高强混凝土的试件强度及检验

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1、高强混凝土的试件强度及检查提纲 本文分析了影响高强混凝土试件强度检测成果的重要因素；试件强度与构件混凝土强度的有关性;提出了构件混凝土强度检查中存在的问题和措施。1.前言 随着混凝土技术的进步和发展,高强混凝土(如下简作HC)的应用已越来越广。 高强混凝土构造技术规程(CECS104：99，如下简作规程)已于199年颁布实行， 必将进一步推动 HC的设计和应用。由于HSC的强度和质量规定的提高以及大量掺合料的使用,与一般混凝土相比，无论是试件强度检查、构件强度检查,特别是质量检验验收原则等,均提出了许多新的问题和更高的规定。甚至产生了这样一种概念:配 制和生产 HS已不存在太多困难,而如何精确

2、测定评价SC的强度，己成为急需解决的技术难题。我们在有关实验研究和实际工作中也遇到了许多此类问题。如试件强度远低于或远高于实际构件混凝土强度;构件混凝土强度采用何种无损检测措施精确评 价等等。本文重要就此提出有关问题和建议，以期在推广应用HSC的同步，更好地把 握和保证工程质量。2HSC的试件强度检查21试件尺寸和平整度随着HC强度的不断提高,实验机量程的限制，以及骨料最大粒径一般为2m, 因此，在科学研究和实际工作中不可避免地采用100100100(m)的立方试件。在普通混凝土中,与原则试件150150150(mm)的尺寸换算系数为0.9。而SC中一般均 不不小于此值。且随着强度提高，折算系

3、数下降。规程中提出的100m立方体试件折算成原则尺寸试件的折算系数如表1:表1F,1（MP)K u,0（MPa) K550.76-5 0.56-650.94 86-95 0.96-750.396 0.90 问题的核心在于强度提高何以使折算系数下降。一般混凝土中重要觉得是大试件 存在内部缺陷概率高，在 C中同样有这一因素,但还存在更重要的因素，其中最主要的是试件平整度。试件强度越低，塑性越大，可调变形量大，表面平整度对实际强 度的影响就越小。试件强度越高,材料脆性越大，可调变形量小,表面不平整度和不 平行度对实际强度的影响就越大。一般状况下，小试件的表面平整度和平行度均高于大试件。因而许多实验成

4、果(清华大学、北京城建集团构件厂等)表白，其折算系数 比规程提供的值更低（平均强度Fcu,1070MPa,K实=90; Fc,160MPa，实0.92)。但我们采用相对严格平整的大小试件实验成果表白， C60C80的混凝土强度折算系数均为05。因此,当用小试件成果换算原则尺寸强度时须注意这一问题。虽然我们还很难定量描述试件不平整度对强度影响率，但对 HSC强度试件保 证足够的表面平整度和平行度是必需的,必要时对试件进行磨平抛光，否则将严重减少强度值，亦即要选用优质的混凝土试模，并做到严格的定期检查和修正。同样对实验机的承压板 也应及时检查。 此外,实验操作时的试件偏心受压对 SC的影响率比一般

5、混凝土要大，试件尺寸越小,越易引起偏心，使测试成果偏低。虽然试件表面不平整度、不平行度和偏心受压，均使测试成果偏小,对构造物是安全的,但科学地精确评价SC的强度,保证测试成果与实际强度的一致性是我们的宗旨。当用小试件折算原则试件强度时更应引起注重。22 实验和养护条件对测试成果的影响 当原则试件的抗压强度不小于0MPa时，对部份实验室所拥有的kN实验机来说,已达量程的8%以上，对测试成果将有一定影响。这仅仅是问题的一部分。由于不同生产厂家,不同构造型式的实验机刚度不尽一致，同量程实验机对同一批HSC试件测试成果也会有差别，不同量程实验机的测试成果差别就更大。如清华大学的一组实验成果如表2。表2

