谈现场监理学习掌握试验知识的重要性

周朝升

（江苏东方建设项目管理咨询有限公司， 江苏 常州 213000）

谈现场监理学习掌握试验知识的重要性

周朝升

（江苏东方建设项目管理咨询有限公司， 江苏 常州 213000）

通过分析现场监理岗位工作的性质特点，阐述了施工现场监理人员学习掌握相关试验知识的重要性。并结合水泥混凝土施工强度控制与道路施工压实度控制等实际问题，举例说明试验方面的知识，对于施工方法及具体操作有参考与指导作用。

现场监理；施工规范；试验规程；密度标准；压实密度

0 引 言

有效地进行工程质量控制，是监理工作的首要目标，也是一切工作的重中之重。新世纪初以来，人们对于工程监理队伍的职业素质问题产生质疑。归根结底，就是批评监理人员在工程质量控制能力方面的表现，不能尽如人意。

长期以来，许多现场监理人员的专业知识，是通过学习和熟悉施工规范、设计图纸、施工方案得到的。但是，在这些文件资料中，主要是要求人们该怎么做，却很少说明为什么要这么做。因此，有些现场监理人员的专业知识犹如无根之木、无源之水。在工作中的表现，往往是肤浅的、表面性的。笔者以为，如果现场监理人员认真探讨试验规程与施工规范及施工方法之间的内在联系，将试验知识与施工理论、实践经验很好地结合起来，对于提高现场监理的理论水平，将会收到事半功倍的效果。

1 现场监理工作性质及特点

在监理行业内部，对于现场监理岗位职责的界定，是直接对施工过程中的工程质量问题负责。无论是审核开工前各项准备工作情况，还是采取巡视监理或旁站监理方式，都是为了对施工现场的组织管理状态与具体操作规范程度实施有效监控，达到在保证工程质量的前提下顺利施工的目的。

评价工程质量的优劣，一般有内部质量和外部质量两个方面的衡量标准。在施工过程中，试验工作主要是为了控制建筑材料的质量，测量工作主要是控制构造物的几何形状。在试验与测量成果的基础上，采取科学合理的施工方法，使构造物达到“内实外美”的效果。从某种角度说，构造物的外观质量，主要是由施工方法(包括测量的准确性与具体操作的规范程度)所决定的。结构物的内部质量，则不仅取决于施工方法问题，还取决于建筑材料的质量。值得注意的是，一般的外观质量问题，可以通过修饰的手段进行弥补。而内部质量问题，大多需要改变设计形式或采取返工处理，势必要造成一定的经济损失。有些现场监理人员重视工程外观问题而忽视工程内在质量，无疑是本末倒置了。

严格地说，现场监理人员不但应该熟悉施工组织管理和施工方法、工艺，也应该掌握一些相关的测量与试验方面的基本知识。尤其是应该学习并掌握一些试验方面的知识，才能深刻了解建筑材料的技术特性与工程特性，清楚施工方法及工艺的合理性与可行性，达到“事前监理” 的专业水平。

在此，举两个简单的例子，解说试验方面的知识对于施工方法及具体操作的参考与指导作用这个问题。

2 水泥混凝土强度控制问题

2.1 塑性水泥混凝土配合比设计步骤

水泥混凝土主要由水泥、砂、石子、水四种材料组成，有时根据某些特殊情况掺入极少量的外加剂。水泥混凝土配合比设计有几种计算方法,试验人员大多习惯采用假定容重法，也有人采用绝对体积法。现在以假定容重法计算为例，一般计算步骤如下。

(1)根据设计要求的水泥混凝土强度、强度保证率系数、水泥强度等级值的富余系数、强度校正系数等，确定水泥混凝土配制强度(MPa)；

(2)计算水灰比；

(3)根据施工所要求的坍落度和骨料最大粒径，确定每立方米拌和物的用水量(kg)；

(4)根据己知的水灰比，计算每立方米拌和物的水泥用量(kg)；

(5)根据施工所要求的坍落度和骨料最大粒径，确定每立方米拌和物的含砂率(%)；

(6)根据不同强度等级每立方米拌和物的假定重量(一般取值为 2 350 kg～2 450 kg)，分别减去水、水泥、砂的重量，即为石子重量(kg)；

(7)按照施工规范要求和厂家提供的使用说明书,确定每立方米水泥混凝土拌和物掺加剂的用量(kg)；

(8)根据所使用掺加剂(如减水剂)的性能以及从便于具体操作等因素考虑，对各种材料用量作适当调整；

(9)分别计算出以水泥用量为“1”的其他材料的用量比例。

2.2 水泥混凝土配制强度计算公式

一般强度等级混凝土拌和物的水灰比计算公式

由上式推导为下列水泥混凝土配制强度计算公式Fcu,o =A·C·Fce/W-A·B·Fce

式中：Fcu,o—水泥混凝土配制强度(MPa)；

C—每立方米拌和物用水量(kg)；

W—每立方米拌和物水泥用量(kg)；

Fce—水泥实际强度(MPa)；

A、B—用碎石或卵石的回归系数。

2.3 水泥混凝土拌和物的试验检测方法

为验证水泥混凝土配合比的可行性，需要对拌和物进行坍落度检测和抗压强度试验。

2.3.1 坍落度检测方法一般水泥混凝土拌和物的骨料最大粒径小于 50 mm、坍落度不大于 7 mm 时, 采用底径为 200 mm、顶径为 100 mm、高度为 300 mm 的标准筒。试验规程要求将拌和物分 3 次装入筒内, 每层稍高于筒高的 1/3。每层捣 25 次, 沿螺旋线由边缘向中心插捣。从装料到提筒在 5s～10s 时间内完成。

