楊浩

摘 要：本文分析了混凝土立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)試過程中，影響其結(jié)果的主要因素在混凝土的生產(chǎn)取樣、試件制作、養(yǎng)護(hù)、試壓、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。引起的原因主要是各環(huán)節(jié)操作不規(guī)范所至，要獲得真實(shí)的混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果，必須嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)測(cè)試條件，才能為混凝土工程結(jié)構(gòu)提供可靠數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：影響;混凝土;抗壓強(qiáng)度

1 前言

土建試驗(yàn)室在核電施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制工作中最多的就是混凝土質(zhì)量控制，尤其對(duì)混凝土強(qiáng)度測(cè)試是重中之重，其中包括：混凝土生產(chǎn)取樣、抗壓強(qiáng)度試件制作、養(yǎng)護(hù)、試壓、數(shù)據(jù)處理等。但怎樣提高強(qiáng)度測(cè)試工作水平，減少在測(cè)試工作中對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響因素，提高測(cè)試結(jié)果的代表性，準(zhǔn)確反映混凝土質(zhì)量，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析和探討。

2 混凝土抗壓強(qiáng)度影響因素及控制

2.1 混凝土生產(chǎn)取樣及抗壓強(qiáng)度試件制備

2.1.1 混凝土坍落度測(cè)試

混凝土取樣應(yīng)在混凝土正式生產(chǎn)時(shí)隨機(jī)取樣。攪拌好的混凝土卸料至混凝土運(yùn)輸罐車，然后快速轉(zhuǎn)動(dòng)罐車使混凝土均勻，再緩慢反轉(zhuǎn)罐體徐徐放出混凝土至小推車中。小推車中的混凝土要迅速的翻拌均勻及時(shí)做完坍落度，坍落度測(cè)試步驟要嚴(yán)格按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002進(jìn)行，尤其是操作時(shí)間的控制，從取樣完畢到開始試驗(yàn)時(shí)不得超過15分鐘、坍落度提筒控制在5秒到10秒內(nèi)、從開始做坍落度到測(cè)試完成要在150秒內(nèi)完成[1]。

混凝土坍落度是隨時(shí)間變化的，尤其是聚羧酸高性能減水劑。在混凝土實(shí)際施工使用過程中發(fā)現(xiàn)聚羧酸高性能減水劑有良好的保坍性能，甚至有坍落度反增長(zhǎng)的情況，發(fā)生的時(shí)間大約在混凝土攪拌出機(jī)后15分鐘左右。當(dāng)坍落度測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，混凝土坍落度因反增長(zhǎng)而變大，為滿足坍落度設(shè)計(jì)要求，勢(shì)必減水，導(dǎo)致混凝土實(shí)際抗壓強(qiáng)度偏高。相反，時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)性能不良的外加劑會(huì)使混凝土坍落度損失，為滿足坍落度設(shè)計(jì)要求，勢(shì)必加水，導(dǎo)致混凝土實(shí)際抗壓強(qiáng)度偏低。上述情況加大了混凝土抗壓強(qiáng)度的離散性，不利于混凝土攪拌站管理和成本節(jié)約。

2.1.2 混凝土抗壓強(qiáng)度試件制作

混凝土抗壓強(qiáng)度試件制作前應(yīng)準(zhǔn)備好試模。試模內(nèi)表面應(yīng)光滑平整，不得有砂眼、裂紋及劃痕。其內(nèi)表面粗糙度不得大于3.2μm，組裝后內(nèi)部尺寸誤差不得大于公稱尺寸的±0.2%，相鄰?qiáng)A角（90±0.3）°，內(nèi)表面平整度100mm不大于0.04mm，連接面縫隙不得大于0.2mm[2]?；炷量箟簭?qiáng)度用試模應(yīng)經(jīng)常檢查并按時(shí)自校，試模滿足要求是混凝土試件滿足要求的基礎(chǔ)。選用的試模尺寸必須滿足表1的要求[3]。

試驗(yàn)結(jié)果表明[4]，試模不滿足要求時(shí)，導(dǎo)致試件受壓面偏斜，當(dāng)150mm立方體試件受壓面偏斜0.25mm時(shí)，試驗(yàn)測(cè)定的抗壓強(qiáng)度約低35%。當(dāng)試件承壓面中心凹下，會(huì)導(dǎo)致試件周圍壓應(yīng)力比中心高。相反，試件承壓面中心凸起，結(jié)果比凹下引起更大的應(yīng)力集中，抗壓強(qiáng)度降低更多。因此，《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002要求試件承壓面的平面度公差不得超過0.0005d，相鄰?qiáng)A角公差不得超過0.5°，各邊長(zhǎng)的公差不得超過1mm。

