1、影響高強混凝土試件強度檢測結果的主要因素高強混凝土的試件強度及檢驗 提要 本文分析了影響高強混凝土試件強度檢測結果的主要因素；試件強度與構件混凝土 強度的相關性；提出了構件混凝土強度檢驗中存在的問題和措施。     1.前言 隨著混凝土技術的進步和發展，高強混凝土(以下簡作 HSC)的應用已越來越廣。 高強混凝土結構技術規程(CECS104：99，以下簡作規程)已于1999年頒布實施， 必將進一步推動 HSC的設計和應用。由于HSC的強度和質量要求的提高以及大量摻合 

2、;料的使用，與普通混凝土相比，無論是試件強度檢驗、構件強度檢驗，尤其是質量檢 驗驗收標準等，均提出了許多新的問題和更高的要求。甚至產生了這樣一種概念：配 制和生產 HSC已不存在太多困難，而如何準確測定評價HSC的強度，己成為急需解決 的技術難題。我們在相關試驗研究和實際工作中也遇到了許多此類問題。如試件強度 遠低于或遠高于實際構件混凝土強度；構件混凝土強度采用何種無損檢測方法準確評 價等等。本文主要就此提出相關問題和建議，以期在推廣應用 HSC的同時，更好地把 握和確保工程質量。   

3、;  2HSC的試件強度檢驗    21試件尺寸和平整度  隨著HSC強度的不斷提高，試驗機量程的限制，以及骨料最大粒徑一般為25mm， 因此，在科學研究和實際工作中不可避免地采用100×100×100(mm)的立方試件。在普 通混凝土中，與標準試件150×150×150(mm)的尺寸換算系數為0.95。而HSC中一般均 小于此值。且隨著強度提高，折算系數下降。規程中提出的100mm立方體試件折算 成標準尺寸試件的折算系數如表1:表1F

4、cu,10(MPa) K Fcu,10(MPa) K 55 0.95 76-85 0.92 56-65 0.94 86-95 0.91 66-75 0.93 >96 0.90 問題的關鍵在于強度提高何以使折算系數下降。普通混凝土中主要認為是大試件 存在內部缺陷概率高，在 HSC中同樣有這一因素，但還存在更重要的因素，其中最主 要的是試件平整度。試件強度越低，塑性越大，可調變形量大，表面平整度對實際強&

5、#160;度的影響就越小。試件強度越高，材料脆性越大，可調變形量小，表面不平整度和不 平行度對實際強度的影響就越大。通常情況下，小試件的表面平整度和平行度均高于 大試件。因而許多試驗結果(清華大學、北京城建集團構件廠等)表明，其折算系數 比規程提供的值更低(平均強度Fcu,10=70.4MPa，K實=090； Fcu,10=60MPa，K實=0.92)。但我們采用相對嚴格平整的大小試件試驗結果表明， C60C80的混凝土強度折算系數均為0.95。因此，當用小試件結果換算標準尺寸強度時須注意這一問題。雖然我們還很難定量描述試件不平整度對強度影響率

6、，但對 HSC強度試件保 證足夠的表面平整度和平行度是必需的，必要時對試件進行磨平拋光，否則將嚴重降低強度值，亦即要選用優質的混凝土試模，并做到嚴格的定期檢驗和修正。同樣對試驗機的承壓板 也應及時檢驗。  此外，試驗操作時的試件偏心受壓對 HSC的影響率比普通混凝土要大，試件尺寸越小，越易引起偏心，使測試結果偏低。雖然試件表面不平整度、不平行度和偏心受壓，均使測試結果偏小，對結構物是安全的，但科學地準確評價HSC的強度，確保測試結果與實際強度的一致性是我們的宗旨。當用小試件折算標準試件強度時更應引起重視。  2.2

7、 試驗和養護條件對測試結果的影響  當標準試件的抗壓強度大于70MPa時，對部份試驗室所擁有的2000kN試驗機來說， 已達量程的80以上，對測試結果將有一定影響。這僅僅是問題的一部分。由于不同生產廠家，不同構造型式的試驗機剛度不盡一致，同量程試驗機對同一批HSC試件測 試結果也會有差異，不同量程試驗機的測試結果差異就更大。如清華大學的一組試驗結果如表2。表2試驗機 標準試件平均強度(MPa)(55組)fcu 100mm立方體試件 平均強度(55組)fcu fcu/fcu 長春產5000kN&#

