混凝土试块比对实验室结果的统计分析

温庆义

中铁十七局集团第一工程有限公司 山东青岛 266000

混凝土是建筑工程最重要的材料之一。它是一种人造石，由水泥材料、颗粒状（又称骨料）、水、混合料制成，必要时加入一定比例后，经均匀搅拌、密实成型、硬化而成。混凝土性能包括混凝土混合料的适用性、强度、变形和耐久性。能力又称适用性，是指混凝土混合料在一定的施工条件下，有利于不同施工工序的操作，从而保证均匀、密实混凝土[1]。

1 相关概述

强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映了其定量的回弹性负载特定强度包括压缩、牵引、弯曲、和约束力及拉力大小。

变形在非荷载作用下包括化学收缩、干湿变形和t温度信息。大量的水泥易引起混凝土的化学收缩和微裂缝。

耐久性是指混凝土在实际使用过程中长时间承受各种损伤因素并保持使用条件下的强度和外观完整性的能力。混凝土的抗冻性，抗渗性，耐腐蚀性和耐火性[2-3]。

2 标准试块和对比试块

2.1 标准试块

标准试块称为STB试块，通常由相关国际组织、国家和工业部、标准化组织和其他主管部门的技术服务部门推荐、定义和使用由委员会决定。可用于测量MI和传感器性能，调整故障检测灵敏度，分时轴，评估故障尺寸。然而，测试块并不一定具有这些功能，而是根据不同的应用场合对其进行重点关注。它们通常用于检验之间目的相同，并实现了材料、形状、尺寸和性能的标准化级别。例如常用的全球标准类别包括有IIW试块、IIW2试块等，我国的CS–1，CS–2，CSK–IA，CSK–IB，CSK–IC，日本的STB–G系列试块，美国的ASTM和ASME的标准试块，英国的BS–A2，BS–A4试块，西德DIN54120中的1#试块等等均属此列，其中有些试块可用于制作距离–波幅曲线或面积–波幅曲线。

2.2 对比试块

对比试块简称RB试块，RB试块大多是非标准的参考试块，用户可以根据自己的需要进行设计。一般用于校正时间轴和调整灵敏度，如家用CSK；锅炉压力容器焊接检验用IIA、CSK、IIIA；钢结构焊接检验用Rb-1、Rb-2、Rb-3、Rb-4，如半圆试块、薄试块等，三角形试块日本等地RB-4也是参考点。

3 混凝土常见检验方法优缺点分析

3.1 试件法

施工过程中，将混合后的混凝土倒入规定的立方体测试模具中，振动并成型，并在规定的温度和湿度下固化28天，然后进行抗压强度测试。以150mm的立方体试件为标准件，分别为100mm和200mm，并根据指定的尺寸换算系数进行换算。

优点：①混凝土本身的强度可以通过实验直接理解。②在施工过程中，可以在相同的条件下，在核心条件下进行固化的样品，以及等效的固化压力试验的结果，可以作为重新检验结构实体强度等级后的基础。

缺点：①试件方法可以直接反映混凝土本身的强度，但实际上不能反映施工后的强度质量。②当时试件是合格的，但混凝土的实际质量与建筑施工的水平，方法有很大关系。质量很难确定，这会导致质量和安全隐患。③如果试件制作马虎，养护不规范，容易导致试件质量不合格，而实际上混凝土质量强度是满足要求的，从而导致不必要的麻烦。

如果不是根据规定的数量随机选择施工现场的混凝土样品，而是根据混凝土拌合料的质量取样的，并且只有当质量好的时候，所取的样品才不会具有代表性，也不能真正反映出混凝土质量[4]。

3.2 钻芯法

金刚石钻头用于将岩心样品钻入具有代表性的混凝土结构中。加工后，将两端切割，研磨或弄平，然后制成圆柱体以测量抗压强度。成分寿命为14天以上且强度为10MPa以上的混凝土的强度可以通过岩心钻探法进行试验。

