混凝土強(qiáng)度的幾個(gè)問(wèn)題Microsoft Word 文檔.doc

內(nèi)容摘要：本文就水泥混凝土強(qiáng)度的概念、表示方法、強(qiáng)度測(cè)定、強(qiáng)度評(píng)定、質(zhì)量控制等內(nèi)容進(jìn)行了說(shuō)明和探討。 公路工程中，水泥混凝土（以下簡(jiǎn)稱混凝土）是應(yīng)用十分普遍的建筑材料，而混凝土構(gòu)件的質(zhì)量控制中，混凝土強(qiáng)度又是十分關(guān)鍵的指標(biāo)。近年在工作中，我們發(fā)現(xiàn)不少人對(duì)混凝土強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)比較片面，有必要進(jìn)行澄清，并對(duì)一些問(wèn)題提出我們的看法，供參考，不妥之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。 1、混凝土強(qiáng)度的概念 混凝土是由粗、細(xì)集料及膠粘材料組成的非勻質(zhì)脆性材料，由于其抗壓性能遠(yuǎn)高于抗拉性能，常用于承壓。 公路工程中所關(guān)心的混凝土強(qiáng)度，主要是抗壓強(qiáng)度和彎拉強(qiáng)度。彎拉強(qiáng)度是混凝土路面主要指標(biāo)之一，它與抗壓強(qiáng)度有一定的相關(guān)性，本文不予討論。 1.1標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土抗壓強(qiáng)度 標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土抗壓強(qiáng)度是由標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土試件的軸心極限抗壓能力表征的。公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程（JTGE30-2005）T0551、T0553對(duì)試件的制作、養(yǎng)生、試壓、結(jié)果計(jì)算、非標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸換算等，均作了具體規(guī)定。 目前，國(guó)標(biāo)及公路行業(yè)均規(guī)定15*15*15cm3試件為標(biāo)準(zhǔn)立方體試件。同時(shí)根據(jù)粗集料的規(guī)格，允許使用20*20*20cm3及10*10*10cm3等非標(biāo)準(zhǔn)試件，但其試壓強(qiáng)度必須換算為標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度，換算系數(shù)分別為1.05和0.95。 1.2標(biāo)準(zhǔn)圓柱體混凝土抗壓強(qiáng)度 標(biāo)準(zhǔn)圓柱體混凝土抗壓強(qiáng)度是由標(biāo)準(zhǔn)圓柱形混凝土試件的軸心極限抗壓能力表征的。JTGE30-2005T0551、T0554具體規(guī)定中，除試件形狀、尺寸與標(biāo)準(zhǔn)立方體試件不同外，其他條件基本相同。 標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件的尺寸為高30cm、直徑為15cm的圓柱體。允許使用高40cm、直徑20cm及高20cm、直徑10cm的非標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件，其試壓強(qiáng)度也必須換算為標(biāo)準(zhǔn)圓柱體抗壓強(qiáng)度，換算系數(shù)分別為1.05和0.95。 1.3標(biāo)準(zhǔn)立方體與標(biāo)準(zhǔn)圓柱體混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系 應(yīng)注意的是，標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土抗壓強(qiáng)度R立一般比標(biāo)準(zhǔn)圓柱體混凝土抗壓強(qiáng)度R園要高約1.25倍。JTGE30-2005T0554條文說(shuō)明中給出的一般換算關(guān)系為： R立=1.25*R園(A) 缺乏嚴(yán)格的換算關(guān)系時(shí)，可以參照（A）式或JTGE30-2005表T0554-3進(jìn)行換算，但不能作為水泥混凝土強(qiáng)度評(píng)定時(shí)的轉(zhuǎn)換依據(jù)。 1.4混凝土芯樣的強(qiáng)度 公路工程中，常用高10010mm、高徑比1：1的混凝土芯樣的試壓強(qiáng)度推定混凝土強(qiáng)度。 