混凝土强度检验评定标准介绍.pdf

混凝土强度检验评定标准有关国内外标准介绍 王宇杰 ，张仁瑜 (中国建筑科学研究院，北京 100013) 摘 要：摘 要：本文介绍了美国、欧盟的混凝土强度检验评定标准和国内港工相关标准的内容，重 点分析比较了这些检验评定方法中取样频率、验收条文的相同点和差异性，为国家 标准 gbj107-87混凝土强度检验评定标准的修订提供依据。 关键词：关键词：混凝土；检验评定；标准 1 前言 混凝土强度的检验评定是混凝土质量控制的重要环节，它既是混凝土质量的 主要技术指标，也是结构可靠性的主要保证，我国国家标准混凝土强度检验评 定标准gbj107871中提供了三种混凝土强度合格评定的方法，即标准差已知 的统计方法、标准差未知的统计方法和非统计方法。而国外和国内港工、水工相 应的标准中主要使用的是标准差未知的统计方法，在欧盟标准中也采用了标准差 已知的统计方法。这些国内外同类的标准中有许多方法非常科学和完善，实施经 验也相当丰富。因此，这些同类标准对正在修订的国标混凝土强度检验评定标 准具有重要的参考价值。 2 国外混凝土强度检验评定标准介绍 2.1 欧盟标准 bs en2061：2001 2.1 欧盟标准 bs en2061：2001 2.1.1 概述 欧盟标准 bs en20612颁布于 2001 年，现已成为欧洲通用的混凝土强度检验评定标 准，原有的欧洲主要国家的标准如英国的 bs 5328、联邦德国的 din 1045 等标准中的相关 内容均被其替代，而现行德国标准 din 10452：20013中对高强混凝土强度的检验评定在 欧盟标准的基础上又做出了补充，具体见下文。 2.1.2 混凝土试件的取样 在对抗压强度进行取样评定时， 混凝土分为无历史资料可用的新配混凝土和连续生产的 混凝土两类，具体取样频率如表 1 所示。 对新配混凝土产品而言，抗压强度至少取 35 个数据；对连续生产的混凝土而言，在不 超过 12 个月的一个生产周期内抗压强度至少取 35 个数据。 如果某种配比的连续生产混凝土 生产周期超过 12 个月的话，那么它们应该重新按照新配混凝土进行取样。 表 1 抗压强度评定的最小取样频率 最小取样频率 任一批混凝土中相对于最早生产 50m3 的后 续产品 a 混凝土 种类 一批混凝土最早 生产的 50m3 有合格证明 的混凝土 无合格证明 的混凝土 新配混凝土(至少取 35 组 数据) 3 组 每 200m3一组或每生 产周 2 组 连续生产混凝土 b(至少取 35 组数据) 每 400m3一组或每生 产周一组 每 150m3一组或每 天一组 注 a: 取样程序必须贯穿整个生产过程，每 25m3至少取一个样。 注 b：如果最后 15 个数据的标准差超过 1.37，取样频率应提高到新配混凝土的水平。 din 1045-2 对 bs en206-1 的补充 对于轻骨料混凝土和强度等级为 c67 以上的混凝土而言，新配 混凝土试验的最小取样频率为每 100m3取一组或每天一组，连 续混凝土试验的最小取样频率为每 200m3一组或每个工作周一 组。轻骨料混凝土的取样应在施工现场进行。 2.1.3 抗压强度的验收条文 混凝土抗压强度的评定应以标准养护期为 28 天的混凝土试块为实验对象，验收条文如 下表 2 所示： 表 2 抗压强度验收条文 标准 1 标准 2 混凝土 种类 试验数 据容量 均值 cm f（mpa） 任一值 ci f（mpa） 新配砼 3 4+ ck f 4 ck f 连续砼 15 48. 1+ ck f 4 ck f 而在德国现行标准 din10452 中对高强混凝土强度的检验评定另行规定如表 3 所示： 表 3 高强混凝土抗压强度验收条文 标准 1 标准 2 混凝土 种类 试验数 据容量 均值 cm f（mpa） 任一值 ci f（mpa） 新配砼 3 5+ ck f 5 ck f 连续砼 15 48. 1+ ck f a ck f9 . 0 注 a：表 3 中规定5mpa。 在生产初期， 抗压强度的标准差是在本批混凝土开始生产之前紧邻的一个超过三个月 的生产周期内用至少连续 35 组试验结果计算得出的。这个值将用作总体标准差的估计值， 在后续的生产周期中这个值的有效性需要检验，有两种方法可以用于检验： 方法 1：在后续生产周期内用 15 个最新实验数据求出标准差 s15，有效性的条件是： 0.63s151.37 如果 s15超过此限的规定，那么必须用最新的 35 组数据重新估计。 方法 2：可以从一批连续的产品中取值来估计，其精确性不宜低于方法 1。新估算出 的可以应用到下一个评定周期内。 