优点：①钻芯法直接反映构件混凝土实际情况的局部破损检测方法，可以比较准确地测定其强度。②从抽出的芯样部分可以直接观察到该构件内部混凝土实际情况，如骨料分布、蜂窝气孔、裂缝等。

缺点：①劳动强度高，对采样技术要求严格，对样品的基本处理要求高。②两端面平整度要求很高，如果不平整会造成强度偏低对结构构件会造成局部损伤。③检测费用较高，构件钢筋太密也无法抽取。

3.3 回弹法

用回弹仪测量混凝土的表面硬度，并结合混凝土的碳化深度，然后推断其抗压强度。回弹测试仪测得的回弹值为混凝土表面的硬度，而材料的硬度与材料的强度有关，因此在回弹值和抗推断性之间建立了一条特殊的强度测量曲线值。

优点：①使用简单灵活，测试速度快，测试成本低。②检查人员将被随机选择并在现场进行测试，以了解混凝土的实际强度以及及时浇筑的整体水平。

缺点：①精度相对较差，需借助一定的检测强度曲线。②当混凝土表面和内部质量明显不同时，例如化学腐蚀或火灾，硬化过程中的冻结等，则无法使用此方法。

3.4 超声检测

通过观察超声波检测器上显示的相关超声波传播变化，确定混凝土内部和表面是否存在缺陷，以评估质量而不会损坏或损坏被检查的材料和工件，无论怎样都必须进行做超声波检测。

优点：超声检测能对混凝土内部空洞、不密实区的位置和范围、裂缝深度、表面损伤层厚度、不同时间浇筑的混凝土结合的质量和混凝土匀质性作出比较准确的判定。

缺点：有许多声速的因素很多，例如水泥类型，水泥用量，砂含量，粗骨料类型和最大粒径，含水量，使用年限等。当使用的材料，含水量和使用年限不同时。混凝土的强度也有所不同，因此，很难用超声波方法准确地测量混凝土的强度。

目前，通常将超声波法和回弹法结合在一起以确定混凝土的强度，即所谓的超声波回弹法（独特的超声波法主要检测混凝土的均匀性）。

3.5 后装拔出法

钻孔，打磨凹槽，将锚栓嵌入硬化的混凝土表面，并安装拉出仪器以进行拉出测试，确定最大拉出力，并根据拉出力与强度之间的相关性来测试混凝土强度预先建立的混凝土。

优点：《后装拔出法检测混凝土强度技术规程》中规定当对结构或构件的混凝土强度有怀疑时，或旧结构混凝土强度需要检测时，可按后装拔出法进行检测，检测结果可作为评价混凝土质量的一个主要依据。

缺点：由于各种因素的差异，采用提取法检测混凝土强度应建立局部强度测量曲线，以进一步提高检测结果的准确性。

3.6 注意事项

（1）在检测混凝土强度时，选择采用何种方法时，应根据被测混凝土结构的具体情况及检测条件综合确定。

（2）当混凝土样品的强度不合格时，可以使用未损坏或部分损坏的检测方法来估计组件的混凝土强度。

（3）当需要准确确定结构混凝土的强度水平并存在条件时，可以首先考虑采用岩心钻进法。

（4）当混凝土质量比较均匀时，可采用回弹法和超声回弹法。

（5）如果用钻芯法进行校核，则可以提高精确度。

（6）当混凝土强度比较低时，不宜用抗拔法，因为此时测得的混凝土强度偏高。

4 混凝土的取样与试验

混凝土取样：混凝土试块的取样点为混凝土浇筑地点某一个地方，其中：采取可靠措施，确保试块生产具有代表性，混凝土标准成型试块的取样点也可位于建筑物的适当位置，例如在将预拌混凝土泵送至泵或现场混凝土释放装置之前，监督员已批准，注意：上述试块的制造位置是指：仅适用于标准混凝土润滑剂，相同条件下试块的取样和制备，毫无疑问也应在混凝土浇筑成型的地方进行。混凝土取样有以下注意事项：

