對混凝土強度檢驗的分析

1、摘 要混凝土強度的檢驗是結(jié)構(gòu)實體檢驗的主要項目之一,本文對同條件養(yǎng)護試件和標準養(yǎng)護試件的區(qū)別,回彈法和鉆芯法的應用誤區(qū)等問題進行了探討,希望澄清一些錯誤看法。本文就這些方面發(fā)表本人的一些看法和自己的理解，很多問題也不是很深入全面，望各位老師給予指導。關(guān)鍵詞：同條件養(yǎng)護 標準養(yǎng)護 回彈法 鉆芯法ABSTRACTThe inspection of concrete intensity is one of the most important subjects of structure inspection.In this paper,by distin guishing samples in th

2、e same maintaining condition with samples in the standard maintaining condition,problems of the wrong use of resounding method and drilling method are argued,and some wrong viewpoints are hoped to be cleared.Keywords：Same maintaining condition Standard maintaining condition Resounding method Drillin

3、g method目 錄引言1一、不同養(yǎng)護條件的混凝土試件強度21、同條件養(yǎng)護試件22、標準養(yǎng)護試件23、混凝土強度的檢驗評定標準34、驗收層次問題3二、混凝土實體強度檢測4 1、回彈法4 2、鉆芯法5三、關(guān)于混凝土強度評定的合理性61、【算例1】62、【算例1】73、【算例1】7四、混凝土強度評定中的一個值得注意的現(xiàn)象8結(jié)論10參考文獻11致謝1212 引 言混凝土主要具有抗壓強度高、整體性強及耐火、耐水性好等優(yōu)點，且可根據(jù)實際需要制作成各種形狀與尺寸的整體構(gòu)件。同時，混凝土的主要原材料（如砂、石子等）可就地取材價格便宜，大大節(jié)省工程建設(shè)投資。因此，混凝土作為一種建筑材料，廣泛應用于建筑、市政

4、、水利、交通等工程建設(shè)中?；炷翉姸葯z驗評定是建設(shè)、監(jiān)理機構(gòu)與施工技術(shù)人員參照有關(guān)質(zhì)量檢驗評定標準經(jīng)常進行的一項技術(shù)工作，而規(guī)范并沒有說明此種評定方法的合理程度。因此，技術(shù)人員在檢驗評定過程中難免或多或少地產(chǎn)生一些疑問如何檢驗評定混凝土強度是否達到設(shè)計要求以及評定結(jié)果能否真實反映混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量水平等。新版混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB5020422002)(以下簡稱“驗收規(guī)范”)明確要求對涉及混凝土結(jié)構(gòu)安全的重要部位進行結(jié)構(gòu)實體檢驗,其范圍僅限于涉及結(jié)構(gòu)安全的柱、墻、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要部位。本文就結(jié)構(gòu)實體中混凝土強度檢驗問題進行分析。對混凝土強度檢驗的分析 一、不同養(yǎng)護條件的混凝土試件

5、強度1、同條件養(yǎng)護試件在國內(nèi)傳統(tǒng)的混凝土施工中,一般留置有同條件養(yǎng)護試,作為施工工序的需要留設(shè),為工序交接提供依據(jù),例如現(xiàn)結(jié)構(gòu)拆模、預應力結(jié)構(gòu)張拉或放張等時間控制的依據(jù)。其樣條件、數(shù)量、養(yǎng)護要求等均無明確規(guī)定,只是一種工地上作的習慣性默許做法。驗收規(guī)范中強制性條文規(guī)定,每次樣至少留置一組標準養(yǎng)護試件,同條件養(yǎng)護試件的留置組根據(jù)實際需要確定。驗收規(guī)范明確了實體混凝土強度檢驗的要求,并按成熟法來計算混凝土的早期強度,提出等效養(yǎng)護齡期的概念與CEB2FIP模式規(guī)范MC90的要求是相符的。根據(jù)國內(nèi)已有研究資料,結(jié)構(gòu)實體中混凝土強度一般低于標準養(yǎng)護件下的強度,這主要是由于同條件養(yǎng)護試件與標準養(yǎng)護試件的差