2.1.4 对 bs en2061 的评述 2.1.4.1 关于取样频率 欧盟标准 bs en2061 对混凝土强度检验评定的取样既详细又严格，无论是新配混凝 土还是连续生产的混凝土，必须至少取样 35 组且每 25m3至少取一组，远高于 gbj107-87 规定的取样频率， 但从我国的实际情况考虑， 施工现场做到如此高的取样频率是不太现实的， 混凝土搅拌站生产的预拌混凝土按照 bs en2061 的规定大约是每 3 车取样 1 组，应该可 以执行，但是如果某个工程连续供应成千上万立方混凝土的话仍然存在困难，因而国标 gbj107-87 的修订应该从国情出发，目标是既要操作性好又要取到符合验收统计的数量。 2.1.4.2 关于验收条文 欧盟标准 bs en2061 中对于标准差未知的新配混凝土强度验收采用的是国际通用的 平均值最小值方案，与国标 gbj107-87 中标准差未知评定方法不同的是用强度特征值和 常数进行组合评定的，并未与标准差挂钩，即4 ck f的形式，这是由欧盟国家混凝土生产 水平比较稳定决定的，这种“一刀切”的公式应用起来比较方便，而且对普通混凝土的质量 能够起到很好的控制作用， 而德国标准 din10452 对高强混凝土强度验收条文的补充则是 更为谨慎的做法，这些内容对国标 gbj107-87 中标准差未知统计方法的修订具有很好的借 鉴作用。而对于标准差已知的连续生产混凝土而言，bs en2061 采用的仍然是平均值 最小值方案，其平均值强度保证率在 92%以上，与国标 gbj107-87 的检验效果基本相当。 而且 bs en2061 对标准差的认定提供了两种方法，这是需要引起重视的一点，因为国 标中已知的评定方法在实际工程中应用很少， 主要问题就是往往是由生产方提供的， 而 施工方并不认可，因此这个问题在国标 gbj107-87 的修订中需要考虑解决。 2.2 美国混凝土协会标准 aci318：2002 2.2 美国混凝土协会标准 aci318：2002 2.2.1 概述 美国混凝土协会标准 aci3184建筑规则及其解释中对混凝土强度的检验评定进 行了专门的规定，这些规定被世界上许多国家和地区所采用，例如我国台湾省的相关标准 cns 3090预拌混凝土和 cns 12891混凝土配合比设计总则采用的强度检验评定方 法与 aci318 中的方法基本一致。 2.2.2 混凝土试件的取样 进行抗压强度评定的混凝土试件取样频率有以下规定： a每天生产的各种配比的混凝土取样，一天不得少于一次。 b每天生产的各种配比的混凝土取样，每 120m3至少一次。 c. 每天生产的浇筑板面或墙面的各种配比的混凝土取样，每 500m3至少一次；若板或 墙的平均厚度少于 0.25m 时，每 120 m3取样一次。 d每天生产的各种配比的混凝土，至少须有五组强度试验，每组试验至少从 5 批中随 机取样 5 盘，若不足者，每盘皆要。 e每一组强度试验，应从相同的混凝土中制作 2 个圆柱试件，进行 28 天或以指定的 龄期进行强度试验，求取平均值，以测定 c f值。 f. 当一天中某批混凝土的总量小于 40m3时， 经监督机构的同意， 可不必进行强度试验。 2.2.3 抗压强度的验收条文 美国混凝土协会关于混凝土抗压强度合格评定的有关规定如下: 1. 混凝土需求平均抗压强度 cr f与规定强度 c f的关系如下: 当 c f35mpa 时,sff ccr 34. 1 += (2.2.1) mpasff ccr 45. 333. 2 += (2.2.2) 上述(2.2.1)、(2.2.2)两式取大值为 cr f； 当 c f35mpa 时, sff ccr 34. 1 += (2.2.3) sff ccr 33. 29 . 0 += (2.2.4) 上述(2.2.3)、(2.2.4)两式取大值为 cr f； 其中 s 为至少 30 组连续试验结果的标准差，其计算式为： ) 1/()( 2 _ =nxxs i ， 式中 i x为第 i 组混凝土试件的抗压强度值， _ x为 n 组强度试验结果的平均 值，n 为一个验收批试件的组数。 如果两个同配比混凝土的验收批至少有 30 组实验记录时，应用两批的平 均值来计算标准差，其计算公式为： 2 )(1()(1( 21 2 22 2 11 _ + + = nn snsn s 式中 _ s为两批试验记录所得到的平均标准差，用来估算标准差，s1、s2为两 批各自的标准差，n1、n2为各批的试件组数。 当试验数据不足 30 组以建立一个标准差时，则要求平均抗压强度 cr f的 取值按下列表 4 进行。 