6、实验机原则试件平均强度(MPa）(组)cu 100mm立方体试件平均强度(55组)fu fcu/cu长春产5000k 97 6.6 0.87长春产kN 63.86940.9无锡产k 651 71 .8 芬兰和日本也用不同实验机对测试成果的影响做过研究。如芬兰采用0台实验机对8MPa HSC实验成果显示,强度最低组与最高组之比为7%；对4Pa的混凝土，其比值升高为85。日本也同样采用2台不同实验机对100MPa和60MPa的两批HSC 进行实验,成果表白强度最低组与最高组之比值分别为69和7%。所有这些实验资料 均阐明一种问题:随 HSC强度级别的提高,不同实验机对测试成果的影响变得明显， 而对

7、低强混凝土的影响相对就较小,这是实验检测中有待研究和引起足够注重的。 养护条件对测试成果的影响。重要指初期养护和温湿度。试件成型后一般经4h 后脱模。由于大部分实验室(特别是江南)成型时无恒温、恒湿条件,春夏秋冬四季温 差和相对温度差别较大，试模内的h非旦严重影响S的初期强度,也直接影响到 28天强度。我们在20和10，相对湿度0%和7条件下，配制60SC,测得的成果表白,7天强度相差1%,2天强度差7.5。而对200混凝土的影响很小。 这是由于C的B小，初期强度发展快，温度敏感性大。因此,在配制C时,如无恒温恒湿条件,则成型后必须立即移入养护室护养，如若无此条件，则尽量缩短 在试模内的时间,

8、提前拆模。并且表面覆盖塑料膜或其他保温保湿措施,严防水份挥 发影响强度。另一方面，国内一般混凝土的原则养护条件是23,相对湿度90%以上或水中 养护。亦即表白相对温度90%以上养护与水中养护对强度影响不大。对HSC来说,由 于自身非常致密,后期失水或吸入水份的也许性均较小,特别是当W/B不不小于028时, 试件内部处在相对缺水状态，加之 HS自收缩较大,故水中养护产生的表层湿胀，易 加重试件内外的应力差，导致试件强度减少。如水中养护试件经24空气干燥后，重 量几乎不变，但由于应力差削弱, C6HSC的强度提高78,而5混凝土强度几乎不变。由于高 WC低强混凝土初期失去的往往是自由水,对强度影响

9、不大,后期继续干燥产生的强度提高,一般觉得是软化系数的概念，这一点是有别于HS的。W/不不小于0.4 时水中养护试件,经劈裂实验，仅表层20m左右湿润，内部均较干燥。因此,作者认 为，HSC养护最佳湿度条件是90以上潮湿空气(与一般混凝土一致化)或简朴的塑料膜 密封养护。 3 HC试件强度与构件混凝土强度的有关性 前面分析讨论的影响试件强度的因素，总的来说是导致实验成果偏低，这对安全是有益的。但水化热问题,自收缩问题及现场养护条件问题,状况就比较复杂。3.1水化热对强度的影响一般我们把最小截面尺寸不小于1m的构件称之为大体积混凝土,必须采用有效措施控 制水化热引起的内外温差。其重要目的是避免温

10、差裂缝的产生，而对温度升高引起强 度的变化问题未加注重。G502092和规程中也未提及。对截面尺寸不小于0.6 的梁板构件，在一般混凝土中可以说很少对水化热问题引起注重，但对HC来说,由 于水泥用量的增长，水化热引起的温差应力和温度对强度的影响已显得十分重要。有资料表白1，当水泥用量达00gm3时，.5厚的试件中心温峰可达4(环 境温度20)，虽然温差尚在GB0242规范容许范畴内,但对硅酸盐水泥或一般水泥配 制的混凝土而言,足以使2天及后期强度明显下降。如环境温度升高,或水泥用量进一步增长，一方面绝对温升将明显提高;另一方面,温峰浮现的时间更早，高效减水剂的使用也将加剧这一现象，对混凝土强度

11、导致的危害更大。固然，混凝土厚度提高,绝对温度也更高，如.m厚时中心温峰可达5(水泥400kgm3，环境温度2)。 因此,必须注意到试件尺寸小受水化热影响小，从而使试件强度特别是长期强度高于 实际构件强度，特别对采用纯硅酸盐水泥或一般水泥配制的HSC或较大构件尺寸的混凝土更应引起注重。当采用较高掺量掺合料时，特别是掺用粉煤灰（A)、矿渣（S)或沸石粉时，状况 则完全相反。因水化热对此类混凝土的初期和后期强度均十分有利，试件强度就会小 于构件混凝土实际强度值。但掺硅粉混凝土例外。因此，对 C而言，截面最小尺寸 超过05m的构件就应对水化热问题引起足够注重，且不是简朴的控制温差,更重要的是控制绝对