6、異,包括濕度,溫度條件等的差異,因而對同條件養(yǎng)護試件的強度代表值乘了一個折算系數(shù)1.10,并按現(xiàn)行國家標準混凝土強度檢驗評定標準GBJ107評定,主要考慮實際混凝土結(jié)構(gòu)及同條件養(yǎng)護試件可能失水等不利于強度增長的因素。各地區(qū)可根據(jù)當?shù)氐脑囼灲y(tǒng)計結(jié)果對折算系數(shù)作適當?shù)恼{(diào)整,但需增大折算系數(shù)時,應持謹慎的態(tài)度。必須指出,在同條件養(yǎng)護試件的要求中,未涉及養(yǎng)護的的濕度條件。實際上施工現(xiàn)場實體結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護往往達不到規(guī)范的要求,而試件按規(guī)定養(yǎng)護就較容易實現(xiàn)。這個問題需要作進一步的完善,使同條件養(yǎng)護試件最大程度地代表實體結(jié)構(gòu)混凝土強度。2、標準養(yǎng)護試件驗收規(guī)范仍把標養(yǎng)試件強度檢驗評定要求放在強制性條文內(nèi)。但應該

7、認識到,標養(yǎng)強度難以反映結(jié)構(gòu)中混凝土的真實強度?？梢哉f,標養(yǎng)強度反映的是“材料強度”,同時也代表了結(jié)構(gòu)混凝土應達到的“期望強度”。所謂“期望強度”的表述,是認為對混凝土施工及養(yǎng)護等諸多影響因素,應該在各方面加以克服消除,使實體混凝土強度最終能達到期望強度值。標準養(yǎng)護試件主要是對配合比、攪拌工藝、運輸操作等的檢驗,而同條件養(yǎng)護試件涉及澆筑、養(yǎng)護等更多因素的檢驗。驗收規(guī)范明確“結(jié)構(gòu)實體混凝土強度的檢驗,應以在混凝土澆筑地點制備并與結(jié)構(gòu)實體同條件養(yǎng)護的試件強度為依據(jù)”。驗收規(guī)范給出了結(jié)構(gòu)實體檢驗用同條件養(yǎng)護試件齡期的確定原則:同條件養(yǎng)護試件達到等效養(yǎng)護齡期時,其強度與標準養(yǎng)護條件下28d齡期的試件強

8、度相同。經(jīng)過試驗研究和工程調(diào)查查明與結(jié)構(gòu)實體組成成份、養(yǎng)護條件相同的同條件養(yǎng)護試件,其強度可作為結(jié)構(gòu)實體混凝土強度的依據(jù),能相對客觀地、較大程度地反映結(jié)構(gòu)實體的混凝土強度。3、混凝土強度的檢驗評定標準現(xiàn)行的工程質(zhì)量檢驗評定標準如GBJ301-88建筑工程質(zhì)量檢驗評定標準、市政工程質(zhì)量檢驗評定標準CJJ1-90、CJJ/2-90、CJJ3-90等均對工程建設(shè)中的混凝土強度的檢驗評定作了具體規(guī)定：混凝土試塊需按GBJ107-87混凝土強度檢驗評定標準的規(guī)定取樣、制作、養(yǎng)護和試驗，且強度必須符合下面規(guī)定。（1）用統(tǒng)計方法評定混凝土強度時，其強度應同時滿足式（1a）、（1b）：mfcu-1Sfcu0.

