混凝土試塊比對(duì)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析

溫慶義

中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司 山東青島 266000

混凝土是建筑工程最重要的材料之一。它是一種人造石，由水泥材料、顆粒狀（又稱(chēng)骨料）、水、混合料制成，必要時(shí)加入一定比例后，經(jīng)均勻攪拌、密實(shí)成型、硬化而成。混凝土性能包括混凝土混合料的適用性、強(qiáng)度、變形和耐久性。能力又稱(chēng)適用性，是指混凝土混合料在一定的施工條件下，有利于不同施工工序的操作，從而保證均勻、密實(shí)混凝土[1]。

1 相關(guān)概述

強(qiáng)度是混凝土硬化后的主要力學(xué)性能，反映了其定量的回彈性負(fù)載特定強(qiáng)度包括壓縮、牽引、彎曲、和約束力及拉力大小。

變形在非荷載作用下包括化學(xué)收縮、干濕變形和t溫度信息。大量的水泥易引起混凝土的化學(xué)收縮和微裂縫。

耐久性是指混凝土在實(shí)際使用過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間承受各種損傷因素并保持使用條件下的強(qiáng)度和外觀完整性的能力。混凝土的抗凍性，抗?jié)B性，耐腐蝕性和耐火性[2-3]。

2 標(biāo)準(zhǔn)試塊和對(duì)比試塊

2.1 標(biāo)準(zhǔn)試塊

標(biāo)準(zhǔn)試塊稱(chēng)為STB試塊，通常由相關(guān)國(guó)際組織、國(guó)家和工業(yè)部、標(biāo)準(zhǔn)化組織和其他主管部門(mén)的技術(shù)服務(wù)部門(mén)推薦、定義和使用由委員會(huì)決定。可用于測(cè)量MI和傳感器性能，調(diào)整故障檢測(cè)靈敏度，分時(shí)軸，評(píng)估故障尺寸。然而，測(cè)試塊并不一定具有這些功能，而是根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。它們通常用于檢驗(yàn)之間目的相同，并實(shí)現(xiàn)了材料、形狀、尺寸和性能的標(biāo)準(zhǔn)化級(jí)別。例如常用的全球標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)別包括有IIW試塊、IIW2試塊等，我國(guó)的CS–1，CS–2，CSK–IA，CSK–IB，CSK–IC，日本的STB–G系列試塊，美國(guó)的ASTM和ASME的標(biāo)準(zhǔn)試塊，英國(guó)的BS–A2，BS–A4試塊，西德DIN54120中的1#試塊等等均屬此列，其中有些試塊可用于制作距離–波幅曲線或面積–波幅曲線。

2.2 對(duì)比試塊

對(duì)比試塊簡(jiǎn)稱(chēng)RB試塊，RB試塊大多是非標(biāo)準(zhǔn)的參考試塊，用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般用于校正時(shí)間軸和調(diào)整靈敏度，如家用CSK；鍋爐壓力容器焊接檢驗(yàn)用IIA、CSK、IIIA；鋼結(jié)構(gòu)焊接檢驗(yàn)用Rb-1、Rb-2、Rb-3、Rb-4，如半圓試塊、薄試塊等，三角形試塊日本等地RB-4也是參考點(diǎn)。

3 混凝土常見(jiàn)檢驗(yàn)方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1 試件法

施工過(guò)程中，將混合后的混凝土倒入規(guī)定的立方體測(cè)試模具中，振動(dòng)并成型，并在規(guī)定的溫度和濕度下固化28天，然后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。以150mm的立方體試件為標(biāo)準(zhǔn)件，分別為100mm和200mm，并根據(jù)指定的尺寸換算系數(shù)進(jìn)行換算。

優(yōu)點(diǎn)：①混凝土本身的強(qiáng)度可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接理解。②在施工過(guò)程中，可以在相同的條件下，在核心條件下進(jìn)行固化的樣品，以及等效的固化壓力試驗(yàn)的結(jié)果，可以作為重新檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)實(shí)體強(qiáng)度等級(jí)后的基礎(chǔ)。

