对混凝土强度检验的分析.doc
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摘要
混凝土强度的检验是结构实体检验的主要项目之一,本文对同条件养护试件和标准养护试件的区别,回弹法和钻芯法的应用误区等问题进行了探讨,希望澄清一些错误看法。
本文就这些方面发表本人的一些看法和自己的理解，很多问题也不是很深入全面，望各位老师给予指导。
关键词：
同条件养护标准养护回弹法钻芯法
ABSTRACT
Theinspectionofconcreteintensityisoneofthemostimportantsubjectsofstructureinspection.Inthispaper,bydistinguishingsamplesinthesamemaintainingconditionwithsamplesinthestandardmaintainingcondition,problemsofthewronguseofresoundingmethodanddrillingmethodareargued,andsomewrongviewpointsarehopedtobecleared.
Keywords：
SamemaintainingconditionStandardmaintainingconditionResoundingmethodDrillingmethod
目录
引言……………………………………………………………………………………1
一、不同养护条件的混凝土试件强度………………………………………………2
1、同条件养护试件………………………………………………………………2
2、标准养护试件…………………………………………………………………2
3、混凝土强度的检验评定标准…………………………………………………3
4、验收层次问题…………………………………………………………………3
二、混凝土实体强度检测……………………………………………………………4
1、回弹法…………………………………………………………………………4
2、钻芯法………………………………………………………………………5
三、关于混凝土强度评定的合理性…………………………………………………6
1、【算例1】……………………………………………………………………6
2、【算例1】……………………………………………………………………7
3、【算例1】……………………………………………………………………7
四、混凝土强度评定中的一个值得注意的现象……………………………………8
结论…………………………………………………………………………………10
参考文献……………………………………………………………………………11
致谢…………………………………………………………………………………12
12
引言
混凝土主要具有抗压强度高、整体性强及耐火、耐水性好等优点，且可根据实际需要制作成各种形状与尺寸的整体构件。
同时，混凝土的主要原材料（如砂、石子等）可就地取材价格便宜，大大节省工程建设投资。
因此，混凝土作为一种建筑材料，广泛应用于建筑、市政、水利、交通等工程建设中。
混凝土强度检验评定是建设、监理机构与施工技术人员参照有关质量检验评定标准经常进行的一项技术工作，而规范并没有说明此种评定方法的合理程度。
因此，技术人员在检验评定过程中难免或多或少地产生一些疑问如何检验评定混凝土强度是否达到设计要求以及评定结果能否真实反映混凝土的生产质量水平等。
新版《混凝土结构工程施工质量验收规范（GB5020422002）（以下简称“验收规范”）明确要求对涉及混凝土结构安全的重要部位进行结构实体检验,其范围仅限于涉及结构安全的柱、墙、梁等结构构件的重要部位。
本文就结构实体中混凝土强度检验问题进行分析。
对混凝土强度检验的分析
一、不同养护条件的混凝土试件强度
1、同条件养护试件
在国内传统的混凝土施工中,一般留置有同条件养护试,作为施工工序的需要留设,为工序交接提供依据,例如现结构拆模、预应力结构张拉或放张等时间控制的依据。
其样条件、数量、养护要求等均无明确规定,只是一种工地上作的习惯性默许做法。
验收规范中强制性条文规定,每次样至少留置一组标准养护试件,同条件养护试件的留置组根据实际需要确定。
验收规范明确了实体混凝土强度检验的要求,并按成熟法来计算混凝土的早期强度,提出等效养护龄期的概念与CEB2FIP《模式规范》MC90的要求是相符的。