9、9fcu.k （1a） fcu.min2fcu.k （1b）（2）用非統(tǒng)計方法評定混凝土強度時，其強度應同時滿足式（2a）、（2b）： mfcu1.15fcu.k （2a） fcu.min0.95fcu.k （2b）式中：mfcu為同一驗收批混凝土立方抗壓強度的平均值，N/mm2；Sfcu為同一驗收批混凝土強度的標準差，N/mm2。當Sfcu0.06fcu.k時，取當Sfcu=0.06fcu.k；fcu.k為混凝土立方體抗壓強度標準值，N/mm2；fcu.min為同一驗收批混凝土立方體抗壓強度的最小值，N/mm2；1、2為合格判定系數(shù)，按表1選取。表1 合格判定系數(shù)合格判定系數(shù)試塊組數(shù)1014

10、15242511.701.651.6020.900.850.854、驗收層次問題同條件養(yǎng)護試件強度和標準養(yǎng)護試件強度所對應的驗收層次不同,這是在執(zhí)行驗收規(guī)范時需要注意的一點。標養(yǎng)強度仍是驗收規(guī)范要求的驗收項目之一,但其只是混凝土分項工程中對某個檢驗批混凝土強度的檢驗評定,合格與否只影響相應檢驗批的驗收。同條件養(yǎng)護試件的強度檢驗則是整個混凝土結(jié)構(gòu)子分部工程驗收中結(jié)構(gòu)實體檢驗的一部分其合格與否直接影響其代表的混凝土強度等級的全部實體混凝土。所以驗收規(guī)范中要求,結(jié)構(gòu)實體的檢驗采用由各方參與的見證抽樣形式,以保證檢驗結(jié)果的公證性。其中并明確指出,對結(jié)構(gòu)實體檢驗,并不是在子分部工程驗收前的重新檢驗,而是

11、在相應分項工程驗收合格、過程控制使質(zhì)量得到保證的基礎(chǔ)上,對重要項目進行的驗證性檢查,其目的是為了加強混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收,真實地反映混凝土強度的質(zhì)量指標確保結(jié)構(gòu)安全。二、混凝土實體強度檢測混凝土實體檢測方法可分為非破損法和局部破損法,這里對回彈法和鉆芯法進行分析。1、回彈法回彈法是國內(nèi)進行現(xiàn)場檢測使用較多的一種方法,針對混凝土的現(xiàn)狀,在使用回彈法時應注意以下幾點:（1）有條件的地區(qū),應建立地區(qū)測強曲線,文獻1介紹了上海地區(qū)建立地區(qū)測強曲線(公式)做法。（2）實際工作中經(jīng)常遇到高濕度環(huán)境下的混凝土測強問題,需要通過一系列試驗獲取不同濕度修正系數(shù)。（3）碳化深度對回彈推定值影響很大,而實際中混凝

12、土摻合料、脫模劑、粉刷層等因素會影響實際碳化深度的測定,要加以甄別,防止“假碳化”而產(chǎn)生的誤判。文獻2對有些檢測單位先磨去表面碳化層,然后再進行回彈的做法提出異議,認為由于磨去表面碳化層,其表面呈多相組分狀態(tài),因而回彈點不易確定;并根據(jù)試驗數(shù)據(jù),建議對早齡期碳化深度超過0.5mm的混凝土構(gòu)件,采用鉆芯回彈綜合法進行檢測。（4）對于齡期超過141000d范圍的混凝土,不能直接采用回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程(JGJ/T23-2001)附錄A的強度換算表進行換算,可回彈后,采用同條件試件或鉆取混凝土芯樣進行修正。（5）JGJ/T23-2001規(guī)程指出,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強度推定值是指相應于強度

13、換算值總體分布中保證率不低于95%的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的混凝土抗壓強度值。實際檢測中,不能直接將混凝土強度推定值與混凝土設(shè)計強度等級的數(shù)值做對比,應注意現(xiàn)場混凝工構(gòu)件的回彈強度推定值往往低于混凝土設(shè)計強度等級這一事實,根據(jù)檢測的目的和實際情況,來綜合判定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強度情況。2、鉆芯法鉆芯法由于代表性好,直觀、測試誤差小,在國內(nèi)外得廣泛應用,在使用鉆芯法時應注意以下幾點。（1）芯樣尺寸問題CECS03:88鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程指出,高度和直徑均為100mm和150mm芯樣試件的抗壓強度測試值,可直接作為混凝土的強度換算值。但實際檢測時,往往用直徑小于75mm的小芯樣來作抗壓試驗。文獻3收集了

