关于混凝土强度相关概念及检测方法的探讨

韩　群，林汉彪

(勃利县水利勘测设计队,黑龙江 勃利 154500)

关于混凝土强度相关概念及检测方法的探讨

韩群，林汉彪

(勃利县水利勘测设计队,黑龙江 勃利 154500)

摘要：在混凝土构造物设计时用轴心抗压强度设计值来确定混凝土设计强度等级，而构造物施工后的混凝土强度必须满足设计要求的混凝土强度等级。本文研究分析混凝土强度相关概念及检测方法。

关键词：混凝土构造物；混凝土强度；设计强度等级；相关概念；检测方法

1混凝土强度相关概念

混凝土强度相关概念常包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、强度保证率等，而强度值又分为标准值和设计值[1]。

混凝土的轴心抗压强度比立方体抗压强度更接近构件中的混凝土实际受压时的强度，所以混凝土结构设计计算中选用轴心抗压强度作为重要的强度指标。

强度保证率是根据概率统计的方法算出来的。根据数理统计的概念，强度保证率指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率，亦即混凝土强度大于设计等级的组数占总组数的百分率，可根据正态分布的概率函数计算求得。t=(R1-R设计值)/σ，然后先计算该批混凝土强度平均值R1，再计算该批混凝土强度标准差σ值。最后根据t=(R1-R设计值)/σ即可计算出强度设计值。

混凝土强度保证率除了考虑所生产的混凝土强度质量的稳定性之外，还必须考虑符合设计要求强度等级的合格率，即强度保证率。它是指在混凝土强度总体中，不小于设计要求的强度等级标准值的概率P(%)。强度正态分布曲线下的面积为概率的总和，等于100%。

混凝土强度等级是按立方体抗压强度的标准值确定的。立方体抗压强度的标准值是指按照标准方法制作养护的边长为150 mm×150 mm×150 mm的立方体试件，在28 d龄期用标准方法测得的具有95%保证率的抗压强度，单位是kN/mm2(即MPa)。通常所说的Cxx就是混凝土强度等级标号。下面用C25的混凝土来举例说明混凝土强度概念。

轴心抗压和立方体抗压强度不是一个概念，轴心抗压的试件尺寸一般是150 mm×150 mm×300 mm，而通常我们说的抗压强度(立方体抗压)的试件尺寸为150 mm×150 mm×150 mm。

根据《混凝土结构设计规范》，轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系按fck=0.88αc1fcu确定，αc1为棱柱体强度与立方体强度之比，对混凝土强度等级为C50及以下的取αc1=0.76。由此可以知道C25的混凝土轴心抗压强度应该为0.88×0.76×25=16.72 MPa。而它的轴心抗压设计值为11.9 MPa，是指在设计上用到的值。

《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)规定，以高宽比为2～3的棱柱体进行轴心抗压强度试验，测得的具有95%强度保证率的抗压强度为混凝土的轴心抗压强度标准值，用符号fck表示，而混凝土的轴心抗压设计值fc是由fck除以混凝土材料分项系数1.4得到的。

2混凝土强度检测方法

在检测混凝土强度时，采用何种方法，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]。

2.1试块法

试块法是施工时把拌制好的混凝土倒入规定的立方体试模内，经震动或插捣成型，按规定的温度及湿度进行养护28 d后，进行抗压强度试验，以边长为150 mm的立方体试件为标准件，边长100 mm和边长200 mm的立方体试件按规定的尺寸折算系数进行换算。混凝土试块在一定程度上反映了混凝土实体的强度，也是混凝土质量评定的主要依据，是一种最常见最基本的检测方法，也是最直观最经济的方法。

试块法能直接反映出混凝土本身的强度，但对于施工后的质量无法真实反映。有时试块合格了，但混凝土实体质量跟施工单位的水平、方法及工作态度有很大关系，质量如何很难确定，导致存在一定的质量安全隐患；另一方面，如果试块制作马虎，养护不规范，容易导致试块质量不合格，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。所以工地上混凝土的取样如果不是按规定的数量随机抽取，而是根据混凝土搅拌质量的好坏来取，质量好的时候才取样，所取的样品就没有代表性，不能真实反映混凝土的质量情况。

2.2钻芯法

钻芯法是在有代表性的混凝土结构上用金钢石钻头钻取芯样，其检测混凝土抗压强度是依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03-2007)用钻机直接从所需检测的结构或构件上钻取混凝土及岩石芯样，按有关规范加工处理后，进行抗压试验，根据芯样的抗压强度推定所需检测的结构或构件混凝土抗压强度[3]。构件龄期不少于14 d、强度不低于10 MPa的混凝土都可采用钻芯法检测其强度，但由于取芯后会对结构造成一定的损伤，特别是抽到结构中的钢筋部位，损伤会更大，因此，对于重要部位的结构构件，应征得设计方的复核同意，方可进行抽芯。取芯的部位、数量也要有具体的规定。

2.3回弹法

回弹法是通过回弹仪测定混凝土表面硬度，再结合混凝土的碳化深度继而推断其抗压强度。其依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23-2011)采用混凝土回弹测试仪直接在所需检测的结构或构件上检测混凝土强度的一种无损检测法[4]。