根据国内已有研究资料,结构实体中混凝土强度一般低于标准养护件下的强度,这主要是由于同条件养护试件与标准养护试件的差异,包括湿度,温度条件等的差异,因而对同条件养护试件的强度代表值乘了一个折算系数1.10,并按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GBJ107评定,主要考虑实际混凝土结构及同条件养护试件可能失水等不利于强度增长的因素。
各地区可根据当地的试验统计结果对折算系数作适当的调整,但需增大折算系数时,应持谨慎的态度。
必须指出,在同条件养护试件的要求中,未涉及养护的的湿度条件。
实际上施工现场实体结构的养护往往达不到规范的要求,而试件按规定养护就较容易实现。
这个问题需要作进一步的完善,使同条件养护试件最大程度地代表实体结构混凝土强度。
2、标准养护试件
验收规范仍把标养试件强度检验评定要求放在强制性条文内。
但应该认识到,标养强度难以反映结构中混凝土的真实强度。
可以说,标养强度反映的是“材料强度”,同时也代表了结构混凝土应达到的“期望强度”。
所谓“期望强度”的表述,是认为对混凝土施工及养护等诸多影响因素,应该在各方面加以克服消除,使实体混凝土强度最终能达到期望强度值。
标准养护试件主要是对配合比、搅拌工艺、运输操作等的检验,而同条件养护试件涉及浇筑、养护等更多因素的检验。
验收规范明确“结构实体混凝土强度的检验,应以在混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的试件强度为依据”。
验收规范给出了结构实体检验用同条件养护试件龄期的确定原则:
同条件养护试件达到等效养护龄期时,其强度与标准养护条件下28d龄期的试件强度相同。
经过试验研究和工程调查查明与结构实体组成成份、养护条件相同的同条件养护试件,其强度可作为结构实体混凝土强度的依据,能相对客观地、较大程度地反映结构实体的混凝土强度。
3、混凝土强度的检验评定标准
现行的工程质量检验评定标准如GBJ301-88《建筑工程质量检验评定标准》、市政工程质量检验评定标准CJJ1-90、CJJ/2-90、CJJ3-90等均对工程建设中的混凝土强度的检验评定作了具体规定：
混凝土试块需按GBJ107-87《混凝土强度检验评定标准》的规定取样、制作、养护和试验，且强度必须符合下面规定。
（1）用统计方法评定混凝土强度时，其强度应同时满足式（1a）、（1b）：
mfcu-λ1Sfcu≥0.9fcu.k（1a）
fcu.min≥λ2fcu.k（1b）
（2）用非统计方法评定混凝土强度时，其强度应同时满足式（2a）、（2b）：
mfcu≥1.15fcu.k（2a）
fcu.min≥0.95fcu.k（2b）
式中：
mfcu为同一验收批混凝土立方抗压强度的平均值，N/mm2；Sfcu为同一验收批混凝土强度的标准差，N/mm2。
当Sfcu＜0.06fcu.k时，取当Sfcu=0.06fcu.k；fcu.k为混凝土立方体抗压强度标准值，N/mm2；fcu.min为同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值，N/mm2；λ1、λ2为合格判定系数，按表1选取。
表1合格判定系数
合格判定系数
试块组数
10～14
15～24
≥25
λ1
1.70
1.65
1.60
λ2
0.90
0.85
0.85
4、验收层次问题
同条件养护试件强度和标准养护试件强度所对应的验收层次不同,这是在执行验收规范时需要注意的一点。
标养强度仍是验收规范要求的验收项目之一,但其只是混凝土分项工程中对某个检验批混凝土强度的检验评定,合格与否只影响相应检验批的验收。
同条件养护试件的强度检验则是整个混凝土结构子分部工程验收中结构实体检验的一部分其合格与否直接影响其代表的混凝土强度等级的全部实体混凝土。
所以验收规范中要求,结构实体的检验采用由各方参与的见证抽样形式,以保证检验结果的公证性。
其中并明确指出,对结构实体检验,并不是在子分部工程验收前的重新检验,而是在相应分项工程验收合格、过程控制使质量得到保证的基础上,对重要项目进行的验证性检查,其目的是为了加强混凝土结构工程质量验收,真实地反映混凝土强度的质量指标确保结构安全。
二、混凝土实体强度检测
混凝土实体检测方法可分为非破损法和局部破损法,这里对回弹法和钻芯法进行分析。
1、回弹法