混凝土取样应按本标准规定的检验评定方法，并要求设计检验批的划分和相应的取样方案；

混凝土强度样品应在现场随机抽取，取样频率和取样数量应符合下列要求：同一配合比每100块板混凝土取样次数不少于一次，但不超过100m3。每班拌制相同配合比的混凝土小于100盘100m3时，取样频率不少于一次。同一配合比混凝土连续浇筑超过1000m3时，每200盘取样次数不少于一次。每层及同一层混凝土的取样时间不少于一次混合比。还有同一配合比混凝土一次连续浇筑1000m3以上时，每200m3至少取一次整批混凝土。

必须随机选择混凝土浇筑设备，并且采样必须满足以下要求：每100个不超过100m3的混合混凝土板至少采样一次；在一个工作周期内，每100个混合混凝土板至少采样一次，不能少于一次。当一次连续排放10000m3时，应每200m3至少以相同比例对混合物进行一次采样。每次抽样至少应保留一套标准模板，并应根据实际需要确定保留的样本数。

试验方法：检查施工记录及试件强度试验报告。对有抗渗要求的砼结构，其砼试件应在浇筑地点随机取样。同一工程、同一配合比的砼，取样不应少于一次，留置组数可根据实际需要确定。

检验方法：检查试件抗渗试验报告。

5 结果统计

C.0.1同一标号（或强度等级）混凝土试块28天龄期抗压强度的组数n≥30时，应符合表C.0.1的要求。

表 C.0.1混凝土试块28天抗压强度质量标准

C.0.2同一标号（或强度等级）混凝土试块28天龄期抗压强度的组数30＞n＞5时，混凝土试块强度应同时满足下列要求：

Rn-0.7Sn＞R标（C.0.2-1）

Rn-1.6Sn≥0.83R标（当R标≥20） （C.0.2-2）

或≥0.80 R标（当R标＜20） （C.0.2-3）

当统计得到的Sn＜2.0（或1.5）MPa时，应取Sn=2.0MPa（R标≥20MPa）；

Sn=1.5MPa（R标＜20MPa）；

Rn—n组试件强度的平均值，MPa；

Ri—单组试件强度，MPa；

R标—设计28天龄期抗压强度值，MPa；

n —样本容量。

C.0.3同一标号（或强度等级）混凝土试块28天龄期抗压强度的组数5＞n≥2时，混凝土试块强度应同时满足下列要求：

Rmin≥0.95R标（C.0.3-2）

R标—设计28天龄期抗压强度值，MPa；

Rmin—n组试块中强度最小一组的值，MPa。

C.0.4同一标号（或强度等级）混凝土试块28天龄期抗压强度的组数只有一组时，混凝土试块强度应同时满足下列要求：

R≥1.15R标（C.0.4）

式中 R—试块强度实测值，MPa；

R标—设计28天龄期抗压强度值，MPa。

6 结语

对混凝土试块比对实验室结果的统计后得到以下分析结果：

（1）应该使用三种不同的混合比例，其中一种应该是上面确定的测试混合比例，另外两种混合比例的水与粘合剂的比例应该分别比测试混合比例增加和减少0.05。耗水量应与测试混合比相同。同样，沙的比例可以分别增加和减少。

（2）对于混凝土强度测试，每个混合比应至少制作一组试样，并且当标准养护时间达到28天或达到设计使用年限时，应对压力进行测试。

（3）根据强度测试的结果，算出强度与胶合比之间的线性关系，选择比制剂相应强度稍高的胶合比，并将其转换为水胶比，在此基础上，保持耗水量（mw）不变，并重新计算相应的胶凝材料（mb），矿物添加剂（mf）和水泥（mc）以及粗骨料和细骨料的量（mg和ms）。

（4）根据测试混合比，应根据确定的水与粘合剂的比例来调整耗水量（mw）和添加剂调整消耗量（ma）。