避免的是试验误差，在一定范围内可以看作是正常的随机误差，而原材料质量和施工质量是可以加以调整或消除。

1、控制混凝土原材料的质量

对混凝土组成材料的质量控制是控制混凝土强度波动的重要因素，尤其要注意水泥的选择和质量性能的控制，外加剂和掺合料的使用，砂、石骨料的种类、级配质量波动。在生产中要关注水泥强度和砂、石含水率的波动，做到随时观察及时处理。

2、混凝土施工过程中的质量控制

造成混凝土强度离散性的主要因素是混凝土施工过程，从施工开始至施工结束的各道工序，每一个工序的质量好坏直接影响混凝土强度。因此，在生产过程中最重要的是控制混凝土配合比，并注意计量误差，混凝土搅拌要均匀；在运输过程中保持罐体匀速转动防止混凝土离析；混凝土浇筑后要充分振捣密实，养护要做到及时充分；注意拆模时间，防止结构变形和裂缝的产生；冬期施工时要防止在临界强度之前受冻。

施工中各种施工条件的波动最常见，不能固定，都可能引起混凝土强度的离散性变化，这些变化并不能完全包括在由试件强度计算出的标准差之中，也就是说在混凝土试件强度中没有表现出全部影响因素。

试件与结构存在很多差异，如混凝土试件与混凝土结构的浇筑、成型、振捣及养护分别在不同条件下进行，混凝土构件振捣是否密实及养护条件不可能在试件强度中反映出来，而这些施工条件的波动又对结构构件混凝土强度影响很大，却没有反映在标准养护的试件强度之中。施工的全过程都要不间断的质量控制，持续控制是控制强度离散性的重要手段。

3、控制试验误差

试验过程也有很多不确定因素，仪器精度、试验条件、操作方法以及不同人员的操作都会影响混凝土强度的离散性，每一个实验步骤都会有误差，积累后就放大了。很多情况检测的混凝土试件是不具有代表性的，原因就是误差太大，与实际脱离，还会影响到质量评定。很多人把试验误差看做施工误差，觉得可接受，即不被察觉和重视，这在很大程度上对混凝土强度的试测结果产生影响，造成混凝土原本合格而被判为不合格，导致混凝土强度的误判或错判。

综上所述，混凝土强度分布并完全符合正态分布，同一检验批的混凝土强度不但有高有低，有时还会相差很多，有时在很大范围内波动。仅仅依靠平均强度是不能准确表达这一波动情况，应采用混凝土的离散性指标来综合反映混凝土的强度，再利用数理统计方法来控制混凝土强度的波动，以生产出质地均匀的混凝土，保证工程质量。

目前有施工企业反映混凝土和砂浆试块强度偏高的问题，其原因分析如下：

1、试块强度失真

未按实际施工配比正确取样，现场试验工制作方法不对，多数未经专业培训，制作试块时没底，心里负担重，宁可做高，不可做低，这种现象较常见。

未按见证取样进行，大量使用超龄期试块送检，如市区某道路工程C10混凝土，送检抗压强度达到33.0MPa，其结果令人难以相信。

少数施工单位试验工对混凝土和砂浆试块开小灶，成型一批试块，以假充真送检，造成其结果与实体质量差距甚大。

2、水泥强度富余数过高也是导致混凝土和砂浆强度偏高原因之一。

3、使用的计量器具未经检定或超周期未再检，导致计量不准或未计量，从而发生试块和实体强度忽高忽低。

4、现场原材料变化，如水泥品种、等级，粗骨料粒径，细骨料粗细程度以及砂石含水量未及时调整等导致试块强度忽高忽低。

5、特殊混凝土配合比。如抗渗混凝土，泵送混凝土，特殊环境下混凝土（如潮湿）等受水泥最小用量限制，也是导致试块强度偏高原因之一。

1、现场用砂、石不过秤，或虽过秤，但磅秤不准确，仅是走形式。用料过秤的道理，操作人员大都是知道的，但有人认为过秤要添添减减太麻烦，也有的因秤位过高，推车过秤费劲，所以砂石就不过秤，或因磅秤失灵，加料不准确，这些都能造成混凝土重量比的错误，影响试块强度。

2、对混凝土试块的制做持不正确态度。现场制做混凝土试块，本应在施工过程中，从正常搅拌的混凝土中取样，但有人怕试块达不到设计强度，在取样时有意加大水泥用量，减少用水量或多取粗骨料等，所谓“吃小锅饭”，造成试块强度偏高，或试验人员在开始搅拌时（因各种客观原因，使混凝土的坍落度、水泥含量等不太稳定）取样，则试块强度易偏低。

3、水灰比不稳定，多属砂、石含水率或加水量的不稳定而造成。现场存放的砂石，受大气影响或进料差异，一般砂石的含水率是不稳定的。使用前，应测定其砂石的含水率，并调整加水量和砂石用量。若忽视这项工作，则易出现混凝土坍落度忽高忽低，影响水灰比。有时因操作人员用水不计量，或搅拌机自动加水系统不精确、失灵等，都能影响水灰比的正确性。

4、因水泥质量引起混凝土强度不稳定的情况时有发生，尤其小窑水泥受生产设备条件的限制，水泥标号时高时低，所以承重结构和构件一定要使用认可的大厂水泥拌制混凝土。

若上述情况都没有问题，就应对所使用的混凝土配合比进行复查。抗压强度是混凝土重要的力学性能指标，也是设计人员在设计中进行结构承载能力计的重要依据，是试验人员制定混凝土配合比的依据，也是混凝土质量优劣的重要标志。一定要确保质量，不可掉以轻心，施工时必须严格按操作要求进行。那种只追求混凝土表面平整光滑的外观质量，而忽视强度的现象是不对的。