混凝土試模根據(jù)骨料粒徑按照表1選用，盡可能的降低試件比尺效應(yīng)。試件比尺效應(yīng)是指試件尺寸和形狀對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響[4]?；炷翉?qiáng)度是由強(qiáng)度不同的組分組成，混凝土體積越大，包含最低強(qiáng)度組分的可能性就越大。因此，抗壓強(qiáng)度試件強(qiáng)度隨著試件尺寸增大而減小。

混凝土拌合物取樣后，要放置在水平的鐵板上，并來回翻拌至均勻并不得少于三次。將均勻的混凝土裝入已經(jīng)準(zhǔn)備好的試模中，對(duì)坍落度不大于70mm的混凝土采用振動(dòng)臺(tái)振實(shí)，大于70mm的混凝土用搗棒人工搗實(shí)。在振動(dòng)或人工搗實(shí)的過程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002的要求，防止插搗次數(shù)和方法不符合規(guī)范要求，致使混凝土抗壓強(qiáng)度試件不密實(shí)和插搗或振動(dòng)次數(shù)過多導(dǎo)致混凝土離析而影響混凝土抗壓強(qiáng)度降低，不能反映真實(shí)強(qiáng)度。

混凝土試件制作完成后，在混凝土拌合物臨近初凝前進(jìn)行二次抹平，主要是混凝土表面找平，減少混凝土的微裂縫，擠壓出表面的孔隙水，減少混凝土試件尺寸偏差和空隙，減少因此對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

2.1.3 混凝土抗壓強(qiáng)度試件拆模與養(yǎng)護(hù)

試件成型后應(yīng)立即用不透水的薄膜覆蓋混凝土強(qiáng)度試件表面，防止水分蒸發(fā)。在溫度為（20±5）℃的環(huán)境中靜置一晝夜至二晝夜，然后編號(hào)、拆模。拆模時(shí)間要把握準(zhǔn)確，提前拆模容易導(dǎo)致試件缺棱少角，延遲拆模會(huì)拖延進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室的時(shí)間而影響混凝土抗壓強(qiáng)度。

拆模后應(yīng)立即放入溫度為（20±2）℃，相對(duì)濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)，或在溫度為（20±2）℃的不流動(dòng)Ca（OH）2飽和溶液中養(yǎng)護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的試件要放在支架上，彼此間隔（10～20）mm，試件表面應(yīng)保持潮濕，并不得被水直接沖淋。養(yǎng)護(hù)齡期從攪拌加水開始計(jì)時(shí)[3]。

混凝土強(qiáng)度試件養(yǎng)護(hù)溫度必須滿足要求。一般混凝土養(yǎng)護(hù)溫度高，水泥的水化速度就加快，混凝土的早期強(qiáng)度高。但是混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度太高，雖然混凝土的早期強(qiáng)度高，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)不大，甚至可能出現(xiàn)倒縮，這是由于混凝土早期水化反應(yīng)速度加快，導(dǎo)致其水化產(chǎn)物不均勻分布，造成水化產(chǎn)物少的地方強(qiáng)度偏低，從而降低了混凝土的整體強(qiáng)度。其次，水化稠密程度高的區(qū)域包裹在水泥粒子周圍，妨礙了水泥粒子的進(jìn)一步水化，也會(huì)使水化產(chǎn)物減少，造成混凝土整體強(qiáng)度偏低。相反，養(yǎng)護(hù)溫度過低，混凝土水化反應(yīng)就會(huì)過于緩慢，直接影響混凝土要求齡期的抗壓強(qiáng)度。

混凝土強(qiáng)度試件養(yǎng)護(hù)濕度必須滿足要求。濕度不夠，混凝土水化不能正常進(jìn)行，甚至停止水化，不僅嚴(yán)重影響混凝土強(qiáng)度，而且還會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)疏松，影響混凝土耐久性。其次，養(yǎng)護(hù)時(shí)的濕度對(duì)高強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度影響更明顯。以（150×150×150）mm高強(qiáng)度混凝土試件為例來說，在溫度為（20±3）℃，相對(duì)濕度為90%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28天比溫度為（20±2）℃，相對(duì)濕度為95%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28天的強(qiáng)度降低（10～15）%。

2.2 混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試

2.2.1 混凝土抗壓強(qiáng)度用試驗(yàn)機(jī)

混凝土抗壓強(qiáng)度用試驗(yàn)機(jī)必須滿足《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002的要求，且當(dāng)混凝土試件放置試驗(yàn)機(jī)壓板上時(shí)要滿足下面幾個(gè)要求：a.試驗(yàn)機(jī)上下壓板應(yīng)與試驗(yàn)機(jī)軸心相同;b.試件軸心與壓板表面垂直;c.試驗(yàn)機(jī)壓板的球座應(yīng)靈活;d.壓板表面應(yīng)平整。

試驗(yàn)表明，試件軸線與試驗(yàn)機(jī)軸線度不大于試件端面尺寸的4%時(shí)，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果無明顯影響。以150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件為例，其軸心與試驗(yàn)機(jī)不同軸度不應(yīng)大于6mm，否則對(duì)抗壓強(qiáng)度有降低的影響。