JTGE30-2005T0554給出了不同高徑比hd時(shí)非標(biāo)準(zhǔn)芯樣抗壓強(qiáng)度的尺寸修正系數(shù)c之間的關(guān)系如下: hd=2.00c=1.00hd=1.75c=0.98 hd=1.50c=0.96hd=1.25c=0.93 hd=1.00c=0.87 可以看到，高徑比為2：1與高徑比為1：1的圓柱體試件的試壓強(qiáng)度R2/1與R1/1之間的關(guān)系為： R2/1=0.87*R1/1（B） 若用R芯表示直徑10010mm、高徑比1：1的芯樣試壓強(qiáng)度，則芯樣代表的標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土強(qiáng)度R立可用下式表示： R立=R芯*0.87(換算為高徑比為2：1的非標(biāo)圓柱體強(qiáng)度)*0.95(換算為直徑15cm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體強(qiáng)度)*1.25（換算為標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度） 即R立=1.033*R芯R芯（C） 即直徑10010mm、高徑比1：1的芯樣試壓強(qiáng)度約等于標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土抗壓強(qiáng)度。 中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程（CECS0388）也推薦了（C）式。JTGF802004附錄D條文說(shuō)明也認(rèn)可了CECS的推薦。 1.5水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）3.1規(guī)定：“混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按邊長(zhǎng)為150mm立方體試件的抗壓標(biāo)準(zhǔn)值確定?？箟簭?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)制系指試件用標(biāo)準(zhǔn)方法制作、養(yǎng)護(hù)至28d齡期，以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度?！蓖瑫r(shí)指出，混凝土強(qiáng)度等級(jí)與“85橋規(guī)”中的標(biāo)號(hào)之間并非等同關(guān)系，標(biāo)號(hào)代表的強(qiáng)度降低2MPa后，相當(dāng)于強(qiáng)度等級(jí)，如30號(hào)混凝土相當(dāng)于C28混凝土。因此應(yīng)注意： A、我們常說(shuō)的“混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度”或“混凝土強(qiáng)度”，系指標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土抗壓強(qiáng)度。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)試件和圓柱體試件的抗壓強(qiáng)度，必須經(jīng)尺寸、形狀修正，換算為標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土抗壓強(qiáng)度，才可與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較。換算關(guān)系一般應(yīng)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)確定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足時(shí)，可參照上述各式進(jìn)行換算，但應(yīng)注意，按上述換算所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定，可能導(dǎo)致?tīng)?zhēng)議。 B、混凝土強(qiáng)度等級(jí)比混凝土標(biāo)號(hào)低（低2MPa），因此，04橋規(guī)設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度比85橋規(guī)設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度要高，即對(duì)混凝土質(zhì)量的要求提高了（約2MPa）。 2、混凝土強(qiáng)度的表示 混凝土強(qiáng)度的表示，因單位制和保證率的不同，在我國(guó)經(jīng)歷了三種形式。關(guān)于混凝土強(qiáng)度最早的表示形式是標(biāo)號(hào)，用“#”作標(biāo)識(shí)，例如250#混凝土，其單位是kg/cm2,保證率為85%；在上世紀(jì)80年代我國(guó)推行國(guó)際單位制后，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ04189）中混凝土強(qiáng)度仍稱為標(biāo)號(hào)，用“M”作標(biāo)識(shí)，例如M25混凝土，其單位是MPa，保證率仍為85%，但這一表示方式未普及使用且延續(xù)的時(shí)間較短；上世紀(jì)90年代，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTJ071-98）中，混凝土強(qiáng)度稱為強(qiáng)度等級(jí)，用“C”標(biāo)識(shí)，例如C25混凝土，單位仍為MPa，但保證率為95%。