混凝土同条件养护试块强度与结构实体强度的相关性研究

－1－混凝土同条件养护试块强度与结构实体强度的相关性研究天台县建筑工程质量监督站检测试验室摘要混凝土同条件养护试块立方体抗压强度值与结构实物构件回弹强度推定值都是体现现场混凝土结构强度的数据，但两者之间存在较大偏差。经过对两者的比对试验，同条件养护试块抗压强度值要比实物构件回弹强度推定值偏高30%左右。关键词同条件养护试块强度构件回弹强度换算平均值构件回弹强度推定值误差混凝土构件是工程实体的骨架，现场混凝土的质量直接影响到工程结构的安全与否。不少施工单位以混凝土结构同条件养护试块的立方体抗压强度作为现场混凝土的强度来反映现场混凝土的质量状况。同时，作为质量检测部门，我们在工程中间结构验收前对现场混凝土构件进行抽样回弹检测，发现构件回弹强度推定值与结构同条件养护试块立方体抗压强度值之间存在较大差异，甚至出现10－14d龄期的同条件试块抗压强度超过设计值，而在构件实物质量抽样检测时，已有3－4个月龄期的现场构件回弹强度推定值却达不到设计要求(详见下表一)。混凝土同条件养护试块立方体抗压强度与结构实物回弹强度值之间是否存在相关性，其误差有多少？我们会同浙江国泰建设集团天台新行政中心项目部、浙江建工集团浙江石梁酒业技改工程项目部、宁波鄞州建筑公司天台溪林春天小区项目部、浙江建安公司天台新客运中心项目部等施工单位，对此进行比对试验。表一部分回弹不合格构件与同条件养护试块立方体抗压强度对照表混凝土种类工程名称设计等级同条件养护试块构件回弹工程部位龄期抗压强度(Mpa)构件名称龄期碳化深度强度换算平均值(Mpa)标准差(Mpa)强度推定值(Mpa)非泵送某地下车库C352#入口坡道28d46.82#入口坡道3-5轴(备注1)76d040.39.8524.1某综合楼C30九层柱30d41.5九层柱B交7103d2.527.62.3523.7九层柱D交3103d3.530.53.1225.4九层柱F交12103d2.529.21.5726.2某教学楼C25三层1-15轴结构梁板8d31.7三层8交B－C轴结构梁56d2.022.32.5318.1三层12交B－C轴结构梁56d2.020.71.8217.7泵送某商住楼C40地下室1-8轴墙柱34d57.3地下室5交E轴柱117d1.535.81.3233.6地下室4交K轴柱117d1.536.42.1932.8地下室2交G－K轴墙117d2.032.90.7631.6四层结构24-32轴梁板10d48.5四层结构28交A-C轴梁86d1.533.91.7631.0四层结构24-32交C轴梁86d1.537.62.2333.9某仓库C3010-16轴屋面梁板12d34.810－16交C轴屋面梁43d1.023.21.1421.310－16交F轴屋面梁43d1.025.61.6522.9备注1：本次回弹为向下（-90°）弹击混凝土表面，混凝土表面用磨光机磨平。－2－试验方案一、混凝土强度等级根据工程实际情况非泵送混凝土采用C20、C25、C30、C35，泵送混凝土采用C30、C35、C40。二、混凝土试验龄期14d、28d、60d、90d。三、试验设备序号设备名称型号生产厂精度1液压式试验机YE-2000型长春试验机厂一级精度2回弹仪HT225PH-B2型舟山市博远科技有限公司标准状态3碳化深度测量仪/山东省乐陵市回弹仪厂0.25mm四、试验方法1、每种强度等级混凝土分别对两个工程项目或同一项目的两个工程部位进行比对试验，混凝土立方体试块与现场构件同时制作，同时拆模，并进行同条件养护；2、在混凝土到试验龄期时，对同条件养护试块进行抗压试验，计算抗压强度值（精确至0.1MPa）；3、试块抗压试验结束后，立即到现场随机抽取2支构件进行回弹检测（每一龄期回弹均在同2支构件进行），每支构件回弹10个测区，抽取不小于30%的测区进行碳化深度测量（精确至0.5mm，当碳化深度值极差大于2.0mm时，对每个测区进行测量），并将碳化深度值输入数字回弹仪；4、计算构件的回弹强度换算平均值和强度推定值（精确至0.1MPa），以及它们与试块抗压强度值之间的误差（误差一为回弹强度换算平均值与同条件养护试块抗压强度值之间的误差，误差二为回弹强度推定值与同条件养护试块抗压强度值之间的误差，精确至0.1%）。数据的处理与分析混凝土立方体试块共56组，实际进行抗压试验48组（部分试块因项目已完工，无法对现场构件进行回弹而舍去）。现场构件回弹96支（次），舍去2支碳化深度＞2.0mm的泵送混凝土构件后为94组数据。立方体试块抗压强度值范围为19.2-61.8Mpa，现场构件回弹强度推算平均值范围为17.2-49.3Mpa，强度推定值范围为13.2-45.9Mpa，碳化深度为0-3.5mm（泵送混凝土为0-2.0mm）。现将泵送混凝土和非泵送混凝土分别按龄期计算平均误差一和平均误差二。计算结果见下表二：表二同条件养护试块立方体抗压强度与构件回弹强度误差表混凝土种类龄期构件数量误差一误差二正偏差负偏差平均误差一（%）正偏差数负偏差数平均误差二（%）非泵送14d16133+13.0142+30.428d16133+8.6151+26.560d12111+13.4120+28.490d862+7.480+21.7总误差52439+9.9493+27.4－3－混凝土种类龄期构件数量误差一误差二正偏差负偏差平均误差一（%）正偏差数负偏差数平均误差二（%）泵送14d12111+15.0120+32.128d12101+15.7111+27.460d11101+12.0110+23.990d770+22.770+36.6总误差42383+15.7411+29.4结论1、从表二可知，混凝土同条件养护试块立方体抗压强度与结构实物构件回弹强度的误差与龄期无关。2、若不考虑回弹测强曲线误差，非泵送混凝土同条件养护试块抗压强度比构件回弹强度换算平均值高10%左右，极值为+43.4%，比构件回弹强度推定值高27.4%，极值为+69.0%。