混凝土試塊比對實驗室結果的統計分析

溫慶義

中鐵十七局集團第一工程有限公司 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（又稱骨料）、水、混合料制成，必要時加入一定比例后，經均勻攪拌、密實成型、硬化而成。混凝土性能包括混凝土混合料的適用性、強度、變形和耐久性。能力又稱適用性，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、密實混凝土[1]。

1 相關概述

強度是混凝土硬化后的主要力學性能，反映了其定量的回彈性負載特定強度包括壓縮、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收縮和微裂縫。

耐久性是指混凝土在實際使用過程中長時間承受各種損傷因素并保持使用條件下的強度和外觀完整性的能力。混凝土的抗凍性，抗滲性，耐腐蝕性和耐火性[2-3]。

2 標準試塊和對比試塊

2.1 標準試塊

標準試塊稱為STB試塊，通常由相關國際組織、國家和工業部、標準化組織和其他主管部門的技術服務部門推薦、定義和使用由委員會決定。可用于測量MI和傳感器性能，調整故障檢測靈敏度，分時軸，評估故障尺寸。然而，測試塊并不一定具有這些功能，而是根據不同的應用場合對其進行重點關注。它們通常用于檢驗之間目的相同，并實現了材料、形狀、尺寸和性能的標準化級別。例如常用的全球標準類別包括有IIW試塊、IIW2試塊等，我國的CS–1，CS–2，CSK–IA，CSK–IB，CSK–IC，日本的STB–G系列試塊，美國的ASTM和ASME的標準試塊，英國的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 對比試塊

對比試塊簡稱RB試塊，RB試塊大多是非標準的參考試塊，用戶可以根據自己的需要進行設計。一般用于校正時間軸和調整靈敏度，如家用CSK；鍋爐壓力容器焊接檢驗用IIA、CSK、IIIA；鋼結構焊接檢驗用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。

3 混凝土常見檢驗方法優缺點分析

3.1 試件法

施工過程中，將混合后的混凝土倒入規定的立方體測試模具中，振動并成型，并在規定的溫度和濕度下固化28天，然后進行抗壓強度測試。以150mm的立方體試件為標準件，分別為100mm和200mm，并根據指定的尺寸換算系數進行換算。

優點：①混凝土本身的強度可以通過實驗直接理解。②在施工過程中，可以在相同的條件下，在核心條件下進行固化的樣品，以及等效的固化壓力試驗的結果，可以作為重新檢驗結構實體強度等級后的基礎。

缺點：①試件方法可以直接反映混凝土本身的強度，但實際上不能反映施工后的強度質量。②當時試件是合格的，但混凝土的實際質量與建筑施工的水平，方法有很大關系。質量很難確定，這會導致質量和安全隱患。③如果試件制作馬虎，養護不規范，容易導致試件質量不合格，而實際上混凝土質量強度是滿足要求的，從而導致不必要的麻煩。

如果不是根據規定的數量隨機選擇施工現場的混凝土樣品，而是根據混凝土拌合料的質量取樣的，并且只有當質量好的時候，所取的樣品才不會具有代表性，也不能真正反映出混凝土質量[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構中。加工后，將兩端切割，研磨或弄平，然后制成圓柱體以測量抗壓強度。成分壽命為14天以上且強度為10MPa以上的混凝土的強度可以通過巖心鉆探法進行試驗。

優點：①鉆芯法直接反映構件混凝土實際情況的局部破損檢測方法，可以比較準確地測定其強度。②從抽出的芯樣部分可以直接觀察到該構件內部混凝土實際情況，如骨料分布、蜂窩氣孔、裂縫等。

缺點：①勞動強度高，對采樣技術要求嚴格，對樣品的基本處理要求高。②兩端面平整度要求很高，如果不平整會造成強度偏低對結構構件會造成局部損傷。③檢測費用較高，構件鋼筋太密也無法抽取。

3.3 回彈法

用回彈儀測量混凝土的表面硬度，并結合混凝土的碳化深度，然后推斷其抗壓強度。回彈測試儀測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度有關，因此在回彈值和抗推斷性之間建立了一條特殊的強度測量曲線值。

優點：①使用簡單靈活，測試速度快，測試成本低。②檢查人員將被隨機選擇并在現場進行測試，以了解混凝土的實際強度以及及時澆筑的整體水平。

缺點：①精度相對較差，需借助一定的檢測強度曲線。②當混凝土表面和內部質量明顯不同時，例如化學腐蝕或火災，硬化過程中的凍結等，則無法使用此方法。

3.4 超聲檢測

通過觀察超聲波檢測器上顯示的相關超聲波傳播變化，確定混凝土內部和表面是否存在缺陷，以評估質量而不會損壞或損壞被檢查的材料和工件，無論怎樣都必須進行做超聲波檢測。

優點：超聲檢測能對混凝土內部空洞、不密實區的位置和范圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時間澆筑的混凝土結合的質量和混凝土勻質性作出比較準確的判定。

缺點：有許多聲速的因素很多，例如水泥類型，水泥用量，砂含量，粗骨料類型和最大粒徑，含水量，使用年限等。當使用的材料，含水量和使用年限不同時。混凝土的強度也有所不同，因此，很難用超聲波方法準確地測量混凝土的強度。

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

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行拉出測試，確定最大拉出力，并根據拉出力與強度之間的相關性來測試混凝土強度預先建立的混凝土。