回弹法是国内进行现场检测使用较多的一种方法,针对混凝土的现状,在使用回弹法时应注意以下几点:
（1）有条件的地区,应建立地区测强曲线,文献[1]介绍了上海地区建立地区测强曲线（公式）做法。
（2）实际工作中经常遇到高湿度环境下的混凝土测强问题,需要通过一系列试验获取不同湿度修正系数。
（3）碳化深度对回弹推定值影响很大,而实际中混凝土掺合料、脱模剂、粉刷层等因素会影响实际碳化深度的测定,要加以甄别,防止“假碳化”而产生的误判。
文献[2]对有些检测单位先磨去表面碳化层,然后再进行回弹的做法提出异议,认为由于磨去表面碳化层,其表面呈多相组分状态,因而回弹点不易确定;并根据试验数据,建议对早龄期碳化深度超过0.5mm的混凝土构件,采用钻芯回弹综合法进行检测。
（4）对于龄期超过14～1000d范围的混凝土,不能直接采用《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）附录A的强度换算表进行换算,可回弹后,采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。
（5）JGJ/T23-2001规程指出,结构或构件的混凝土强度推定值是指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95%的结构或构件中的混凝土抗压强度值。
实际检测中,不能直接将混凝土强度推定值与混凝土设计强度等级的数值做对比,应注意现场混凝工构件的回弹强度推定值往往低于混凝土设计强度等级这一事实,根据检测的目的和实际情况,来综合判定结构或构件的强度情况。
2、钻芯法
钻芯法由于代表性好,直观、测试误差小,在国内外得广泛应用,在使用钻芯法时应注意以下几点。
（1）芯样尺寸问题
CECS03:
88《钻芯法检测混凝土强度技术规程》指出,高度和直径均为100mm和150mm芯样试件的抗压强度测试值,可直接作为混凝土的强度换算值。
但实际检测时,往往用直径小于75mm的小芯样来作抗压试验。
文献[3]收集了国内多家科研单位的试验资料,认为直径小于75mm的芯样强度偏低,标准差较大,其强度换算值存在争议,需慎重采用。
（2）芯样强度值的代表性
芯样虽然是直接从实体结构中钻取,但其强度仍与实际结构存在差异。
因为钻取过程本身就是对芯样的一种干扰,累计的损伤会使强度受到削弱。
所以芯样强度值也有一定的局限性和近似性,也不能百分百地反映出结构实体的真正强度。
（3）用混凝土芯样修正回弹测试值
修正系数法在JGJ/T23-2001规程中有明确规定,但实修正效果并不好。
文献[4]对修正系数法、总体修正量法部修正量法等三种方法利用实例进行分析,认为局部修正法效果最好,因为修正应该是芯样强度与其对应的测试区弹值进行比较,不能用抽样的总体强度进行比较,否则会现反常现象。
（4）验收规范的建议
随着检测技术的发展,已有相当多的方法用以检查混凝土的强度,实际应用应根据有关标准,可优先选择非破损的检测方法。
以减少检测工作量,必要时可辅以局部破损检测方法,这是一个方向性的指引。
三、关于混凝土强度评定的合理性
混凝土强度检验评定过程较为繁琐，工程技术人员经常考虑一些情况下能否避繁就简直接根据试块强度判定合格与否：
（1）每组试块强度都大于或等于设计强度，可否直接判定强度合格？
（2）有少量几组试块强度小于设计强度，可否直接判定强度不合格？
同时，现行的混凝土强度检验评定方法是否妥当，评定结果是否合理等问题也一直困扰着技术人员。
应该说，混凝土强度检验评定是一种综合评定，一般情况下不能直接进行判定。
它既直观地反映了混凝土强度是否达到设计要求，又能反映一批混凝土强度的变异性，说明了混凝土的生产条件在较长时间内是否保持一致，从而控制混凝土生产和施工质量。
为了更为直观地分析上述问题，以下用几个典型的算例进行说明。
1、【算例1】某C20强度等级混凝土采用现场搅拌制作，根据规范要求现场制作混凝土试块共10组，其28天强度分别为34.5、34.0、30.0、25.0、21.0、20.5、21.0、22.0、23.0、23.0MPa。
试判定其强度是否合格。
工程实践表明，算例中C20混凝土的各组28天强度都有可能出现。
由于该混凝土试块共有10组，故采用统计方法进行评定，取合格判定系数λ1=1.70，λ2=0.9。
计算可知，混凝土试块强度的平均值与标准差分别为mfcu=25.4，Sfcu=5.415。
