水利工程混凝土立方体抗压强度检测的不确定度研究

蔡艳华

【摘要】在水利工程中，混凝土立方体的抗压强度是检测混凝土质量的关键指标。本文主要针对混凝土立方体抗压强度做了分析，通过对混凝土试件的取样、成型、养护，并且对试件在各个方面试验的过程中容易出现的问题，提出了改进的措施。

【關键词】水利工程；混凝土立方体；抗压强度；不确定度

混凝土立方体试件的抗压强度的检测是水利工程中检测混凝土质量的重要手段，通过分析混凝土强度检测结果的不确定度，对提高混凝土抗压强度的检测数据有着有效的、极大的促进作用。但是混凝土取样、试件制作和养护符合实际、试验和评定的标准、提高检测强度的水平等还存在一定的问题。本文通过对施工单位近两年来的混凝土立方体试件抗压强度的结果进行了分析，对其问题进行了归纳，并针对这些问题提出了可行性的建议。

一、混凝土取样抗压强度检测所存在的问题

（一）混凝土样品不具代表性

取样员在取样时并没有按照《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107–2010）中规定和要求对样品的数量进行取样，而是根据混凝土搅拌的情况决定取样的数量，另外，还有一个特别严重的现象经常发生，就是混凝土的搅拌质量如果没有达到要求，就不抽取样品，直取搅拌质量达到要求的，然后再取样。这样就很容易使所抽取的混凝土样品没有代表性，从而不能够真实的反映工程所用混凝土的质量。

（二）施工单位弄虚作假的现象经常发生

一些施工单位在做混凝土立方体抗压试件时喜欢吃小灶，通过掺加水泥、石子等来提高混凝土抗压强度试件的强度。例如某施工单位的混凝土设计等级为C20，而检测混凝土试件的抗压强度竟然高达45.6MPa，经调查发现，此施工单位在做混凝土立方体抗压试件的时候都会往里面掺加水泥。由于目前大部分水利工程都在实行见证取样的送检制度，所以以上这些不好的现象都有所改善。但是还有一些施工单位喜欢弄虚作假，通常表现在监理在场时做一组抗压试件，监理不在场时另做一组抗压试件，最后送到检测单位的是监理不在场时做的试件。之所以会出现这种现象有两个原因，一个是因为见证单位没有尽到监控样品的职责，另一个原因则是操作人员没有工作责任意识。另外，由于还有一部分城镇的水利工程的施工单位没有落实见证取样的制度，所以这些施工单位都没有按照规范要求来处理留置的混凝土立方体抗压试件，所以导致混凝土立方体抗压试件的数量以及检测数据不充足，这个现象通常表现在施工单位在上交工程完成资料的时候，交工资料只有几组混凝土立方体试件的抗压强度检测报告。

（三）混凝土立方体试件没有按照标准上面的规定及要求操作

《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081–2002）对混凝土试件成型的方法、振捣方式以及养护要求都做出了具体的规定及要求，但是施工单位在现场施工的时候往往会忽视这些规定及要求。具体的现象如下：

混凝土立方体试件的取样及成型均没有按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081–2002）和《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107–2010）的要求做。混凝土立方体如果在短时间内成型，一般不超过15分钟，可是有的施工单位在做试件的时候，初凝时间超出不说，且还对混凝土试件再次加水，之后再经过人工强制搅拌后成型。这样形成的混凝土立方体试件在进行脱模之后，不但其试件的棱角不整齐，且其骨料严重外露，蜂窝严重，气泡密集。

（2）混凝土立方体试件在成型之后，工作人员没有按照规定要求及时对其拆模、编号、养护。而是过了几天后才对其乱码乱放，这样的现象及其容易将混凝土立方体试件抗压强度等级、编号及龄期弄乱。

（3）由于混凝土立方体试件的制作工作人员不固定，所以工作人员并没有按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081–2002）中规定的方法进行操作，所以使混凝土立方体试件的成型方式比较随意，例如有的选择采用木方子敲打成型或者钢筋乱振乱捣成型，最后则用鞋底子磨平。

（4）试模存在成型不标准、尺寸存在偏差。试模成型不准备及尺寸存在偏差的原因有两个，第一，由于部分施工单位采用的是塑料模具，所以试件在振捣的过程中容易变形，以及过高的温度也容易导致试件变形，导致试件的尺寸与工程所用的尺寸有相差。第二，由于在做试件的时候，操作人员没有将试模固定紧，收面太早或者表面并未刮平。