由于保證率不同，M與C之間存在如下關(guān)系（參見(jiàn)JTJ07198及JTGF802004附錄D條文說(shuō)明）： CM2（MPa）(D) 保證率是對(duì)大批量混凝土生產(chǎn)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的保證性要求。JTGF80-2004附錄D規(guī)定，試件大于等于10組時(shí)，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法按下述條件評(píng)定： Rn-K1*Sn0.9*R；RminK2*R（E） 式中：n同批混凝土試件組數(shù)； Rn同批n組試件強(qiáng)度的平均值； Sn同批n組試件強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差； R混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)； Rminn組試件中強(qiáng)度最低一組的值； K1、K2與組數(shù)相關(guān)的系數(shù)，當(dāng)n=10-14時(shí)，K1=1.70，K2=0.9；當(dāng)n=15-24時(shí)，K1=1.65，K2=0.85； 當(dāng)n25時(shí)，K1=1.60，K2=0.85。 試件少于10組時(shí)，用非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法按下述條件評(píng)定： Rn1.15*R;Rmin0.95*R(F) 滿足（D）或（E）式，則該批混凝土強(qiáng)度合格，否則不合格。 （E）和（F）式是保證率為95%時(shí)的要求。當(dāng)保證率為85%時(shí)， （F）式中的0.9換為0.8，（F）式中的1.15換為1.00，0.95換為0.85，K1、K2相應(yīng)變化，其余基本不變。 3、混凝土強(qiáng)度的測(cè)定 公路行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范要求用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生的混凝土試件的強(qiáng)度表征實(shí)體混凝土的強(qiáng)度，但工程實(shí)際中也常用其它方法測(cè)定實(shí)體混凝土的強(qiáng)度。公路行業(yè)對(duì)實(shí)體混凝土強(qiáng)度的測(cè)定，常用取芯法。對(duì)取芯法應(yīng)注意以下問(wèn)題： A、芯樣的直徑應(yīng)為混凝土集料公稱最大粒徑的4倍，一般為10010、15010mm。鉆芯位置盡可能避免混凝土構(gòu)件接縫和邊緣，且不應(yīng)帶有鋼筋。 B、芯樣受壓面不平整時(shí)，宜按JTGE30-2005T0551的相關(guān)規(guī)定，用硬石膏或硬石膏與水泥的混合物修平，規(guī)范不建議用磨平機(jī)磨平，以減少對(duì)試件的進(jìn)一步損傷。 C、不同高徑比的試件，按JTGE30-2004表T0554-2進(jìn)行修正，然后經(jīng)尺寸、形狀修正后換算為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。也可用（C）式換算，但應(yīng)注意條件。 D、一方面，在鉆芯、制件過(guò)程中，對(duì)芯樣混凝土強(qiáng)度不可避免地產(chǎn)生有害影響；另一方面，芯樣強(qiáng)度換算為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度時(shí)，關(guān)系不夠明確；第三，因?yàn)槌叽缧?yīng)及受力條件的差異，芯樣混凝土強(qiáng)度與芯樣混凝土在原位時(shí)的強(qiáng)度相比，明顯下降，因此，用芯樣強(qiáng)度進(jìn)行混凝土強(qiáng)度評(píng)定時(shí)，尺度宜適當(dāng)放寬，以免造成較大爭(zhēng)議。 4、混凝土質(zhì)量評(píng)定中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 4.1標(biāo)號(hào)與強(qiáng)度等級(jí)的區(qū)別 A、標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸不同。 標(biāo)準(zhǔn)抗壓試件尺寸如下： 試件強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)立方體150150150（mm）200*200*200(mm) 標(biāo)準(zhǔn)圓柱體150300（mm）200*400(mm) 其它標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸見(jiàn)JTGE302005表T05511。 