式（1a）左边mfcu-λ1Sfcu=25.4-1.70×5.415=16.2，式（1a）右边0.9fcu.k=18.0，故式（1a）不满足。
式（1b）显然成立。
故依据标准判定该批混凝土强度评定结果却不合格。
由算例看出，虽然每组试压块强度均大于或等于设计强度，但混凝土强度评定结果却不合格。
由此说明，即使每组试块强度均大于或等于设计强度，也不能直接判定强度合格。
对统计方法而言，当同一强度等级混凝土的各组数据离散性较大时，其标准差较大，容易导致式（1a）不能满足。
混凝土强度标准差反映了预拌混凝土厂、预制混凝土构件厂或集中搅拌混凝土的生产质量水平。
标准差较大反映出混凝土生产质量水平不稳定，不能保证一定时期内的混凝土生产与施工质量。
对现场集中搅拌的C20混凝土而言，当其他评定指标符合要求外，一般认为标准差不小于4时，生产质量水平优良；标准差小于等于5.5时，生产质量水平一般；标准差大于5.5时，生产质量水平差。
算例1中该批混凝土不合格说明混凝土生产质量水平较差，这与标准差较大反映的结果一致，因此可以说明算例的评定结果是合适的。
2、【算例2】某C20强度等级混凝土采用现场搅拌制作，根据规范要求现场制作混凝土试块共9组，其28天强度分别为21.5、21.0、21.0、25.0、22.0、20.5、21.0、22.0、23.0、MPa。
试判定其强度是否合格。
由于该批混凝土试块共有9组，故采用非统计方法进行评定。
混凝土试块强度的平均值为mfcu=21.89，且1.15fcu.k=23.0。
因而式（2a）不能满足，式（2b）显然成立，故评定该批混凝土强度为不合格。
算例也说明，即使每组试块强度均大于或等于设计强度，也不能直接判定强度合格。
由于非统计方法的组数较少，没有足够的数据确定标准差来判断混凝土的生产质量水平。
算例2中各组强度值大都集中在设计强度附近，若在大量统计时，可能出现强度小于设计强度或远大于设计强度等情况。
因此算例的评定结果也是合适的。
3、【算例3】某C20强度等级混凝土采用现场搅拌制作，根据规范要求现场制作混凝土试块共10组，其28天强度分别为30.5、31.0、30.0、25.0、24.0、25.5、19.5、22.0、23.0、23.0MPa。
试判定其强度是否合格。
该批混凝土试块共10组，故采用统计方法进行评定，同时取λ1=1.70，λ2=0.9。
混凝土试块强度的平均值与标准差分别为mfcu=25.35，Sfcu=3.923，该批混凝土强度的最小值为fcu.min=19.5。
式（1a）左边mfcu-λ1Sfcu=25.35-1.70×3.923=18.68，式（1a）右边0.9fcu.k=18.0，因而式（1a）成立，式（1b）亦成立。
故评定该批混凝土强度合格。
因此，即使每组试块强度中有少量几组小于设计强度，只要最小值不低于评定标准中规定值，也可能出现评定结果合格的情况。
即有少量几组试块强度小于设计强度，此时不能直接判定强度不合格。
这是因为，试块中强度的最小值不是很小，标准差不大，能够说明混凝土的生产质量水平较为稳定。
其中，在大量的统计数据中有少量几组强度较低是一种偶然现象，不是必然现象，不能用以否定混凝土的生产质量，从而也说明了算例3中的评定结果是合理的。
应该指出，上述三个算例都是混凝土强度评定中的一些特例。
在大多数评定中，当同批混凝土强度的标准差不大时，只要强度最小值不低于标准要求，且强度较低的组数不多，评定结果一般都为合格。
但当标准差较大时，或每组强度均接近设计强度时，评定结果容易出现不合格情况。
按上述分析，可知这些评定结果都较为合理，说明了现行的评定标准与方法可行，是一种合适的判定方法。
四、混凝土强度评定中的一个值得注意的现象
在肯定评定方法可行的同时，尚应看到评定中还有一个值得注意与需要探讨的问题。
即当一批混凝土强度采用统计方法评定不合格时，但当人为减少组数后却可以采用非统计方法评定为合格，反之亦然。
分析可知，在统计评定中也易出现人为改变试块组数，从而改变合格判定系数，直接影响到评定结果，一般认为一批混凝土试块组数在10、15、25等临界组数附近时较易出现。
从算例1中随意去掉一组数据，比如去掉21.0，此时应采用非统计方法。
其平均值为mfcu=23.0，而1.15fcu.k=23.0，显然（2a）、（2b）能同时满足，故评定合格。
由此，又引发了一系列的新问题。