缺點(diǎn)：①試件方法可以直接反映混凝土本身的強(qiáng)度，但實(shí)際上不能反映施工后的強(qiáng)度質(zhì)量。②當(dāng)時(shí)試件是合格的，但混凝土的實(shí)際質(zhì)量與建筑施工的水平，方法有很大關(guān)系。質(zhì)量很難確定，這會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量和安全隱患。③如果試件制作馬虎，養(yǎng)護(hù)不規(guī)范，容易導(dǎo)致試件質(zhì)量不合格，而實(shí)際上混凝土質(zhì)量強(qiáng)度是滿足要求的，從而導(dǎo)致不必要的麻煩。

如果不是根據(jù)規(guī)定的數(shù)量隨機(jī)選擇施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土樣品，而是根據(jù)混凝土拌合料的質(zhì)量取樣的，并且只有當(dāng)質(zhì)量好的時(shí)候，所取的樣品才不會(huì)具有代表性，也不能真正反映出混凝土質(zhì)量[4]。

3.2 鉆芯法

金剛石鉆頭用于將巖心樣品鉆入具有代表性的混凝土結(jié)構(gòu)中。加工后，將兩端切割，研磨或弄平，然后制成圓柱體以測(cè)量抗壓強(qiáng)度。成分壽命為14天以上且強(qiáng)度為10MPa以上的混凝土的強(qiáng)度可以通過(guò)巖心鉆探法進(jìn)行試驗(yàn)。

優(yōu)點(diǎn)：①鉆芯法直接反映構(gòu)件混凝土實(shí)際情況的局部破損檢測(cè)方法，可以比較準(zhǔn)確地測(cè)定其強(qiáng)度。②從抽出的芯樣部分可以直接觀察到該構(gòu)件內(nèi)部混凝土實(shí)際情況，如骨料分布、蜂窩氣孔、裂縫等。

缺點(diǎn)：①勞動(dòng)強(qiáng)度高，對(duì)采樣技術(shù)要求嚴(yán)格，對(duì)樣品的基本處理要求高。②兩端面平整度要求很高，如果不平整會(huì)造成強(qiáng)度偏低對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件會(huì)造成局部損傷。③檢測(cè)費(fèi)用較高，構(gòu)件鋼筋太密也無(wú)法抽取。

3.3 回彈法

用回彈儀測(cè)量混凝土的表面硬度，并結(jié)合混凝土的碳化深度，然后推斷其抗壓強(qiáng)度。回彈測(cè)試儀測(cè)得的回彈值為混凝土表面的硬度，而材料的硬度與材料的強(qiáng)度有關(guān)，因此在回彈值和抗推斷性之間建立了一條特殊的強(qiáng)度測(cè)量曲線值。

優(yōu)點(diǎn)：①使用簡(jiǎn)單靈活，測(cè)試速度快，測(cè)試成本低。②檢查人員將被隨機(jī)選擇并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，以了解混凝土的實(shí)際強(qiáng)度以及及時(shí)澆筑的整體水平。

缺點(diǎn)：①精度相對(duì)較差，需借助一定的檢測(cè)強(qiáng)度曲線。②當(dāng)混凝土表面和內(nèi)部質(zhì)量明顯不同時(shí)，例如化學(xué)腐蝕或火災(zāi)，硬化過(guò)程中的凍結(jié)等，則無(wú)法使用此方法。

3.4 超聲檢測(cè)

通過(guò)觀察超聲波檢測(cè)器上顯示的相關(guān)超聲波傳播變化，確定混凝土內(nèi)部和表面是否存在缺陷，以評(píng)估質(zhì)量而不會(huì)損壞或損壞被檢查的材料和工件，無(wú)論怎樣都必須進(jìn)行做超聲波檢測(cè)。

優(yōu)點(diǎn)：超聲檢測(cè)能對(duì)混凝土內(nèi)部空洞、不密實(shí)區(qū)的位置和范圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時(shí)間澆筑的混凝土結(jié)合的質(zhì)量和混凝土勻質(zhì)性作出比較準(zhǔn)確的判定。

缺點(diǎn)：有許多聲速的因素很多，例如水泥類(lèi)型，水泥用量，砂含量，粗骨料類(lèi)型和最大粒徑，含水量，使用年限等。當(dāng)使用的材料，含水量和使用年限不同時(shí)。混凝土的強(qiáng)度也有所不同，因此，很難用超聲波方法準(zhǔn)確地測(cè)量混凝土的強(qiáng)度。

