浅谈影响混凝土抗压强度结果因素及控制

杨浩

摘 要：本文分析了混凝土立方体抗压强度测试过程中，影响其结果的主要因素在混凝土的生产取样、试件制作、养护、试压、数据处理等环节。引起的原因主要是各环节操作不规范所至，要获得真实的混凝土抗压强度结果，必须严格控制各环节测试条件，才能为混凝土工程结构提供可靠数据。

关键词：影响;混凝土;抗压强度

1 前言

土建试验室在核电施工现场质量控制工作中最多的就是混凝土质量控制，尤其对混凝土强度测试是重中之重，其中包括：混凝土生产取样、抗压强度试件制作、养护、试压、数据处理等。但怎样提高强度测试工作水平，减少在测试工作中对混凝土强度的影响因素，提高测试结果的代表性，准确反映混凝土质量，本文从以下几个方面进行分析和探讨。

2 混凝土抗压强度影响因素及控制

2.1 混凝土生产取样及抗压强度试件制备

2.1.1 混凝土坍落度测试

混凝土取样应在混凝土正式生产时随机取样。搅拌好的混凝土卸料至混凝土运输罐车，然后快速转动罐车使混凝土均匀，再缓慢反转罐体徐徐放出混凝土至小推车中。小推车中的混凝土要迅速的翻拌均匀及时做完坍落度，坍落度测试步骤要严格按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002进行，尤其是操作时间的控制，从取样完毕到开始试验时不得超过15分钟、坍落度提筒控制在5秒到10秒内、从开始做坍落度到测试完成要在150秒内完成[1]。

混凝土坍落度是随时间变化的，尤其是聚羧酸高性能减水剂。在混凝土实际施工使用过程中发现聚羧酸高性能减水剂有良好的保坍性能，甚至有坍落度反增长的情况，发生的时间大约在混凝土搅拌出机后15分钟左右。当坍落度测试时间延长时，混凝土坍落度因反增长而变大，为满足坍落度设计要求，势必减水，导致混凝土实际抗压强度偏高。相反，时间延长时性能不良的外加剂会使混凝土坍落度损失，为满足坍落度设计要求，势必加水，导致混凝土实际抗压强度偏低。上述情况加大了混凝土抗压强度的离散性，不利于混凝土搅拌站管理和成本节约。

2.1.2 混凝土抗压强度试件制作

混凝土抗压强度试件制作前应准备好试模。试模内表面应光滑平整，不得有砂眼、裂纹及划痕。其内表面粗糙度不得大于3.2μm，组装后内部尺寸误差不得大于公称尺寸的±0.2%，相邻夹角（90±0.3）°，内表面平整度100mm不大于0.04mm，连接面缝隙不得大于0.2mm[2]。混凝土抗压强度用试模应经常检查并按时自校，试模满足要求是混凝土试件满足要求的基础。选用的试模尺寸必须满足表1的要求[3]。

试验结果表明[4]，试模不满足要求时，导致试件受压面偏斜，当150mm立方体试件受压面偏斜0.25mm时，试验测定的抗压强度约低35%。当试件承压面中心凹下，会导致试件周围压应力比中心高。相反，试件承压面中心凸起，结果比凹下引起更大的应力集中，抗压强度降低更多。因此，《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002要求试件承压面的平面度公差不得超过0.0005d，相邻夹角公差不得超过0.5°，各边长的公差不得超过1mm。

混凝土试模根据骨料粒径按照表1选用，尽可能的降低试件比尺效应。试件比尺效应是指试件尺寸和形状对混凝土抗压强度的影响[4]。混凝土强度是由强度不同的组分组成，混凝土体积越大，包含最低强度组分的可能性就越大。因此，抗压强度试件强度随着试件尺寸增大而减小。

混凝土拌合物取样后，要放置在水平的铁板上，并来回翻拌至均匀并不得少于三次。将均匀的混凝土装入已经准备好的试模中，对坍落度不大于70mm的混凝土采用振动台振实，大于70mm的混凝土用捣棒人工捣实。在振动或人工捣实的过程中，必须严格执行《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002的要求，防止插捣次数和方法不符合规范要求，致使混凝土抗压强度试件不密实和插捣或振动次数过多导致混凝土离析而影响混凝土抗压强度降低，不能反映真实强度。

混凝土试件制作完成后，在混凝土拌合物临近初凝前进行二次抹平，主要是混凝土表面找平，减少混凝土的微裂缝，挤压出表面的孔隙水，减少混凝土试件尺寸偏差和空隙，减少因此对混凝土抗压强度的影响。

2.1.3 混凝土抗压强度试件拆模与养护

试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖混凝土强度试件表面，防止水分蒸发。在温度为（20±5）℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。拆模时间要把握准确，提前拆模容易导致试件缺棱少角，延迟拆模会拖延进入标准养护室的时间而影响混凝土抗压强度。

拆模后应立即放入温度为（20±2）℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为（20±2）℃的不流动Ca（OH）2饱和溶液中养护。标准养护室内的试件要放在支架上，彼此间隔（10～20）mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。养护龄期从搅拌加水开始计时[3]。