14、國內(nèi)多家科研單位的試驗資料,認為直徑小于75mm的芯樣強度偏低,標準差較大,其強度換算值存在爭議,需慎重采用。（2）芯樣強度值的代表性芯樣雖然是直接從實體結(jié)構(gòu)中鉆取,但其強度仍與實際結(jié)構(gòu)存在差異。因為鉆取過程本身就是對芯樣的一種干擾,累計的損傷會使強度受到削弱。所以芯樣強度值也有一定的局限性和近似性,也不能百分百地反映出結(jié)構(gòu)實體的真正強度。（3）用混凝土芯樣修正回彈測試值修正系數(shù)法在JGJ/T23-2001規(guī)程中有明確規(guī)定,但實修正效果并不好。文獻4對修正系數(shù)法、總體修正量法部修正量法等三種方法利用實例進行分析,認為局部修正法效果最好,因為修正應該是芯樣強度與其對應的測試區(qū)彈值進行比較,不能用

15、抽樣的總體強度進行比較,否則會現(xiàn)反?，F(xiàn)象。（4）驗收規(guī)范的建議隨著檢測技術(shù)的發(fā)展,已有相當多的方法用以檢查混凝土的強度,實際應用應根據(jù)有關(guān)標準,可優(yōu)先選擇非破損的檢測方法。以減少檢測工作量,必要時可輔以局部破損檢測方法,這是一個方向性的指引。三、關(guān)于混凝土強度評定的合理性混凝土強度檢驗評定過程較為繁瑣，工程技術(shù)人員經(jīng)?？紤]一些情況下能否避繁就簡直接根據(jù)試塊強度判定合格與否：（1）每組試塊強度都大于或等于設(shè)計強度，可否直接判定強度合格？（2）有少量幾組試塊強度小于設(shè)計強度，可否直接判定強度不合格？同時，現(xiàn)行的混凝土強度檢驗評定方法是否妥當，評定結(jié)果是否合理等問題也一直困擾著技術(shù)人員。應該說，混凝

16、土強度檢驗評定是一種綜合評定，一般情況下不能直接進行判定。它既直觀地反映了混凝土強度是否達到設(shè)計要求，又能反映一批混凝土強度的變異性，說明了混凝土的生產(chǎn)條件在較長時間內(nèi)是否保持一致，從而控制混凝土生產(chǎn)和施工質(zhì)量。為了更為直觀地分析上述問題，以下用幾個典型的算例進行說明。1、【算例1】某C20強度等級混凝土采用現(xiàn)場攪拌制作，根據(jù)規(guī)范要求現(xiàn)場制作混凝土試塊共10組，其28天強度分別為34.5、34.0、30.0、25.0、21.0、20.5、21.0、22.0、23.0、23.0MPa。試判定其強度是否合格。工程實踐表明，算例中C20混凝土的各組28天強度都有可能出現(xiàn)。由于該混凝土試塊共有10組，

17、故采用統(tǒng)計方法進行評定，取合格判定系數(shù)1=1.70，2=0.9。計算可知，混凝土試塊強度的平均值與標準差分別為mfcu =25.4，Sfcu =5.415。式（1a）左邊mfcu-1Sfcu×5.415=16.2，式（1a）右邊0.9fcu.k =18.0，故式（1a）不滿足。式（1b）顯然成立。故依據(jù)標準判定該批混凝土強度評定結(jié)果卻不合格。由算例看出，雖然每組試壓塊強度均大于或等于設(shè)計強度，但混凝土強度評定結(jié)果卻不合格。由此說明，即使每組試塊強度均大于或等于設(shè)計強度，也不能直接判定強度合格。對統(tǒng)計方法而言，當同一強度等級混凝土的各組數(shù)據(jù)離散性較大時，其標準差較大，容易導致式（1a）

