水利工程混凝土立方體抗壓強度檢測的不確定度研究

蔡艷華

【摘要】在水利工程中，混凝土立方體的抗壓強度是檢測混凝土質量的關鍵指標。本文主要針對混凝土立方體抗壓強度做了分析，通過對混凝土試件的取樣、成型、養護，并且對試件在各個方面試驗的過程中容易出現的問題，提出了改進的措施。

【關鍵詞】水利工程；混凝土立方體；抗壓強度；不確定度

混凝土立方體試件的抗壓強度的檢測是水利工程中檢測混凝土質量的重要手段，通過分析混凝土強度檢測結果的不確定度，對提高混凝土抗壓強度的檢測數據有著有效的、極大的促進作用。但是混凝土取樣、試件制作和養護符合實際、試驗和評定的標準、提高檢測強度的水平等還存在一定的問題。本文通過對施工單位近兩年來的混凝土立方體試件抗壓強度的結果進行了分析，對其問題進行了歸納，并針對這些問題提出了可行性的建議。

一、混凝土取樣抗壓強度檢測所存在的問題

（一）混凝土樣品不具代表性

取樣員在取樣時并沒有按照《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T 50107–2010）中規定和要求對樣品的數量進行取樣，而是根據混凝土攪拌的情況決定取樣的數量，另外，還有一個特別嚴重的現象經常發生，就是混凝土的攪拌質量如果沒有達到要求，就不抽取樣品，直取攪拌質量達到要求的，然后再取樣。這樣就很容易使所抽取的混凝土樣品沒有代表性，從而不能夠真實的反映工程所用混凝土的質量。

（二）施工單位弄虛作假的現象經常發生

一些施工單位在做混凝土立方體抗壓試件時喜歡吃小灶，通過摻加水泥、石子等來提高混凝土抗壓強度試件的強度。例如某施工單位的混凝土設計等級為C20，而檢測混凝土試件的抗壓強度竟然高達45.6MPa，經調查發現，此施工單位在做混凝土立方體抗壓試件的時候都會往里面摻加水泥。由于目前大部分水利工程都在實行見證取樣的送檢制度，所以以上這些不好的現象都有所改善。但是還有一些施工單位喜歡弄虛作假，通常表現在監理在場時做一組抗壓試件，監理不在場時另做一組抗壓試件，最后送到檢測單位的是監理不在場時做的試件。之所以會出現這種現象有兩個原因，一個是因為見證單位沒有盡到監控樣品的職責，另一個原因則是操作人員沒有工作責任意識。另外，由于還有一部分城鎮的水利工程的施工單位沒有落實見證取樣的制度，所以這些施工單位都沒有按照規范要求來處理留置的混凝土立方體抗壓試件，所以導致混凝土立方體抗壓試件的數量以及檢測數據不充足，這個現象通常表現在施工單位在上交工程完成資料的時候，交工資料只有幾組混凝土立方體試件的抗壓強度檢測報告。

（三）混凝土立方體試件沒有按照標準上面的規定及要求操作

《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081–2002）對混凝土試件成型的方法、振搗方式以及養護要求都做出了具體的規定及要求，但是施工單位在現場施工的時候往往會忽視這些規定及要求。具體的現象如下：

混凝土立方體試件的取樣及成型均沒有按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081–2002）和《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T 50107–2010）的要求做。混凝土立方體如果在短時間內成型，一般不超過15分鐘，可是有的施工單位在做試件的時候，初凝時間超出不說，且還對混凝土試件再次加水，之后再經過人工強制攪拌后成型。這樣形成的混凝土立方體試件在進行脫模之后，不但其試件的棱角不整齊，且其骨料嚴重外露，蜂窩嚴重，氣泡密集。

（2）混凝土立方體試件在成型之后，工作人員沒有按照規定要求及時對其拆模、編號、養護。而是過了幾天后才對其亂碼亂放，這樣的現象及其容易將混凝土立方體試件抗壓強度等級、編號及齡期弄亂。

（3）由于混凝土立方體試件的制作工作人員不固定，所以工作人員并沒有按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081–2002）中規定的方法進行操作，所以使混凝土立方體試件的成型方式比較隨意，例如有的選擇采用木方子敲打成型或者鋼筋亂振亂搗成型，最后則用鞋底子磨平。

（4）試模存在成型不標準、尺寸存在偏差。試模成型不準備及尺寸存在偏差的原因有兩個，第一，由于部分施工單位采用的是塑料模具，所以試件在振搗的過程中容易變形，以及過高的溫度也容易導致試件變形，導致試件的尺寸與工程所用的尺寸有相差。第二，由于在做試件的時候，操作人員沒有將試模固定緊，收面太早或者表面并未刮平。