2.3.2 水泥混凝土抗压强度试件制作方法(见表 1)

表1 水泥混凝土抗压强度试件制作方法

捣固方式可参考坍落度检测。

2.4 影响水泥混凝土强度的主要因素

除了各种材料质量与配合比外，其他影响水泥混凝土强度的因素还很多。有些因素是比较明显的，比如拌和质量、振捣方法、施工温度、工后养护等。有些因素是隐性的，比如同一组试件，抗压强度各不相同，有时甚至差异悬殊。对于这种现象，即使经验丰富的试验人员也很难给出令人信服的解释。通过上述水泥混凝土配合比计算方式、强度计算方式和拌合物的试验检测方法等，可以从中领悟到水泥混凝土施工过程中加强质量控制方面的很多信息。在此仅围绕本文中心议题，提出以下几个观点。

(1)在原材料质量合格的前提下，在配合比设计的过程中，考虑影响水泥混凝土强度的主要因素是水泥强度、水灰比及石子的比表面积。

(2)用同样水灰比的水泥浆，其用量的增减与拌和物的坍落度有关，而与混凝土抗压强度无关。

(3)水泥混凝土试件制作，特别强调振捣方法与“夯击功”。至少说明两点：一是捣固方法对于水泥混凝土强度的形成，是一个至关重要的因素；二是只有按照试验规程要求的“夯击功” 标准对拌合物进行捣固，所制作试件得到的抗压强度，才是真正理论意义上的抗压强度。

2.5 水泥混凝土施工参考实例及注意事项

例 l：上世纪 90 年代中期，内蒙古乌兰察布西部地区修建 1 条三级公路，其中有 1 座多孔 13 m 跨径的简支梁(板)中桥。预制板在长途拉运过程中，有 5 块盖板因山路崎岖颠簸而断裂。为了节省工期，决定将此 5 块板废弃进行现场浇筑。浇筑混凝土过程中，振捣设备突然发生故障。通知修理工赶到施工现场排除故障，需要一定的时间。当时使用的是滚筒式搅拌机，施工进度缓慢。先前入模的拌和物己逐渐凝固，后入模的拌和物尚未进行振捣。如果间歇时间过长，盖板的整体质量与受力状况必定会受到严重影响，甚至需要返工。领工员急忙带领大家进行人工振捣，但根本无济于事。现场监理人员提议，按照拌和物的水灰比调制一些水泥浆，洒布在拌和物上面。以此增加拌和物的和易性，便于人工振捣。尽量延长拌合物凝固时间, 等待恢复施工。现此处现浇盖板处通车近 20 年，仍安然无恙。

例 2：很多工程项目在水泥混凝土施工时，常常安排民工制作抗压试件。可是，普通民工并不清楚水泥混凝土的特性，不了解试件制作方法。常常有使用离析的拌和物制作试件、随意性地捣固、不适时养护等现象。有时唯恐试件强度不合格，还自作聪明地往拌合物中掺些水泥。这样使得拌和质量比较稳定的商品混凝土，也常常出现试件的抗压强度忽高忽低的现象。这样制作的试件，不具备真实性和代表性，也违背了试验工作的本意。倘若因为试件制作方法不当而导致水泥混凝土工程返工，只能归罪于工作人员不负责或专业水平太低而造成的。

例 3：有些水泥混凝土结构物的几何尺寸出现问题。比如走模变形，主要是现场监理人员与施工人员缺乏水泥混凝土的浇注方式及机械振捣过程中对不同结构形状及部位的模板所产生的冲击力方面的知识，没有采取有效的预防措施。至于外观方面的问题，则多数是由于漏振、少振或过振等不规范操作造成的。

3 道路施工的压实度控制问题

3.1 标准击实试验与密度标准

(1)很多工程建设项目的设计文件中，明确要求采用重型击实标准。重型击实试验按照筑路材料中最大粒径的差别，规定了两种试验方法。长期以来，人们普遍采用内径15.2 cm、高 17 cm 的试筒； 分 3 层装料、每层落锤 98 击的“Ⅱ—2” 类试验方法。

(2)击实试验方法：即将同一批具有代表性的土、砂砾、稳定土等筑路材料，分成 5 份以上不同含水量的试验样品。在规定的夯击功作用下，得到各个样品的干密度与其对应的含水量数据。以干密度为纵坐标，含水量为横坐标绘制关系曲线。驼峰线的最高点，即为最大干密度值及对应的最佳含水量。