18、不能滿足。混凝土強度標準差反映了預拌混凝土廠、預制混凝土構(gòu)件廠或集中攪拌混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量水平。標準差較大反映出混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平不穩(wěn)定，不能保證一定時期內(nèi)的混凝土生產(chǎn)與施工質(zhì)量。對現(xiàn)場集中攪拌的C20混凝土而言，當其他評定指標符合要求外，一般認為標準差不小于4時，生產(chǎn)質(zhì)量水平優(yōu)良；標準差小于等于5.5時，生產(chǎn)質(zhì)量水平一般；標準差大于5.5時，生產(chǎn)質(zhì)量水平差。算例1中該批混凝土不合格說明混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平較差，這與標準差較大反映的結(jié)果一致，因此可以說明算例的評定結(jié)果是合適的。2、【算例2】某C20強度等級混凝土采用現(xiàn)場攪拌制作，根據(jù)規(guī)范要求現(xiàn)場制作混凝土試塊共9組，其28天強度分別為21.5、2

19、1.0、21.0、25.0、22.0、20.5、21.0、22.0、23.0、MPa。試判定其強度是否合格。由于該批混凝土試塊共有9組，故采用非統(tǒng)計方法進行評定?；炷猎噳K強度的平均值為mfcu =21.89，且1.15 fcu.k =23.0。因而式（2a）不能滿足，式（2b）顯然成立，故評定該批混凝土強度為不合格。算例也說明，即使每組試塊強度均大于或等于設(shè)計強度，也不能直接判定強度合格。由于非統(tǒng)計方法的組數(shù)較少，沒有足夠的數(shù)據(jù)確定標準差來判斷混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量水平。算例2中各組強度值大都集中在設(shè)計強度附近，若在大量統(tǒng)計時，可能出現(xiàn)強度小于設(shè)計強度或遠大于設(shè)計強度等情況。因此算例的評定結(jié)果也是

20、合適的。3、【算例3】某C20強度等級混凝土采用現(xiàn)場攪拌制作，根據(jù)規(guī)范要求現(xiàn)場制作混凝土試塊共10組，其28天強度分別為30.5、31.0、30.0、25.0、24.0、25.5、19.5、22.0、23.0、23.0MPa。試判定其強度是否合格。該批混凝土試塊共10組，故采用統(tǒng)計方法進行評定，同時取1=1.70，2=0.9?；炷猎噳K強度的平均值與標準差分別為mfcu =25.35，Sfcu =3.923，該批混凝土強度的最小值為fcu.min =19.5。式（1a）左邊mfcu-1Sfcu×3.923=18.68，式（1a）右邊0.9fcu.k =18.0，因而式（1a）成立，式

21、（1b）亦成立。故評定該批混凝土強度合格。因此，即使每組試塊強度中有少量幾組小于設(shè)計強度，只要最小值不低于評定標準中規(guī)定值，也可能出現(xiàn)評定結(jié)果合格的情況。即有少量幾組試塊強度小于設(shè)計強度，此時不能直接判定強度不合格。這是因為，試塊中強度的最小值不是很小，標準差不大，能夠說明混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量水平較為穩(wěn)定。其中，在大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中有少量幾組強度較低是一種偶然現(xiàn)象，不是必然現(xiàn)象，不能用以否定混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量，從而也說明了算例3中的評定結(jié)果是合理的。應該指出，上述三個算例都是混凝土強度評定中的一些特例。在大多數(shù)評定中，當同批混凝土強度的標準差不大時，只要強度最小值不低于標準要求，且強度較低的組數(shù)不多，