優點：《后裝拔出法檢測混凝土強度技術規程》中規定當對結構或構件的混凝土強度有懷疑時，或舊結構混凝土強度需要檢測時，可按后裝拔出法進行檢測，檢測結果可作為評價混凝土質量的一個主要依據。

缺點：由于各種因素的差異，采用提取法檢測混凝土強度應建立局部強度測量曲線，以進一步提高檢測結果的準確性。

3.6 注意事項

（1）在檢測混凝土強度時，選擇采用何種方法時，應根據被測混凝土結構的具體情況及檢測條件綜合確定。

（2）當混凝土樣品的強度不合格時，可以使用未損壞或部分損壞的檢測方法來估計組件的混凝土強度。

（3）當需要準確確定結構混凝土的強度水平并存在條件時，可以首先考慮采用巖心鉆進法。

（4）當混凝土質量比較均勻時，可采用回彈法和超聲回彈法。

（5）如果用鉆芯法進行校核，則可以提高精確度。

（6）當混凝土強度比較低時，不宜用抗拔法，因為此時測得的混凝土強度偏高。

4 混凝土的取樣與試驗

混凝土取樣：混凝土試塊的取樣點為混凝土澆筑地點某一個地方，其中：采取可靠措施，確保試塊生產具有代表性，混凝土標準成型試塊的取樣點也可位于建筑物的適當位置，例如在將預拌混凝土泵送至泵或現場混凝土釋放裝置之前，監督員已批準，注意：上述試塊的制造位置是指：僅適用于標準混凝土潤滑劑，相同條件下試塊的取樣和制備，毫無疑問也應在混凝土澆筑成型的地方進行。混凝土取樣有以下注意事項：

混凝土取樣應按本標準規定的檢驗評定方法，并要求設計檢驗批的劃分和相應的取樣方案；

混凝土強度樣品應在現場隨機抽取，取樣頻率和取樣數量應符合下列要求：同一配合比每100塊板混凝土取樣次數不少于一次，但不超過100m3。每班拌制相同配合比的混凝土小于100盤100m3時，取樣頻率不少于一次。同一配合比混凝土連續澆筑超過1000m3時，每200盤取樣次數不少于一次。每層及同一層混凝土的取樣時間不少于一次混合比。還有同一配合比混凝土一次連續澆筑1000m3以上時，每200m3至少取一次整批混凝土。

必須隨機選擇混凝土澆筑設備，并且采樣必須滿足以下要求：每100個不超過100m3的混合混凝土板至少采樣一次；在一個工作周期內，每100個混合混凝土板至少采樣一次，不能少于一次。當一次連續排放10000m3時，應每200m3至少以相同比例對混合物進行一次采樣。每次抽樣至少應保留一套標準模板，并應根據實際需要確定保留的樣本數。

試驗方法：檢查施工記錄及試件強度試驗報告。對有抗滲要求的砼結構，其砼試件應在澆筑地點隨機取樣。同一工程、同一配合比的砼，取樣不應少于一次，留置組數可根據實際需要確定。

檢驗方法：檢查試件抗滲試驗報告。

5 結果統計

C.0.1同一標號（或強度等級）混凝土試塊28天齡期抗壓強度的組數n≥30時，應符合表C.0.1的要求。

表 C.0.1混凝土試塊28天抗壓強度質量標準

C.0.2同一標號（或強度等級）混凝土試塊28天齡期抗壓強度的組數30＞n＞5時，混凝土試塊強度應同時滿足下列要求：

Rn-0.7Sn＞R標（C.0.2-1）

Rn-1.6Sn≥0.83R標（當R標≥20） （C.0.2-2）

或≥0.80 R標（當R標＜20） （C.0.2-3）

當統計得到的Sn＜2.0（或1.5）MPa時，應取Sn=2.0MPa（R標≥20MPa）；

Sn=1.5MPa（R標＜20MPa）；

Rn—n組試件強度的平均值，MPa；

Ri—單組試件強度，MPa；

R標—設計28天齡期抗壓強度值，MPa；

n —樣本容量。

C.0.3同一標號（或強度等級）混凝土試塊28天齡期抗壓強度的組數5＞n≥2時，混凝土試塊強度應同時滿足下列要求：

Rmin≥0.95R標（C.0.3-2）

R標—設計28天齡期抗壓強度值，MPa；

Rmin—n組試塊中強度最小一組的值，MPa。

C.0.4同一標號（或強度等級）混凝土試塊28天齡期抗壓強度的組數只有一組時，混凝土試塊強度應同時滿足下列要求：

R≥1.15R標（C.0.4）

式中 R—試塊強度實測值，MPa；

R標—設計28天齡期抗壓強度值，MPa。

6 結語

對混凝土試塊比對實驗室結果的統計后得到以下分析結果：

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

（2）對于混凝土強度測試，每個混合比應至少制作一組試樣，并且當標準養護時間達到28天或達到設計使用年限時，應對壓力進行測試。

（3）根據強度測試的結果，算出強度與膠合比之間的線性關系，選擇比制劑相應強度稍高的膠合比，并將其轉換為水膠比，在此基礎上，保持耗水量（mw）不變，并重新計算相應的膠凝材料（mb），礦物添加劑（mf）和水泥（mc）以及粗骨料和細骨料的量（mg和ms）。

（4）根據測試混合比，應根據確定的水與粘合劑的比例來調整耗水量（mw）和添加劑調整消耗量（ma）。