8、160;59.7 68.6 0.87 長春產2000kN 63.8 69.4 0.92 無錫產2000kN 65.1 73.1 0.89 芬蘭和日本也用不同試驗機對測試結果的影響做過研究。如芬蘭采用20臺試驗機對80MPa HSC試驗結果顯示，強度最低組與最高組之比為75；對40MPa的混凝土，其比值升高為85。日本也同樣采用20臺不同試驗機對100MPa和60MPa的兩批HSC 進行試驗，結果表明強度最低組與最高組之比值分別為69和76%。所有這些試驗資料

9、0;均說明一個問題：隨 HSC強度等級的提高，不同試驗機對測試結果的影響變得顯著， 而對低強混凝土的影響相對就較小，這是試驗檢測中有待研究和引起足夠重視的。 養護條件對測試結果的影響。主要指早期養護和溫濕度。試件成型后通常經24h 后脫模。由于大部分試驗室(特別是江南)成型時無恒溫、恒濕條件，春夏秋冬四季溫 差和相對溫度差異較大，試模內的24h非旦嚴重影響HSC的早期強度，也直接影響到 28天強度。我們在20和10，相對濕度80和75條件下，配制C60 HSC，測得的 結果表明，7天強度相差10，28天強度差7.5

10、。而對C20C30混凝土的影響很小。 這是因為HSC的WB小，早期強度發展快，溫度敏感性大。因此，在配制HSC時，如 無恒溫恒濕條件，則成型后必須立即移入養護室護養，如若無此條件，則盡可能縮短 在試模內的時間，提前拆模。并且表面覆蓋塑料膜或其它保溫保濕措施，嚴防水份揮 發影響強度。  另一方面，我國普通混凝土的標準養護條件是20±3，相對濕度90以上或水中 養護。亦即表明相對溫度90以上養護與水中養護對強度影響不大。對 HSC來說，由 于本身非常致密，后期失水或吸入水份的可能性均較小，特別是當W

11、B小于0.28時， 試件內部處于相對缺水狀態，加之 HSC自收縮較大，故水中養護產生的表層濕脹，易 加重試件內外的應力差，導致試件強度降低。如水中養護試件經24h空氣干燥后，重 量幾乎不變，但由于應力差減弱， C60HSC的強度提高78，而C25混凝土強度幾乎不 變。因為高 WC低強混凝土早期失去的往往是自由水，對強度影響不大，后期繼續干 燥產生的強度提高，通常認為是軟化系數的概念，這一點是有別于HSC的。WB小于0.4 時水中養護試件，經劈裂試驗，僅表層20mm左右濕潤，內部均較干燥。因此，作者認

12、60;為，HSC養護最佳濕度條件是90以上潮濕空氣(與普通混凝土一致化)或簡單的塑料膜 密封養護。  3HSC試件強度與構件混凝土強度的相關性  前面分析討論的影響試件強度的因素，總的來說是導致試驗結果偏低，這對安全 是有益的。但水化熱問題，自收縮問題及現場養護條件問題，情況就比較復雜。     3.1水化熱對強度的影響    通常我們把最小截面尺寸大于1m的構件稱之為大體積混凝土，必須采取有效措施控 制水化熱引起的內外溫差。其主要目的

13、是防止溫差裂縫的產生，而對溫度升高引起強 度的變化問題未加重視。GB5020492和規程中也未提及。對截面尺寸大于0.6m 的梁板構件，在普通混凝土中可以說很少對水化熱問題引起重視，但對HSC來說，由 于水泥用量的增加，水化熱引起的溫差應力和溫度對強度的影響已顯得十分重要。有 資料表明1,當水泥用量達400kgm3時，0.5m厚的試件中心溫峰可達45(環 境溫度20)，雖然溫差尚在 GB5020492規范允許范圍內，但對硅酸鹽水泥或普通水泥配 制的混凝土而言，足以使28天及后期強度顯著下降。如環境溫度升高，或水泥用量進一步增

14、加，一方面絕對溫升將顯著提高；另一方面，溫峰出現的時間更早，高效減水劑 的使用也將加劇這一現象，對混凝土強度造成的危害更大。當然，混凝土厚度提高， 絕對溫度也更高，如1.5m厚時中心溫峰可達65(水泥400kgm3，環境溫度20)。 因此，必須注意到試件尺寸小受水化熱影響小，從而使試件強度尤其是長期強度高于 實際構件強度，特別對采用純硅酸鹽水泥或普通水泥配制的HSC或較大構件尺寸的混 凝土更應引起重視。  當采用較高摻量摻合料時，特別是摻用粉煤灰(FA)、礦渣(SG)或沸石粉時，情況 則完全相反。因水化熱對這類混凝