当有些技术人员采用统计评定发现评定结果不合格时，可能在一些因素的驱使下擅自抽掉少量几组数据，从而可改变合格判定系数λ1、λ2数值或进而可采用非统计方法进行评定。
这样一来，可以取得“合格”的评定结果，但很显然这样的评定结果没有真实反映混凝土的施工生产质量。
由于混凝土施工的浇筑记录由个人填写，具有一定的水分，故很难从施工技术资料中检查出混凝土取样的实际数目，这就给质量管理部门的质量控制工作带来较大的难度。
另一方面，GBJ107-87《混凝土强度检验评定标准》规定混凝土试样应在混凝土浇筑地点随机抽取，取样频率应符合：
①每100盘，但不超过100m3的同配合比的混凝土，取样次数不得少于一次；②每一工作班拌制的同配合比的混凝土不足100盘时，其取样次数不得少于一次。
也就是说，针对某一工程的具体施工特点与过程，混凝土取样应有一个最少试块组数，有必要时可以多取若干组。
这样一来，就有可能出现取样组数多时评定不合格，但取样次数少时（也满足规范取样频率要求）评定结果却合格这一“反常”现象。
譬如某工程中所用同强度等级的一批混凝土试块最少需制作23组，但实际取样组数为30组，此两种情况下的合格判定系数值不同，平均值也可能不同。
由于采用统计方法时，试块组数直接决定合格判定系数的取值，而且也影响到平均值的大小，因此极易出现此种“反常”现象。
这样一来，取样组数多反而成了不利因素，评定结果却不合格。
这似乎是一种矛盾现象，应当如何解释与解除这一矛盾之处值得研究。
但由于一些大型工程建设的混凝土用量很大，一般说来试块取样组数很多，通常要大于25组，因而取样组数不会在临界组数10、15、25附近徘徊，也就不易出现此种现象。
结论
混凝土强度检验是工程质量控制的重要一环,也是结构安全鉴定的主要项目。
在实际检测检验中,需要对规范、规程的要求真正理解掌握,才能准确检测实体混凝土的强度,并作出正确评价。
同条件养护试件的要求,第一次明确写入规范。
对它的理解和实际操作,还需要一个过程。
但其着重于实体质量检验的原则是不言而喻的。
验收规范中指出“结构实体检验,可采用对同条件养护试件强度进行检验的方法进行”。
回弹法和钻芯法在实际检测中广泛应用,使用过程的不规范或错误做法也经常见到,需要研究和分辨对错。
混凝土强度检验评定是一项细致的技术工作，任何疏忽都会导致评定结果的差异，因此建设、监理、施工、质监等工程技术人员应仔细进行评定。
综上所述，现行的混凝土强度检验评定标准能够较科学地评定混凝土强度是否达到设计要求，评定结果基本合适，基本上能够真实反映混凝土的生产质量水平。
但尚应注意到混凝土强度评定中也存在一种有趣的现象，需研究并加以解决。
文中对混凝土强度检验评定方面的认识可供从事工程建设、监理、质量监督、施工管理等有关技术人员参考。
参考文献：
[1]童寿兴等著，《2001版回弹法测强规程在上海地区适用性验证》，2003
[2]吴植安等著，早龄期碳化对回弹法检测混凝土强度的影响分析，2003
[3]袁海军著，钢筋混凝土结构检测鉴定中的若干问题，2001
[4]张治泰、李乃平著，关于钻芯法检验结构混凝土强度问题，2003
[5]彭立新．混凝土强度现场检测精度验证方法的研究．硕士论文
[6]参考文献【l】正态分布均值和方差的估计与检验方法（GBfr4889—1985）
致谢
非常感谢我的指导老师。
他为人随和热情，治学严谨细心。
在学习中他总是能像知心朋友一样帮助你，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改，老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导。
还有感谢我的爱人在她不断帮助下以及现在正在硕士研究生深造的老同学的支持下完成的。
从开始到现在，大家都始终给予我细心的指导和不懈的支持，特别是在我工作繁忙之时，老师的提醒、指导令我感动万分。
我爱人则是在我忙不过来的时候给我寻找、翻阅各方资料，与我探讨论点。
我正在深造的老同学更是远程不断的电话、消息我，让我也受益颇多。
在此谨向所有支持我完成该论文的老师以及各亲朋好友致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在本论文的写作中，我也参照了大量的著作和文章，许多学者的科研成果及写作思路给我很大启发，在此向这些学者们表示由衷的感谢。
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