2.2.2 試件檢查與測(cè)量

抗壓強(qiáng)度試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后應(yīng)及時(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)前應(yīng)檢查試件是否有缺棱掉角情況、表面是否附著有浮粒等。當(dāng)檢查試件有缺棱掉角時(shí)，說明拆模時(shí)間過早，或者試件拆模后處置不當(dāng)造成。表面有附著有浮粒時(shí)，會(huì)到導(dǎo)致本文2.1.2節(jié)描述的試模影響混凝土強(qiáng)度情況一致，應(yīng)予以清理。對(duì)于試件尺寸的檢查，一般會(huì)忽略，認(rèn)為混凝土試模已經(jīng)校正，直接取公稱尺寸，殊不知混凝土試件已超過偏差，這時(shí)應(yīng)取實(shí)際測(cè)量尺寸，防止負(fù)偏差時(shí)強(qiáng)度偏小，正偏差時(shí)強(qiáng)度偏大。

2.2.3 加荷速度

抗壓強(qiáng)度測(cè)試時(shí)的加荷速度有較大的影響，必須嚴(yán)格控制。試驗(yàn)的加荷速度應(yīng)連續(xù)均勻，混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C30時(shí)，加荷速度為（0.3～0.5）MPa/s;混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于等于C30且小于C60時(shí)，加荷速度為（0.5～0.8）MPa/s;混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于等于C60時(shí)，加荷速度為（0.8～1.0）MPa/s。

在混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試中，應(yīng)力增加速率愈慢，得到的強(qiáng)度愈低，應(yīng)力增加速率愈快，得到的強(qiáng)度愈高。這是因?yàn)楫?dāng)加荷速度較快時(shí)，材料變形的增長(zhǎng)落后于荷載的增加，故破壞時(shí)的強(qiáng)度偏高。而加荷速度較慢時(shí)，由于試件破壞荷載大，到接近破壞階段，雖然油門已開至最大，但加荷速度還是達(dá)不到規(guī)定的要求，結(jié)果破壞荷載就會(huì)明顯較小而不能正確反映混凝土的真實(shí)強(qiáng)度[3]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

2.3.1 測(cè)試值的確定與修約

測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)處理根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理進(jìn)行取舍，充分保證抗壓強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)的有效性?；炷量箟簭?qiáng)度測(cè)試值先計(jì)算出單個(gè)值，然后再按下列要求確定該組強(qiáng)度值：a.三個(gè)試件測(cè)值的算數(shù)平均值作為該組試件的強(qiáng)度值;b.三個(gè)測(cè)值中的最大值或者最小值中如有一個(gè)與中間值的差值超過中間值的15%時(shí)，則把最大值和最小一并舍去，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值;c.最大值和最小值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的測(cè)試結(jié)果無效。在數(shù)據(jù)處理過程中，數(shù)據(jù)修約應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)的按照“四舍六入五單雙”進(jìn)行，防止誤判、錯(cuò)判，而得到錯(cuò)誤的結(jié)果。

2.3.2 非標(biāo)準(zhǔn)試件的換算系數(shù)

非標(biāo)準(zhǔn)試件的換算系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C60，混凝土抗壓強(qiáng)度試件為100mm與200mm立方體時(shí)的換算系數(shù)分別為0.95和1.05。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于等于C60時(shí)，在混凝土成型時(shí)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)試模，如果采用的非標(biāo)準(zhǔn)試模，尺寸換算系數(shù)應(yīng)由試驗(yàn)確定。在尺寸換算系數(shù)試驗(yàn)時(shí)要注意下面要點(diǎn)：a.試模必須符合《混凝土試?！稪G237-2008的要求;b.試件必須成對(duì)用同一方式成型;c.養(yǎng)護(hù)必須滿足標(biāo)準(zhǔn)[3]要求的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件;d.壓力試驗(yàn)時(shí)，150mm立方體試件上下應(yīng)加標(biāo)準(zhǔn)鋼墊板;e.加荷速度必須符合標(biāo)準(zhǔn)[3]要求，尤其是對(duì)150mm立方體試件在接近破壞時(shí)必須保持標(biāo)準(zhǔn)要求的加荷速度;f.試驗(yàn)組數(shù)必須大于20對(duì)組。只有嚴(yán)謹(jǐn)試驗(yàn)減少誤差，才能真實(shí)反映混凝土抗壓強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

通過本文分析，在混凝土立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)試過程中，影響其結(jié)果主要因素在混凝土的生產(chǎn)取樣、試件制作、養(yǎng)護(hù)、試壓、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。引起的原因主要是各環(huán)節(jié)操作不規(guī)范所至，要獲得真實(shí)的混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果，必須嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)測(cè)試條件，才能為混凝土工程結(jié)構(gòu)提供可靠數(shù)據(jù)。

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