12、温升。其中最有效的措施就是掺用适量FA、SG或沸石粉。 3.自收缩对强度的影响HS的自收缩值7天可达016mm以上，人们普遍关怀的是对HSC裂缝影响，特别是初期裂缝，但对强度的影响研究很少。从某种意义上来说,在钢筋混凝土构件中,自收缩引起的微裂纹（如果存在)在钢筋等约束条件下,对抗压强度影响也许很小,但也正由于钢筋约束使混凝土处在拉应力状态，对抗拉强度产生较大影响。此时，若以试件劈拉强度或轴拉强度来推算构件混凝土抗拉强度时，就会显得不安全。由于试件尺寸小和自由度大,自收缩引起的拉应力几乎可忽视,当以抗压强度折算抗拉强度 时也应注意这一问题，但其影响值有多大，有待进一步研究。 3.自然养护条件对

13、强度的影响 湿度条件对一般混凝土的强度影响非常明显,对尺寸相对较大的构件，常浮现表 层混凝土强度低于内部强度的现象。重要是水灰比大,孔隙多,失水过早、过多所致。 试件的尺寸相对较小,若不经潮湿养护,也有也许导致试件强度低于实际构件强度。 对 HS来说,核心是初期潮湿养护非常重要,而后期因混凝土较致密,很难失水,湿 度条件对强度的影响相对较小。 温度条件对一般混凝土强度亦有影响,但远不及对SC来得明显。 (1)硅酸盐水泥或一般硅酸盐水泥配制的HS(不掺或掺很少量混合材），由于水化热的作用,试件强度往往高于构件混凝土实际强度,表层强度高于内部强度,这在夏季施工时尤为明显。当试件采用原则养护（非现场

14、养护)时，试件强度将更加偏高。虽然冬季施工,当构件尺寸较大时，试件强度仍有也许高于实际构件强度。这是非常值 得注重的。(2）掺大量混合材配制的HSC，状况与上述相反。如大量掺入粉煤灰、一般磨细矿渣或沸石粉配制的HS,水化热只要不引起较大的温差应力,它将大大有助于混凝土强度的提高，此时试件强度低于构件实际强度，内部强度则高于表层强度，冬季施工、现场自然养护时更明显。夏季施工时,若试件采用原则养护，则试件强度更低于构件实际强度，可以这样说,23的原则养护条件,对一般水泥和硅酸盐水泥混凝土是 合适温度,面对高掺量混合材配制的HSC，这一“原则”温度应高得多。结识这一点 是非常必要的，它从另一种侧面规

15、定我们在配制 HSC时,尽量多地掺用粉煤灰、矿渣和沸石粉。 4 构件混凝土强度评估 (1）回弹法只能评估C50如下的构件混凝土强度。若要采用这一简朴的措施评估HSC的强度,就必须建立新的测强曲线或研制新型的回弹仪。这是一件很迫切的工作。 （2）超声波法、超声回弹综合法和拔出法的仪器设备,理论上对HC也是合用的,但由于弹性模量,拉、剪强度与抗压强度的非同步增长，故需尽快建立相应的测强曲线。上海建科院和同济大学已开展了有关研究,但全国各地差别较大,一方面 宜建立地方性测强曲线，另一方面需要全国通力合伙，建立全国通用曲线。 (3）钻芯法是最值接的评估措施，一般也是最可靠的构件混凝土强度检测法。但在 SC中应用，钻机钻取芯样时必须有非常优秀的稳定性，一旦钻机颤抖,表面浮现波 纹状，将使芯样强度严重减少，类似于C0的混凝土，钻切加工引起损伤，使强度 偏低。因此钻芯设备必须有很高的精度。芯样承压面的平整光洁度,当能满足一般混 凝土规定期,对 HS