B、保證率不同。 標(biāo)號(hào)的保證率為85%，強(qiáng)度等級(jí)為95%。強(qiáng)度等級(jí)對(duì)混凝土質(zhì)量的要求更高一些。 進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，試配強(qiáng)度應(yīng)高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的120%以上，方可保證實(shí)體混凝土強(qiáng)度按非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定時(shí)合格，因?yàn)樵u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)要求，此時(shí)的強(qiáng)度平均值，不得小于設(shè)計(jì)值的115%。 C、養(yǎng)生條件不同。 1998及2004年公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定，評(píng)定水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d齡期的試件為準(zhǔn)。公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ0412000）要求對(duì)混凝土試件進(jìn)行同條件養(yǎng)生，即把試件放置在與構(gòu)件同等的環(huán)境中，與構(gòu)件混凝土采用同等養(yǎng)生方式。 D、強(qiáng)度確定方法不同。 原水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程要求，一組三個(gè)試件的試壓值，如果有一個(gè)值超出三個(gè)試件試壓值的平均值的15%，舍棄該值后，取其余二個(gè)的平均值作為混凝土強(qiáng)度；新的試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，一組三個(gè)試件的試壓值，如果有一個(gè)值超出三個(gè)試件試壓值中的中間值的15%，取中間值作為混凝土強(qiáng)度。其它情況下的規(guī)定基本相同。 4.2同批混凝土的界定 JTGF80附錄D條文說(shuō)明中指出，同批混凝土是指用相同的材料、配比、和生產(chǎn)工藝條件，在比較短的時(shí)間內(nèi)完成的同強(qiáng)度實(shí)體混凝土。 同批梁可以每二、三孔作為一批；中小跨徑橋的樁、墩柱、蓋梁等，可以數(shù)孔為一批； 同批的時(shí)間范圍不宜超過(guò)一季，且日平均氣溫差不宜大于15。如果材料、配比、工藝條件或生產(chǎn)環(huán)境有較大變化，則不可視為同批混凝土。 JTGF80附錄D條文說(shuō)明同時(shí)指出，應(yīng)盡可能采用更加科學(xué)合理的數(shù)理統(tǒng)計(jì)評(píng)定方法。 4.3質(zhì)量控制與質(zhì)量評(píng)定的區(qū)別 施工質(zhì)量控制的目的，是針對(duì)當(dāng)前施工中存在的問(wèn)題，采取一定的措施，避免以后的施工中出現(xiàn)同樣的問(wèn)題。而質(zhì)量評(píng)定的目的，是對(duì)已經(jīng)完成的工程的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定工程質(zhì)量的優(yōu)劣。 公路工程施工過(guò)程中，項(xiàng)目業(yè)主、監(jiān)理、施工單位應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制?；谫|(zhì)量控制的目的，對(duì)每一混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度都應(yīng)嚴(yán)格控制，甚至可用單點(diǎn)強(qiáng)度是否合格作為標(biāo)尺衡量施工質(zhì)量，可以要求對(duì)不合格的工程返工重做。 對(duì)已完工程進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定時(shí)，應(yīng)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，除非有影響結(jié)構(gòu)安全性、使用性的重要缺陷，一般缺陷可不返工，以免造成不必要的浪費(fèi)。 質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)的質(zhì)量評(píng)定工作，宜用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)，以確定工程是否可以交付使用。但對(duì)重要缺陷，應(yīng)責(zé)令修復(fù)。應(yīng)說(shuō)明的是，這與公路工程竣（交）工驗(yàn)收辦法（交通部令2004第3號(hào)）的相關(guān)規(guī)定并不矛盾。 