22、評定結(jié)果一般都為合格。但當標準差較大時，或每組強度均接近設(shè)計強度時，評定結(jié)果容易出現(xiàn)不合格情況。按上述分析，可知這些評定結(jié)果都較為合理，說明了現(xiàn)行的評定標準與方法可行，是一種合適的判定方法。四、混凝土強度評定中的一個值得注意的現(xiàn)象在肯定評定方法可行的同時，尚應看到評定中還有一個值得注意與需要探討的問題。即當一批混凝土強度采用統(tǒng)計方法評定不合格時，但當人為減少組數(shù)后卻可以采用非統(tǒng)計方法評定為合格，反之亦然。分析可知，在統(tǒng)計評定中也易出現(xiàn)人為改變試塊組數(shù)，從而改變合格判定系數(shù)，直接影響到評定結(jié)果，一般認為一批混凝土試塊組數(shù)在10、15、25等臨界組數(shù)附近時較易出現(xiàn)。從算例1中隨意去掉一組數(shù)據(jù)，比如

23、去掉21.0，此時應采用非統(tǒng)計方法。其平均值為mfcu =23.0，而1.15fcu.k =23.0，顯然（2a）、（2b）能同時滿足，故評定合格。由此，又引發(fā)了一系列的新問題。當有些技術(shù)人員采用統(tǒng)計評定發(fā)現(xiàn)評定結(jié)果不合格時，可能在一些因素的驅(qū)使下擅自抽掉少量幾組數(shù)據(jù)，從而可改變合格判定系數(shù)1、2數(shù)值或進而可采用非統(tǒng)計方法進行評定。這樣一來，可以取得“合格”的評定結(jié)果，但很顯然這樣的評定結(jié)果沒有真實反映混凝土的施工生產(chǎn)質(zhì)量。由于混凝土施工的澆筑記錄由個人填寫，具有一定的水分，故很難從施工技術(shù)資料中檢查出混凝土取樣的實際數(shù)目，這就給質(zhì)量管理部門的質(zhì)量控制工作帶來較大的難度。另一方面，GBJ107

24、-87混凝土強度檢驗評定標準規(guī)定混凝土試樣應在混凝土澆筑地點隨機抽取，取樣頻率應符合：每100盤，但不超過100m3的同配合比的混凝土，取樣次數(shù)不得少于一次；每一工作班拌制的同配合比的混凝土不足100盤時，其取樣次數(shù)不得少于一次。也就是說，針對某一工程的具體施工特點與過程，混凝土取樣應有一個最少試塊組數(shù)，有必要時可以多取若干組。這樣一來，就有可能出現(xiàn)取樣組數(shù)多時評定不合格，但取樣次數(shù)少時（也滿足規(guī)范取樣頻率要求）評定結(jié)果卻合格這一“反?！爆F(xiàn)象。譬如某工程中所用同強度等級的一批混凝土試塊最少需制作23組，但實際取樣組數(shù)為30組，此兩種情況下的合格判定系數(shù)值不同，平均值也可能不同。由于采用統(tǒng)計方法

25、時，試塊組數(shù)直接決定合格判定系數(shù)的取值，而且也影響到平均值的大小，因此極易出現(xiàn)此種“反?！爆F(xiàn)象。這樣一來，取樣組數(shù)多反而成了不利因素，評定結(jié)果卻不合格。這似乎是一種矛盾現(xiàn)象，應當如何解釋與解除這一矛盾之處值得研究。但由于一些大型工程建設(shè)的混凝土用量很大，一般說來試塊取樣組數(shù)很多，通常要大于25組，因而取樣組數(shù)不會在臨界組數(shù)10、15、25附近徘徊，也就不易出現(xiàn)此種現(xiàn)象。結(jié) 論混凝土強度檢驗是工程質(zhì)量控制的重要一環(huán),也是結(jié)構(gòu)安全鑒定的主要項目。在實際檢測檢驗中,需要對規(guī)范、規(guī)程的要求真正理解掌握,才能準確檢測實體混凝土的強度,并作出正確評價。同條件養(yǎng)護試件的要求,第一次明確寫入規(guī)范。對它的理解和實際操作,還需要一個過程。但其著重于實體質(zhì)量檢驗的原則是不言而喻的。驗收規(guī)范中指出“結(jié)構(gòu)實體檢驗,可采用對同條件養(yǎng)護試件強度進行檢驗的