目前，通常將超聲波法和回彈法結(jié)合在一起以確定混凝土的強(qiáng)度，即所謂的超聲波回彈法（獨(dú)特的超聲波法主要檢測(cè)混凝土的均勻性）。

3.5 后裝拔出法

鉆孔，打磨凹槽，將錨栓嵌入硬化的混凝土表面，并安裝拉出儀器以進(jìn)行拉出測(cè)試，確定最大拉出力，并根據(jù)拉出力與強(qiáng)度之間的相關(guān)性來(lái)測(cè)試混凝土強(qiáng)度預(yù)先建立的混凝土。

優(yōu)點(diǎn)：《后裝拔出法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度有懷疑時(shí)，或舊結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度需要檢測(cè)時(shí)，可按后裝拔出法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可作為評(píng)價(jià)混凝土質(zhì)量的一個(gè)主要依據(jù)。

缺點(diǎn)：由于各種因素的差異，采用提取法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度應(yīng)建立局部強(qiáng)度測(cè)量曲線，以進(jìn)一步提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.6 注意事項(xiàng)

（1）在檢測(cè)混凝土強(qiáng)度時(shí)，選擇采用何種方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的具體情況及檢測(cè)條件綜合確定。

（2）當(dāng)混凝土樣品的強(qiáng)度不合格時(shí)，可以使用未損壞或部分損壞的檢測(cè)方法來(lái)估計(jì)組件的混凝土強(qiáng)度。

（3）當(dāng)需要準(zhǔn)確確定結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度水平并存在條件時(shí)，可以首先考慮采用巖心鉆進(jìn)法。

（4）當(dāng)混凝土質(zhì)量比較均勻時(shí)，可采用回彈法和超聲回彈法。

（5）如果用鉆芯法進(jìn)行校核，則可以提高精確度。

（6）當(dāng)混凝土強(qiáng)度比較低時(shí)，不宜用抗拔法，因?yàn)榇藭r(shí)測(cè)得的混凝土強(qiáng)度偏高。

4 混凝土的取樣與試驗(yàn)

混凝土取樣：混凝土試塊的取樣點(diǎn)為混凝土澆筑地點(diǎn)某一個(gè)地方，其中：采取可靠措施，確保試塊生產(chǎn)具有代表性，混凝土標(biāo)準(zhǔn)成型試塊的取樣點(diǎn)也可位于建筑物的適當(dāng)位置，例如在將預(yù)拌混凝土泵送至泵或現(xiàn)場(chǎng)混凝土釋放裝置之前，監(jiān)督員已批準(zhǔn)，注意：上述試塊的制造位置是指：僅適用于標(biāo)準(zhǔn)混凝土潤(rùn)滑劑，相同條件下試塊的取樣和制備，毫無(wú)疑問(wèn)也應(yīng)在混凝土澆筑成型的地方進(jìn)行。混凝土取樣有以下注意事項(xiàng)：

混凝土取樣應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)評(píng)定方法，并要求設(shè)計(jì)檢驗(yàn)批的劃分和相應(yīng)的取樣方案；

混凝土強(qiáng)度樣品應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取，取樣頻率和取樣數(shù)量應(yīng)符合下列要求：同一配合比每100塊板混凝土取樣次數(shù)不少于一次，但不超過(guò)100m3。每班拌制相同配合比的混凝土小于100盤(pán)100m3時(shí)，取樣頻率不少于一次。同一配合比混凝土連續(xù)澆筑超過(guò)1000m3時(shí)，每200盤(pán)取樣次數(shù)不少于一次。每層及同一層混凝土的取樣時(shí)間不少于一次混合比。還有同一配合比混凝土一次連續(xù)澆筑1000m3以上時(shí)，每200m3至少取一次整批混凝土。

必須隨機(jī)選擇混凝土澆筑設(shè)備，并且采樣必須滿足以下要求：每100個(gè)不超過(guò)100m3的混合混凝土板至少采樣一次；在一個(gè)工作周期內(nèi)，每100個(gè)混合混凝土板至少采樣一次，不能少于一次。當(dāng)一次連續(xù)排放10000m3時(shí)，應(yīng)每200m3至少以相同比例對(duì)混合物進(jìn)行一次采樣。每次抽樣至少應(yīng)保留一套標(biāo)準(zhǔn)模板，并應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定保留的樣本數(shù)。