二、引起混凝土立方体抗压强度检测不确定度的因素

混凝土立方体抗压强度检测不确定度的主要因素有试件的不均匀、测量用设备、检测人员、环境条件，以及检测方法存在缺陷等因素。混凝土立方体抗压强度结果的获得，是通过将混凝土立方体抗压试件放在压力试验机上，通过压力试验机以一定速度对其持续加压，直到混凝土立方体试件遭到破坏，从而得到其试件抗压强度的数据结果。另外，在检测混凝土立方体试件的抗压强度时，温度和湿度的变化对其影响比较小，完全可以忽略不计。因此，影响混凝土立方体抗压强度的不确定因素主要包括：样品的不均匀向引入的不确定度、样品尺寸偏差引入的标准不确定度、压力引入的标准不确定度以及数值修约引起的测量不确定度。

三、改善混凝土立方体抗压强度检测不确定度的有效措施

混凝土立方体试件的抗压强度等级需要通过试配、试验、配合比设计、施工、取样、养护、检测试件强度等众多环节才能确定其试件的抗压强度数据。在以上环节中，如果有一个环节出现了失误操作，都有可能导致混凝土立方体试件的抗压强度值降低。所以，要想得到混凝土立方体试件抗压强度的正确数据，首先混凝土立方体试件就应该具有一定的代表性，在具有代表性的基础上，还要做到以下几点要求：

第一，混凝土立方体试件在成型之前，取样人员要检查试件的尺寸及装配质量是否符合《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081–2002）的要求，达不到要求的试件则不能使用。在试件成型时，要严格按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081–2002）的要求对其进行振捣。当试件成型之后，用抹刀沿着试件的模壁反复插捣数次，以便消除混凝土立方体和模壁之间的气泡，然后再用抹刀刮去多余的混凝土，将试件表面抹光抹平，并且让混凝土立方体稍高于试件的表面。通过30分钟的静置，然对在对试件进行第二次抹平。这样做的目的是为了能够降低试件尺寸与混凝土立方体标准尺寸之间的误差值。另外，需要严格执行的是，在测量试件尺寸的时候要做好相关的记录。

第二，混凝土立方体取样具有随机性。取样人员应该考虑到搅拌机口的混凝土拌和物经运输在到达浇筑地点后，其会发生不同程度的离析和泌水的现象，混凝土的均匀性也会发生变化，所以，应当在浇筑地点随机抽取正常使用的混凝土作为样品。

第三，要固定混凝土立方体取样的次数。由于取样的次数对混凝土的质量以及评定结果会产生一定的影响，所以在取样人员在取样时，需要考虑到混凝土生产单位的规模、工作环境、工程性质以及其构件的特点、评定方法等方面因素，然后再根据《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107–2010）中的规定要求要确定取样的次数以及试件的数量。

第四，要配备具有一定文化水平且责任心较强的专职混凝土抽样人员，负责施工现场混凝土的制作、抽样。其次，在对试件进行试验时，为了避免不同加荷速度对同一组混凝土试件产生影响，试验员要严格按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081–2002）的要求对试件进行加荷速度试验，另外，需要注意的是，同一批试件应该由同一人操作试验机，且不熟练试验机的试验员不应该进行此次试验操作。

第四，为混凝土立方体试件建立专门的养护室。当试件在成型之后应该立即用不透水的薄膜盖住其试件的表面。而试件养护的标准则是在温度为（20±2）℃的环境下静置24至28个小时，然后对其进行编号和拆模程序。当拆完模之后要立即将试件放进温度为（20±2）℃，湿度为95%以上标准的养护室中进行养护。

第五，正确运用混凝土立方体的标准试件及同条件试件。混凝土立方体的标准试件指的是在搅拌现场取样、成型且在标准养护室中养护的试件，而同条件试件则是指在混凝土浇筑地点取样、成型且与现场混凝土构件相同条件下养护的试件。由于混凝土立方体标准试件的抗压强度只是搅拌机里混凝土的强度，它的差异只能够反映出混凝土的配合比、材料计量的准确性以及搅拌的均匀性，而无法反应出混凝土浇筑、振动插捣以及养护所引起的质量差异。在施工的过程中，因混凝土浇筑、振动插捣以及养护而引起的质量问题远远大于混凝土立方体的标准试件的制作、养护和试验，针对此，为了弥补混凝土立方体标准试件的不足，在施工的过程中，还要留置一块同条件的试件，这样做的目的一是为了能够准确确定混凝土立方体的实际抗压强度，二是能够为试件的拆模提供最可靠的数据。

四、总结

总而言之，混凝土是当今建筑工程材料当中重要的一部分，而混凝土立方体的抗压强度也成为工程中一项严格控制的指标。对混凝土立方体的进行抗压强度检测有两个目的，一是为了更准确的把握其在使用时的受力状态，二是通过对混凝土立方体抗压强度的检测来提高工程的整體质量。

参考文献：

[1] 刘长顺，郑继.水工混凝土立方体抗压强度实验测量结果的不确定度评析[J].治淮.2014（2）：23-25

[2] 何娟，刘璐.混凝土试块抗压强度实验测量结果的不确定度评定析[J].公路交通科技.2012（7）：196-198