二、引起混凝土立方體抗壓強度檢測不確定度的因素

混凝土立方體抗壓強度檢測不確定度的主要因素有試件的不均勻、測量用設備、檢測人員、環境條件，以及檢測方法存在缺陷等因素。混凝土立方體抗壓強度結果的獲得，是通過將混凝土立方體抗壓試件放在壓力試驗機上，通過壓力試驗機以一定速度對其持續加壓，直到混凝土立方體試件遭到破壞，從而得到其試件抗壓強度的數據結果。另外，在檢測混凝土立方體試件的抗壓強度時，溫度和濕度的變化對其影響比較小，完全可以忽略不計。因此，影響混凝土立方體抗壓強度的不確定因素主要包括：樣品的不均勻向引入的不確定度、樣品尺寸偏差引入的標準不確定度、壓力引入的標準不確定度以及數值修約引起的測量不確定度。

三、改善混凝土立方體抗壓強度檢測不確定度的有效措施

混凝土立方體試件的抗壓強度等級需要通過試配、試驗、配合比設計、施工、取樣、養護、檢測試件強度等眾多環節才能確定其試件的抗壓強度數據。在以上環節中，如果有一個環節出現了失誤操作，都有可能導致混凝土立方體試件的抗壓強度值降低。所以，要想得到混凝土立方體試件抗壓強度的正確數據，首先混凝土立方體試件就應該具有一定的代表性，在具有代表性的基礎上，還要做到以下幾點要求：

第一，混凝土立方體試件在成型之前，取樣人員要檢查試件的尺寸及裝配質量是否符合《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081–2002）的要求，達不到要求的試件則不能使用。在試件成型時，要嚴格按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081–2002）的要求對其進行振搗。當試件成型之后，用抹刀沿著試件的模壁反復插搗數次，以便消除混凝土立方體和模壁之間的氣泡，然后再用抹刀刮去多余的混凝土，將試件表面抹光抹平，并且讓混凝土立方體稍高于試件的表面。通過30分鐘的靜置，然對在對試件進行第二次抹平。這樣做的目的是為了能夠降低試件尺寸與混凝土立方體標準尺寸之間的誤差值。另外，需要嚴格執行的是，在測量試件尺寸的時候要做好相關的記錄。

第二，混凝土立方體取樣具有隨機性。取樣人員應該考慮到攪拌機口的混凝土拌和物經運輸在到達澆筑地點后，其會發生不同程度的離析和泌水的現象，混凝土的均勻性也會發生變化，所以，應當在澆筑地點隨機抽取正常使用的混凝土作為樣品。

第三，要固定混凝土立方體取樣的次數。由于取樣的次數對混凝土的質量以及評定結果會產生一定的影響，所以在取樣人員在取樣時，需要考慮到混凝土生產單位的規模、工作環境、工程性質以及其構件的特點、評定方法等方面因素，然后再根據《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T 50107–2010）中的規定要求要確定取樣的次數以及試件的數量。

第四，要配備具有一定文化水平且責任心較強的專職混凝土抽樣人員，負責施工現場混凝土的制作、抽樣。其次，在對試件進行試驗時，為了避免不同加荷速度對同一組混凝土試件產生影響，試驗員要嚴格按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081–2002）的要求對試件進行加荷速度試驗，另外，需要注意的是，同一批試件應該由同一人操作試驗機，且不熟練試驗機的試驗員不應該進行此次試驗操作。

第四，為混凝土立方體試件建立專門的養護室。當試件在成型之后應該立即用不透水的薄膜蓋住其試件的表面。而試件養護的標準則是在溫度為（20±2）℃的環境下靜置24至28個小時，然后對其進行編號和拆模程序。當拆完模之后要立即將試件放進溫度為（20±2）℃，濕度為95%以上標準的養護室中進行養護。

第五，正確運用混凝土立方體的標準試件及同條件試件。混凝土立方體的標準試件指的是在攪拌現場取樣、成型且在標準養護室中養護的試件，而同條件試件則是指在混凝土澆筑地點取樣、成型且與現場混凝土構件相同條件下養護的試件。由于混凝土立方體標準試件的抗壓強度只是攪拌機里混凝土的強度，它的差異只能夠反映出混凝土的配合比、材料計量的準確性以及攪拌的均勻性，而無法反應出混凝土澆筑、振動插搗以及養護所引起的質量差異。在施工的過程中，因混凝土澆筑、振動插搗以及養護而引起的質量問題遠遠大于混凝土立方體的標準試件的制作、養護和試驗，針對此，為了彌補混凝土立方體標準試件的不足，在施工的過程中，還要留置一塊同條件的試件，這樣做的目的一是為了能夠準確確定混凝土立方體的實際抗壓強度，二是能夠為試件的拆模提供最可靠的數據。

四、總結

總而言之，混凝土是當今建筑工程材料當中重要的一部分，而混凝土立方體的抗壓強度也成為工程中一項嚴格控制的指標。對混凝土立方體的進行抗壓強度檢測有兩個目的，一是為了更準確的把握其在使用時的受力狀態，二是通過對混凝土立方體抗壓強度的檢測來提高工程的整體質量。

參考文獻：

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