試驗(yàn)方法：檢查施工記錄及試件強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告。對(duì)有抗?jié)B要求的砼結(jié)構(gòu)，其砼試件應(yīng)在澆筑地點(diǎn)隨機(jī)取樣。同一工程、同一配合比的砼，取樣不應(yīng)少于一次，留置組數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要確定。

檢驗(yàn)方法：檢查試件抗?jié)B試驗(yàn)報(bào)告。

5 結(jié)果統(tǒng)計(jì)

C.0.1同一標(biāo)號(hào)（或強(qiáng)度等級(jí)）混凝土試塊28天齡期抗壓強(qiáng)度的組數(shù)n≥30時(shí)，應(yīng)符合表C.0.1的要求。

表 C.0.1混凝土試塊28天抗壓強(qiáng)度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

C.0.2同一標(biāo)號(hào)（或強(qiáng)度等級(jí)）混凝土試塊28天齡期抗壓強(qiáng)度的組數(shù)30＞n＞5時(shí)，混凝土試塊強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)滿足下列要求：

Rn-0.7Sn＞R標(biāo)（C.0.2-1）

Rn-1.6Sn≥0.83R標(biāo)（當(dāng)R標(biāo)≥20） （C.0.2-2）

或≥0.80 R標(biāo)（當(dāng)R標(biāo)＜20） （C.0.2-3）

當(dāng)統(tǒng)計(jì)得到的Sn＜2.0（或1.5）MPa時(shí)，應(yīng)取Sn=2.0MPa（R標(biāo)≥20MPa）；

Sn=1.5MPa（R標(biāo)＜20MPa）；

Rn—n組試件強(qiáng)度的平均值，MPa；

Ri—單組試件強(qiáng)度，MPa；

R標(biāo)—設(shè)計(jì)28天齡期抗壓強(qiáng)度值，MPa；

n —樣本容量。

C.0.3同一標(biāo)號(hào)（或強(qiáng)度等級(jí)）混凝土試塊28天齡期抗壓強(qiáng)度的組數(shù)5＞n≥2時(shí)，混凝土試塊強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)滿足下列要求：

Rmin≥0.95R標(biāo)（C.0.3-2）

R標(biāo)—設(shè)計(jì)28天齡期抗壓強(qiáng)度值，MPa；

Rmin—n組試塊中強(qiáng)度最小一組的值，MPa。

C.0.4同一標(biāo)號(hào)（或強(qiáng)度等級(jí)）混凝土試塊28天齡期抗壓強(qiáng)度的組數(shù)只有一組時(shí)，混凝土試塊強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)滿足下列要求：

R≥1.15R標(biāo)（C.0.4）

式中 R—試塊強(qiáng)度實(shí)測(cè)值，MPa；

R標(biāo)—設(shè)計(jì)28天齡期抗壓強(qiáng)度值，MPa。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)混凝土試塊比對(duì)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的統(tǒng)計(jì)后得到以下分析結(jié)果：

（1）應(yīng)該使用三種不同的混合比例，其中一種應(yīng)該是上面確定的測(cè)試混合比例，另外兩種混合比例的水與粘合劑的比例應(yīng)該分別比測(cè)試混合比例增加和減少0.05。耗水量應(yīng)與測(cè)試混合比相同。同樣，沙的比例可以分別增加和減少。

（2）對(duì)于混凝土強(qiáng)度測(cè)試，每個(gè)混合比應(yīng)至少制作一組試樣，并且當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到28天或達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限時(shí)，應(yīng)對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)試。

（3）根據(jù)強(qiáng)度測(cè)試的結(jié)果，算出強(qiáng)度與膠合比之間的線性關(guān)系，選擇比制劑相應(yīng)強(qiáng)度稍高的膠合比，并將其轉(zhuǎn)換為水膠比，在此基礎(chǔ)上，保持耗水量（mw）不變，并重新計(jì)算相應(yīng)的膠凝材料（mb），礦物添加劑（mf）和水泥（mc）以及粗骨料和細(xì)骨料的量（mg和ms）。

（4）根據(jù)測(cè)試混合比，應(yīng)根據(jù)確定的水與粘合劑的比例來(lái)調(diào)整耗水量（mw）和添加劑調(diào)整消耗量（ma）。