回弹仪测定的回弹值是混凝土表面的硬度，材料的硬度又跟材料的强度有关，从而建立回弹值跟强度的专用测强曲线来推断强度值。采用回弹法进行检测时，其检测面应为原状混凝土面，并应平整、清洁，不应有疏松层、浮浆、麻面，必要时用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑。

回弹法使用简单、灵活，测试速度快,检验费用低，检测人员到现场随机抽取检测，及时掌握混凝土的真实强度及浇筑的整体水平。但其精度相对较差，当混凝土表面与内部质量有明显差异，如遭受化学腐蚀或火灾，硬化期间遭受冻伤等，则不能用此方法。

2.4超声检测法

超声检测法所采用的超声波检测仪应符合现行行业标准《混凝土超声波检测仪》(JG/T 5004)的要求，并在计量检定有效期内使用。由于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做出比较准确的判定，而这正是其他检测方法所无法做到的，所以，该法在工程检测中得到了广泛的应用。当采用超声法测强时，由于影响传播速度的因素很多，如水泥品种、水泥用量、含砂率，粗骨料品种和最大粒径、含水率、龄期等，因此用超声法很难准确地测定混凝土的强度，目前通常是将超声法和回弹法综合在一起来测定混凝土的强度，即所谓超声回弹综合法(单一的超声法主要还是检测混凝土的匀质性)。

按照《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(超声回弹法)测得的混凝土强度比混凝土的实际强度小，但其规律比较明显，且离散性较小，说明这种方法还是比较可靠的，但需要根据各地区的混凝土所用材料及环境条件建立相应的测强曲线。其测试前提是混凝土的内外质量基本一致，否则会产生较大误差。因此，在检测表层与内部的质量有明显差异，或者在使用期间遭受化学腐蚀、火灾，硬化期间遭受冻害的混凝土时，要采用钻芯法检测其强度。

在检测混凝土强度时，采用何种方法，应根据被测混凝土结构的具体情况及检测条件综合确定。混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 50204-2002)规定试件强度评定不合格时，可采用非破损或局部破损的检测方法，对构件的混凝土强度进行测定。当需要准确判定结构混凝土强度等级，且有条件时，可优先考虑采用钻芯法或采用钻芯法修正，钻芯法是目前准确性最高的方法；当混凝土质量比较均匀时，可采用回弹法和超声回弹法，用钻芯法进行校核则可以提高精确度。

3混凝土强度检测实例

某水库输水洞施工后运行4 a，发现洞身裂缝，为检查其裂缝产生原因需检测混凝土强度。由于洞身侧墙和顶板混凝土的内外质量基本一致，故采用回弹法检测其混凝土强度。由于底板是使用多年的老混凝土，在使用过程中经过4次的冻融过程，混凝土内外质量相差较大，因此采用钻芯法检测每节洞底板混凝土强度。

3.1钻芯法检测

钻芯法检测过程中首先确定芯样钻取部位，如：结构或构件受力较小的部位；混凝土强度质量具有代表性的部位；便于钻芯机安放与操作的部位；避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其他钢筋。用钻芯法检测输水洞底板混凝土强度结果见表1。

表1　钻芯法测输水洞混凝土抗压强度检测成果表

3.2回弹法检测

回弹法检测过程中首先确定测区及检测面，选择具有代表性的测区，使用砂轮等工具将检测面表面的浮浆、油垢、涂层、蜂窝、麻面等磨平并处理干净，确保抽检混凝土检测表面清洁、平整。其次，每个测区弹击16个点，记录16个测点的回弹值，按照规程要求舍弃三个最大值和三个最小值，取余下的10个回弹值求其算术平均值，作为该测区的平均回弹值。当检测时回弹仪为非水平方向、检测面为非混凝土的浇筑侧面时，按角度、浇筑面顺序对回弹值进行修正。用回弹法检测洞身混凝土强度的结果见表2。

表2　回弹法检测输水洞混凝土抗压强度检测成果表

4结论

本文论述了混凝土强度概念，介绍了混凝土常用的几种检测方法，并应用实例分析探讨了各种混凝土强度检测方法的优缺点及不同适用范围。混凝土强度检测的目的是：采集必要数据，通过数据的计算与修正，推定混凝土强度，最后对被检测混凝土构件做出正确的判断。选择检测方法时既要考虑检测构件的适用性，还要考虑检测费用、检测速度以及对结构的破坏程度等。在实际应用中，应根据具体工程情况和各种检测方法的特点来选择合理的检测方案。

总之，研究探讨混凝土强度相关概念及检测方法将对提高工程质量检测精度及优化混凝土构造物设计有重要意义。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范：GB 50010-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]王赫.建筑工程事故处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[3]中国工程建设标准化协会.钻芯法检测混凝土强度技术规程：CECS 03-2007[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.回弹法检测混凝土抗压强度技术规程：JGJ/T 23-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

作者简介：韩群(1975-)，男，工程师，主要从事水利工程规划、施工工作。

中图分类号：TU755.7

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)06-0072-03