泵送混凝土同条件试块抗压强度比构件回弹强度换算值高15.7%，极值为+42.7%，比构件回弹强度推定值高出近30%，极值为64.5%。可见，误差的大小与是不是泵送混凝土无关。3、我们向几家施工单位了解到，虽然是同条件养护试块，但与现场构件相比，在成型、养护等过程中还存在着一定的差异，这些差异通常使同条件养护试块处于相对“优越”的地位。与现场结构相比，同条件养护试块振捣更充分，粗骨料含量较多，砂率相对较小，内部结构密实。这些差异是造成同条件养护试块立方体抗压强度偏高的主要原因。在实际工程中，如果施工单位为了保证质保资料的“完美”而对试块进行特殊“处理”，那么两者更不具备可比性。可见，若以同条件养护试块抗压强度代表混凝土结构实体的质量，则存在高估混凝土构件强度的风险。4、构件回弹强度推定值是具有95%保证率的数据，它的大小不但与现场混凝土的强度有关，还跟混凝土强度的离散程度直接相关，因此，它与同条件养护试块强度的相关性较差。在实际工作中，我们都以回弹强度推定值作为构件的强度代表值，如果没有注意到它和同条件养护试块抗压强度值的不同保证率的差异，而错误地直接拿两者进行比较，势必造成回弹法检测的强度值偏低的错觉。5、由于我县建设规模较小，所以混凝土以自拌为主。加上骨料大都是临时进场，随到随用，含水率较难把握。如果管理不善，必定导致混凝土水灰比难以控制，即使配合比的配制强度较高，现场混凝土整体强度尚可，也难免出现少量构件因水灰比失控而对强度产生较大影响。如果现场管理不到位，施工人员为了方便施工而擅自增大砂率，增加用水量，那么现场混凝土质量更难以保证。参考文献1、《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）是中国建筑工业出版社2001年北京。－4－附表1非泵送混凝土同条件养护试块立方体抗压强度值与现场构件回弹强度换算平均值及推定值14d、28d龄期的误差龄期设计等级试块抗压强度值（MPa）现场混凝土构件回弹检测误差一（%）误差二（%）构件号碳化深度（mm）强度换算平均值(MPa）标准差（MPa）强度推定值（MPa）14dC2019.2010.524.32.9519.4-21.0-1.002021.82.3717.9-25.7-9.520.103017.22.1213.7+16.9+46.704019.53.8413.2+3.1+52.3C2524.705025.82.1722.2-4.3+11.306021.21.0919.4+16.5+27.329.907028.92.5324.7+3.5+21.308027.51.0225.8+8.7+15.9C3036.609034.92.5630.7+4.9+19.210028.31.5525.8+29.3+42.030.811025.41.8322.4+21.3+37.512024.21.7521.3+27.3+44.6C3539.213032.82.3229.0+19.5+35.214031.95.3023.2+22.9+69.038.415035.44.0328.8+8.5+33.316030.82.1527.3+24.7+40.728dC2025.1010.531.22.3627.3-19.6-8.1020.524.23.5718.3+3.7+37.224.903019.72.1416.2+26.4+53.704024.62.2920.8+1.2+19.7C2529.705028.71.7725.8+3.5+15.106024.31.5321.8+22.2+36.230.2070.532.83.7926.6-7.9+13.508029.52.1226.0+2.4+16.2C3042.109037.62.1234.1+12.0+23.5100.536.23.7530.0+16.3+40.336.311028.92.3825.0+25.6+45.2121.027.71.5125.2+31.0+44.0C3543.4130.539.12.6134.8+11.0+24.7140.540.24.3833.0+8.0+31.540.615042.83.0937.7-5.11+7.716037.72.8633.0+7.7+23.0－5－附表2非泵送混凝土同条件养护试块立方体抗压强度值与现场构件回弹强度换算平均值及推定值60d、90d龄期的误差龄期设计等级试块抗压强度值（MPa）现场混凝土构件回弹检测误差一（%）误差二（%）构件号碳化深度（mm）强度换算平均值（MPa）标准差（MPa）强度推定值（MPa）60dC2027.6013.028.91.8725.8-4.5+7.0023.523.72.0420.3+16.5+36.0/03//////04//////C2532.2052.02.762.4623.5+16.7+37.0061.530.52.2226.9+5.6+19.735.6071.034.31.8731.2+3.8+14.1081.032.43.5726.6+9.9+33.8C3040.8091.536.61.4934.1+11.5+19.6101.539.12.8734.4+4.3+18.638.3112.029.01.8226.0+32.0+47.3122.026.71.3424.5+43.4+56.3C35/13//////14//////43.1151.039.03.8732.6+10.5+32.2161.038.51.5236.0+11.9+19.790dC20/01//////02///////03//////04//////C25/05//////06//////34.2072.536.72.1533.2-6.8+3.0082.537.52.8232.9-8.8+4.0C3042.7092.039.74.2832.7+7.6+30.6102.538.12.5234.0+12.1+25.639.1113.534.11.9330.9+14.7+26