混凝土强度试件养护温度必须满足要求。一般混凝土养护温度高，水泥的水化速度就加快，混凝土的早期强度高。但是混凝土的养护温度太高，虽然混凝土的早期强度高，但后期强度增长不大，甚至可能出现倒缩，这是由于混凝土早期水化反应速度加快，导致其水化产物不均匀分布，造成水化产物少的地方强度偏低，从而降低了混凝土的整体强度。其次，水化稠密程度高的区域包裹在水泥粒子周围，妨碍了水泥粒子的进一步水化，也会使水化产物减少，造成混凝土整体强度偏低。相反，养护温度过低，混凝土水化反应就会过于缓慢，直接影响混凝土要求龄期的抗压强度。

混凝土强度试件养护湿度必须满足要求。湿度不够，混凝土水化不能正常进行，甚至停止水化，不仅严重影响混凝土强度，而且還会使混凝土结构疏松，影响混凝土耐久性。其次，养护时的湿度对高强度混凝土的强度影响更明显。以（150×150×150）mm高强度混凝土试件为例来说，在温度为（20±3）℃，相对湿度为90%的养护室中养护28天比温度为（20±2）℃，相对湿度为95%的养护室中养护28天的强度降低（10～15）%。

2.2 混凝土抗压强度测试

2.2.1 混凝土抗压强度用试验机

混凝土抗压强度用试验机必须满足《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002的要求，且当混凝土试件放置试验机压板上时要满足下面几个要求：a.试验机上下压板应与试验机轴心相同;b.试件轴心与压板表面垂直;c.试验机压板的球座应灵活;d.压板表面应平整。

试验表明，试件轴线与试验機轴线度不大于试件端面尺寸的4%时，对混凝土抗压强度测定结果无明显影响。以150mm立方体标准试件为例，其轴心与试验机不同轴度不应大于6mm，否则对抗压强度有降低的影响。

2.2.2 试件检查与测量

抗压强度试件从养护地点取出后应及时试验，试验前应检查试件是否有缺棱掉角情况、表面是否附着有浮粒等。当检查试件有缺棱掉角时，说明拆模时间过早，或者试件拆模后处置不当造成。表面有附着有浮粒时，会到导致本文2.1.2节描述的试模影响混凝土强度情况一致，应予以清理。对于试件尺寸的检查，一般会忽略，认为混凝土试模已经校正，直接取公称尺寸，殊不知混凝土试件已超过偏差，这时应取实际测量尺寸，防止负偏差时强度偏小，正偏差时强度偏大。

2.2.3 加荷速度

抗压强度测试时的加荷速度有较大的影响，必须严格控制。试验的加荷速度应连续均匀，混凝土强度等级小于C30时，加荷速度为（0.3～0.5）MPa/s;混凝土强度等级大于等于C30且小于C60时，加荷速度为（0.5～0.8）MPa/s;混凝土强度等级大于等于C60时，加荷速度为（0.8～1.0）MPa/s。

在混凝土抗压强度测试中，应力增加速率愈慢，得到的强度愈低，应力增加速率愈快，得到的强度愈高。这是因为当加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，故破坏时的强度偏高。而加荷速度较慢时，由于试件破坏荷载大，到接近破坏阶段，虽然油门已开至最大，但加荷速度还是达不到规定的要求，结果破坏荷载就会明显较小而不能正确反映混凝土的真实强度[3]。

2.3 数据处理

2.3.1 测试值的确定与修约

测试结果的数据处理根据统计学原理进行取舍，充分保证抗压强度测试数据的有效性。混凝土抗压强度测试值先计算出单个值，然后再按下列要求确定该组强度值：a.三个试件测值的算数平均值作为该组试件的强度值;b.三个测值中的最大值或者最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大值和最小一并舍去，取中间值作为该组试件的抗压强度值;c.最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的测试结果无效。在数据处理过程中，数据修约应认真仔细的按照“四舍六入五单双”进行，防止误判、错判，而得到错误的结果。

2.3.2 非标准试件的换算系数

非标准试件的换算系数，当混凝土强度等级小于C60，混凝土抗压强度试件为100mm与200mm立方体时的换算系数分别为0.95和1.05。当混凝土强度等级大于等于C60时，在混凝土成型时尽可能使用标准试模，如果采用的非标准试模，尺寸换算系数应由试验确定。在尺寸换算系数试验时要注意下面要点：a.试模必须符合《混凝土试模》JG237-2008的要求;b.试件必须成对用同一方式成型;c.养护必须满足标准[3]要求的标准养护条件;d.压力试验时，150mm立方体试件上下应加标准钢垫板;e.加荷速度必须符合标准[3]要求，尤其是对150mm立方体试件在接近破坏时必须保持标准要求的加荷速度;f.试验组数必须大于20对组。只有严谨试验减少误差，才能真实反映混凝土抗压强度。

3 结语

通过本文分析，在混凝土立方体抗压强度测试过程中，影响其结果主要因素在混凝土的生产取样、试件制作、养护、试压、数据处理等环节。引起的原因主要是各环节操作不规范所至，要获得真实的混凝土抗压强度结果，必须严格控制各环节测试条件，才能为混凝土工程结构提供可靠数据。

参考文献：

[1]中华人民共和国建设部.GB/T50080-2002 普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JG237-2008 混凝土试模[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]中华人民共和国建设部.GB/T50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[4]姜福田编著.混凝土力学性能与测定[M].北京：中国铁道出版社，1989.