15、土的早期和后期強度均十分有利，試件強度就會小 于構件混凝土實際強度值。但摻硅粉混凝土例外。因此，對 HSC而言，截面最小尺寸 超過05m的構件就應對水化熱問題引起足夠重視，且不是簡單的控制溫差，更重要的 是控制絕對溫升。其中最有效的辦法就是摻用適量FA、SG或沸石粉。  3.2自收縮對強度的影響  HSC的自收縮值7天可達100×10-6mm以上,人們普遍關心的是對HSC裂縫影響，尤其是早期裂縫，但對強度的影響研究很少。從某種意義上來說，在鋼筋混凝土構件中，自收縮引起的微裂紋(假如存在)在鋼筋等約束條件下

16、，對抗壓強度影響可能很小，但也正因為鋼筋約束使混凝土處于拉應力狀態，對抗拉強度產生較大影響。此時，若以試件劈拉強度或軸拉強度來推算構件混凝土抗拉強度時，就會顯得不安全。因為試 件尺寸小和自由度大，自收縮引起的拉應力幾乎可忽略，當以抗壓強度折算抗拉強度 時也應注意這一問題，但其影響值有多大，有待進一步研究。   3.3自然養護條件對強度的影響  濕度條件對普通混凝土的強度影響非常顯著，對尺寸相對較大的構件，常出現表 層混凝土強度低于內部強度的現象。主要是水灰比大，孔隙多，失水過早、過多所致。 試件的尺寸相對

17、較小，若不經潮濕養護，也有可能導致試件強度低于實際構件強度。 對 HSC來說，關鍵是早期潮濕養護非常重要，而后期因混凝土較致密，很難失水，濕 度條件對強度的影響相對較小。  溫度條件對普通混凝土強度亦有影響，但遠不及對HSC來得顯著。  (1)硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制的HSC(不摻或摻很少量混合材)，由于水化熱的作用，試件強度往往高于構件混凝土實際強度，表層強度高于內部強度，這在夏季施工時尤為顯著。當試件采用標準養護(非現場養護)時，試件強度將更加偏高。即使冬季施工，當構件尺寸較大時，試件強度仍有可能高于實際構件強度。

18、這是非常值 得重視的。  (2)摻大量混合材配制的HSC，情況與上述相反。如大量摻入粉煤灰、普通磨細礦渣或沸石粉配制的HSC，水化熱只要不引起較大的溫差應力，它將大大有利于混凝土強度的提高，此時試件強度低于構件實際強度，內部強度則高于表層強度，冬季施工、現場自然養護時更顯著。夏季施工時，若試件采用標準養護，則試件強度更低于構件實際強度，可以這樣說，20±3的標準養護條件，對普通水泥和硅酸鹽水泥混凝土是 適宜溫度，面對高摻量混合材配制的HSC，這一“標準”溫度應高得多。認識這一點 是非常必要的，它從另一個側面要求我們在配制 H

19、SC時，盡可能多地摻用粉煤灰、礦渣和沸石粉。  4構件混凝土強度評定  (1)回彈法只能評定C50以下的構件混凝土強度。若要采用這一簡單的方法評定HSC的強度，就必須建立新的測強曲線或研制新型的回彈儀。這是一件很迫切的工作。  (2)超聲波法、超聲回彈綜合法和拔出法的儀器設備，理論上對HSC也是適用的，但由于彈性模量，拉、剪強度與抗壓強度的非同步增長，故需盡快建立相應的測強曲線。上海建科院和同濟大學已開展了相關研究2，但全國各地差異較大，一方面 宜建立地方性測強曲線，另一方面需要全國通力合作，建立全國通用曲線。 &

20、#160;(3)鉆芯法是最值接的評定方法，通常也是最可靠的構件混凝土強度檢測法。但在 HSC中應用，鉆機鉆取芯樣時必須有非常優異的穩定性，一旦鉆機顫動，表面出現波 紋狀，將使芯樣強度嚴重降低，類似于C10的混凝土，鉆切加工引起損傷，使強度 偏低。因此鉆芯設備必須有很高的精度。芯樣承壓面的平整光潔度，當能滿足普通混 凝土要求時，對 HSC影響可能仍較大，承壓面必須嚴格平整光潔平行。當采用抹平處 理時，必須保證抹平材料強度與混凝土強度接近，偏低或偏高均會導致試件強度偏低。 因此，對 HSC構件強度檢測方法、除鉆芯法尚能應用外，其余檢測方法急需科研