(3)最大干密度是施工压实密度的参照标准。施工中检测的干密度与标准密度的比值，即为压实密度。

(4)因为采用砂砾类筑路材料击实试验的样品，往往与施工路段中各检测点的用料存在很大的差别，不能准确地反映施工现场实际压实情况。因此，大约从本世纪初起，改用“含石量—干密度工作曲线” 计算压实密度，即将 10% 的含石量作为一个试样级别，分别做击实试验求得最大干密度。施工现场检测压实密度，按照检测点的实际含石量，以上一级别含石量的最大干密度作为密度标准。

3.2 影响压实密度的主要因素

影响压实密度的因素很多，通过标准击实试验与确定密度标准的方法，对道路施工中的压实密度控制问题，有几点重要的启示。

(1)试样的代表性问题。用于击实试验的样品，决定了试验结果。所确定的密度标准，直接影响到推算压实密度的准确性。

(2)类似土、砂砾、稳定土等筑路材料中的含水量，是决定碾压效果的最关键的因素。

(3)确保压实机械吨位与碾压遍数，是提高压实密度的主要措施。

(4)如果筑路材料中的砾石含量较高，采用“含石量—干密度工作曲线”扩大密度标准范围，能提高压实密度检测的准确性。

3.3 道路施工参考实例及注意事项

例 1：关于筑路材料的含水量问题。上世纪 90 年代中期，内蒙古乌兰察布西部地区修建 1 条三级公路，沿线严重干旱缺水。当时还没有实行施工管理岗位与工程监理岗位资格审核制度，施工技术力量普遍比较薄弱。施工单位为保证路基工程进度，无论土方或砂砾中天然含水量多少，照样拉料滩铺碾压向前推进。某施工技术员发觉这样盲目施工存在的工程质量隐患，在一次会议上提出筑路材料中的含水量问题。并以路面天然级配砂砾底基层为例，计算用水量方法为：工作面长度(m)×底基层设计宽度(m)×底基层设计厚度(m)×最大干密度(g/cm3)＝每工作面长度天然砂砾总重量(t)；天然砂砾总重量(t)×(最佳含水量%－天然含水量%)÷每辆洒水车运水量(t)＝每工作面长度中洒水车工作量(车次)。因为当时施工取水确实很困难，更重要的是施工负责人缺乏施工经验，更没有试验方面的知识。当施工技术员将用水量计算方法及计算结果公布之后，施工负责人和一部分群众似乎感到不可思议，发出一阵嘲笑。施工技术员的提议非但没有引起重视，反倒落得自讨没趣。当时名义上的工程监理是由建设方(项目法人)从内部单位抽调来的几个普通职工，基本上无所作为。此后，施工一如既往地进行。该工程竣工之后，经过几度春融雪化和交通行车，路面便出现大面积翻浆，路基高填方地段出现局部塌陷和纵向裂缝。笔者以为，导致发生工程质量事故的原因很多，但是筑路材料中含水量过少，达不到规范与设计要求的压实密度，整体稳定性差，则是其中最主要的原因。

例 2：关于密度标准问题。①2002 年，呼和浩特市武川县某三级公路改建。工程项目部工地实验室向监理申报，路面天然级配砂砾底基层密度标准为 1.86 g/cm3；②2007 年，呼和浩特市土左旗某三级公路改建，驻地监理试验室复核，密度标准为 2.39 g/cm3。③2011 年，呼和浩特市—武川县修建一级公路。天然级配砂砾为筑路材料时，采用“含石量—干密度工作曲线” 测算压实密度。试验结果显示如表 2。

砾石含量/% 20 30 40 50 60最大干密度/g·cm-32.20 2.24 2.25 2.26 2.29

含水率/% 5.6 5.0 5.3 5.5 5.0

将上述试验结果相互参照印证，便可得出下列结论。

(1)两个三级公路改建工程试验室提出的天然级配砂砾最大干密度都“不靠谱”，不能作为施工密度标准。

(2)或许提出 1.86 g/cm3和 2.39 g/cm3两个数据，都是经过试验得出的结果。但是，若不是试样不具备代表性，便是料场的天然砂砾颗粒级配不符合设计要求。

(3)这两个试验室负责人对密度标准在道路施工质量控制中的严肃性认识不足，缺乏统筹考虑和处理具体技术问题的专业水平。

4 结 语

近年来，随着建筑业的飞速发展，工程试验仪器设备及检测方法有了很大的改变。比如上述的厂内水泥混凝土试件制作，已由人工捣固改为机械振动；标准击实试验已由人工锤击改为电动锤击等。但是“万变不离其宗”，确定试验方法的基本原理是不会轻易改变的。现场监理人员学习掌握一些试验方面的知识，不但可以充实完善专业知识结构，对于提高工程质量监理方面的理论水平，也不失为一条有效的捷径。

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2015-08-14