4.4構(gòu)件的局部強(qiáng)度與整體強(qiáng)度 公路工程中混凝土構(gòu)件一般尺寸較大，如40米梁、數(shù)十米的樁基等等。JTGF80附錄D對(duì)預(yù)留試件的組數(shù)給出了明確規(guī)定。如果一個(gè)構(gòu)件預(yù)留的幾組試件強(qiáng)度有合格也有不合格，或?qū)?gòu)件不同部位用回彈或取芯方法進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)后，有合格也有不合格，如何評(píng)價(jià)構(gòu)件的強(qiáng)度？各地、各項(xiàng)目、各單位的做法不盡相同。 第一種做法是，以最低的一組試件強(qiáng)度或最低的局部強(qiáng)度（回彈的某測(cè)區(qū)、芯樣的一個(gè)試件強(qiáng)度）為整個(gè)構(gòu)件的強(qiáng)度，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，據(jù)此評(píng)判構(gòu)件混凝土強(qiáng)度是否合格。采用此種做法的單位較多，但此種做法明顯有失偏頗。例如，某樁基設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25，通過(guò)三組芯樣試驗(yàn)，2組強(qiáng)度合格，一組強(qiáng)度略低于設(shè)計(jì)值（不小于極值），但該樁被判為III類或IV類，不合格；也有因三組9個(gè)試件中一個(gè)試件的試壓結(jié)果低于設(shè)計(jì)值（其余均遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值），被判為不合格。 第二種做法類似第一種，但與數(shù)理統(tǒng)計(jì)或非數(shù)理統(tǒng)計(jì)中要求的最低強(qiáng)度進(jìn)行比較。這種做法有可取之處，特別是在構(gòu)件上對(duì)混凝土強(qiáng)度要求最嚴(yán)的部位（主要的彎壓區(qū)），要求強(qiáng)度不得低于強(qiáng)度最低要求是合理的。但應(yīng)注意上述討論中的各種因素，給出合理的結(jié)果判定。強(qiáng)度測(cè)定單位應(yīng)嚴(yán)格操作，避免測(cè)定結(jié)果失真。 第三種做法是將所有檢測(cè)結(jié)果取平均值與設(shè)計(jì)值比較、評(píng)定。這種做法是沒(méi)有依據(jù)的。 正確的做法應(yīng)是將同一構(gòu)件按同批混凝土對(duì)待，按數(shù)理統(tǒng)計(jì)或非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較、評(píng)定。JTGF80附錄D給出了嚴(yán)格而明確的規(guī)定。 5、影響混凝土強(qiáng)度的重要因素 影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，主要包括材料質(zhì)量、施工工藝條件、施工環(huán)境、質(zhì)量控制等，施工技術(shù)規(guī)范對(duì)此都有明確規(guī)定。這里著重強(qiáng)調(diào)如下兩點(diǎn)。 5.1外加劑 外加劑是近年來(lái)在混凝土工程中使用越來(lái)越普遍的一種表面活性材料，已經(jīng)成為水泥混凝土主要（甚至必不可少）的組分。如果使用得當(dāng)，它可以極大地改善混凝土的物理力學(xué)性能，達(dá)到預(yù)期的目的，如果使用不當(dāng)，則會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量造成極大地?fù)p傷。 目前，外加劑的品種越來(lái)越多，市場(chǎng)狀況也魚(yú)龍混雜、良莠不齊，致使外加劑質(zhì)量參差不齊，甚至品名與實(shí)際性能不符。另一方面，對(duì)外加劑基本上放任自流，任由施工單位自行采購(gòu)和使用，對(duì)其質(zhì)量監(jiān)管不到位。我們?cè)诠ぷ髦校龅讲簧僖蛲饧觿┦褂貌划?dāng)造成的問(wèn)題，如預(yù)制梁混凝土十幾個(gè)小時(shí)不凝結(jié)，誤把速凝劑用于水下樁基灌注導(dǎo)致斷樁等等。 外加劑的試驗(yàn)分為性能試驗(yàn)和勻質(zhì)性試驗(yàn)兩個(gè)方面。性能試驗(yàn)主要檢驗(yàn)摻入外加劑后，混凝土或其拌合物能否達(dá)到預(yù)期的效果，類似于混凝土配合比試驗(yàn)；勻質(zhì)性試驗(yàn)主要檢驗(yàn)外加劑自身的性能是否滿足相關(guān)規(guī)定，類似于水泥三大指標(biāo)檢驗(yàn)。我們已經(jīng)習(xí)慣了混凝土配比設(shè)計(jì)及進(jìn)場(chǎng)水泥質(zhì)量的抽檢，但對(duì)外加劑，一般只在配合比設(shè)計(jì)時(shí)作性能試驗(yàn)，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的外加劑沒(méi)有要求進(jìn)行勻質(zhì)性試驗(yàn)，且對(duì)外加劑的使用劑量也未加