表 4 试验数据不足时需求平均抗压强度的确定 规定强度 c f，mpa 需求平均抗压强度 cr f,mpa 21 c f7.0 2135 c f8.5 35 1.1 c f5.0 2.2.4 合格评定及不合格品的处置 2.2.4.1 合格评定 a试验室养护 试件的试验结果须同时符合下列两项规定： a任何连续三组强度试验的平均值应大于或等于 c f； b无任何一组数据，当 c f35mpa 时，低于规定强度 c f超过 3.5mpa；或 c f35mpa 时，低于规定强度 c f超过 0.10 c f。 b现场养护 a. 现场养护试件与试验室养护试件制作条件相同。 b. 现场养护的 c f应大于或等于 0.85 倍的试验室养护值 c f。 c. 若现场养护试件抗压强度超过规定强度 c f值 3.43mpa 时， 则 0.85 的限制 不适用。 2.2.4.2 不合格的处置 a关于试验室养护 a. 如果上述 2.2.4.1 之 a 中的两项规定有任何一项不符合者，应采取适当 的步骤以提升后续强度试验的平均值。 b如果上述 2.2.4.1 之 a 中两项规定中的 b 项不能符合时，应采取适当的 步骤来保证结构物的载重能力是安全的。 b关于现场养护 如果上述 2.2.4.1 之 b 中两项规定中的 b 项不能符合时，须改善混凝土的保 护和养护程序。 2.2.5 对 aci318：2002 的评述 公式 2.2.12.2.4 反映了混凝土需求平均抗压强度 cr f与规定强度 c f的关系，其实就 是混凝土的施工配制强度，且配制强度以 35mpa 为界限进行分段表示，但这种分段在本标 准 83 年的版本中并未出现，出现的仅有前面两个公式。其原因就是随着混凝土强度等级的 提高， 其标准差也随着增大， 原有公式中以常数为约束的配置强度已经不能达到保证率的要 求了，这涉及到平均值最小值验收方案具有的韧健性问题，详细见参考文献5。 从 aci318 的验收条文可以看出，本标准仍属平均值与最小值的联合验收方案。但形 式与国标（gbj10787）及 bs en2061 却有较大的差异，其取样数量应大于等于 5 组， 平均值采用的是混凝土强度滑动平均值 c ffm ，式中 fm 为所有连续三组试件的平均强 度，即如有 6 组试件，则第 1、2、3 组，第 2、3、4 组，第 3、4、5 组，第 4、5、6 组的强 度平均值都要大于或等于 c f，实际上就是要其中的最小值大于或等于 c f，因而，取样组数 n 越大，通过条文验收的难度就会越大。故此类形式如应用于大样本，则会出现抽样越多， 错判概率愈大的不合理现象。 3 国内港工混凝土强度检验评定标准介绍 3.1 概述 3.1 概述 由我国交通部发布的行业标准港口工程质量检验评定标准 （jtj22198）6中，对 海港工程的混凝土强度检验评定实施了具体的规定。其取样和验收条文均有别于国标 （gbj10787） ，现介绍如下。 3.2 混凝土试件的取样 3.2 混凝土试件的取样 用于检查混凝土强度的试件以在浇筑地点随机取样， 标准养护 28d 的试件为准。 一次连 续浇筑超过 1000m3时，每 200m3不少于 1 组；一次连续浇筑不超过 1000m3时，每 100m3 不少于 1 组；每工作班浇筑不足 100m3时，也不少于 1 组。 3.3 抗压强度的验收条文 3.3 抗压强度的验收条文 混凝土抗压强度必须满足设计要求，并符合下列规定。 验收批内试件的组数 n 不少于 5 时，其强度统计值必须同时符合下列公 式的规定： kcuff fsm cucu , (3.1) okcucu cff ,min, (3.2) 式中 cu f s是 n 组混凝土立方体抗压 强 度的标 准 差（mpa） ， 其取值 不 小于 （0 . 2） ，c为系数，按表 5 选用， 0 是混凝土抗压强度标准差的平均水平 （mpa） ，可按表 6 选用。 表 5 系数 c 的取值 n 59 1019 20 c 0.7 0.9 1.0 表 6 混凝土抗压强度标准差的平均水平 强度等级 c40 0 3.5 4.5 5.5 验收批内试件的组数 n 为 24 时，其强度统计值必须同时符合下列公式的 规定： )4 . 3(5 . 0 ) 3 . 3( ,min, , dff dfm kcucu kcufcu + 式中d为常数，其取值与 0 相同。 3.4 对 jtj22198 的评述 3.4 对 jtj22198 的评述 本标准的取样频率是 2004 修订后的规定，其修订依据就是现行标准混凝土结构工程 施工质量验收规范 （gb 502042002） 。其验收条文中统计法的样本容量减小到了 5 组， 而强度保证率仍然能够达到设计要求 957的水平， 扩大了验收条文的使用范围， 因此本标 准对国标的修订具有很大的参考价值。 4 结语 本文介绍了三个标准 bs en2061：2000、aci318：2002 和 jtj22198 中有关混凝 土强度检验评定的内容， 主要介绍了其取样和验收条文的问题并做了简要的评述， 分析