混凝土强度质量控制与评定 PPT课件

1 混凝土抗压强度试验及统计评定 301478703 2 几个问题 1 贵机构对混凝土试件合格与否的判定方法 为什么这么判定 2 我省建筑工程要求混凝土强度标养及同条件试件的留置方法 3 养护室养护的混凝土试件 表面有水 在进行强度试验时 是否需要先擦干 再试验 不擦干 有何影响 为什么 4 试验过程中哪些因素会影响到混凝土强度 分别都有怎样的影响 3 第一部分混凝土抗压强度试验 一 混凝土强度试件的留置规定 二 混凝土强度试件养护龄期的规定 三 混凝土的变形及破坏过程 四 混凝土立方体抗压强度 五 影响强度的因素 六 提高强度的措施 4 一 混凝土强度试件的留置规定 一 现场搅拌混凝土根据 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 和 混凝土强度检验评定标准 GB T50107 2010 的规定 用于检查结构构件混凝土强度的试件 应在混凝土的浇筑地点随机抽取 取样与试件留置应符合以下规定 1 每拌制100盘但不超过100立方米的同配合比的混凝土 取样次数不得少于一次 5 一 混凝土强度试件的留置规定 2 每工作班 8h 拌制的同一配合比的混凝土不足100盘和100m3时 其取样次数不得少于一次 3 当一次连续浇筑超过1000立方米时 同一配合比的混凝土每200立方米取样不得少于一次 4 同一楼层 同一配合比的混凝土 取样不得少于一次 5 每次取样应至少留置一组标准养护试件 同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定 6 一 混凝土强度试件的留置规定 二 结构实体检验用同条件养护试件根据 混凝土结构工程施工质量验收规范 的规定 结构实体检验用用同条件养护试件的留置方式和取样数量应符合以下规定 1 对涉及混凝土结构安全的重要部位应进行结构实体检验 其内容包括混凝土强度 钢筋保护层厚度及工程合同约定的项目等 2 同条件养护试件应由各方在混凝土浇筑入模处见证取样 3 同一强度等级的同条件养护试件的留置不宜少于10组 留置数量不应少于3组 7 一 混凝土强度试件的留置规定 4 当试件达到等效养护龄期时 方可对同条件养护试件进行强度试验 所谓等效养护龄期 就是逐日累计养护温度达到600 d 且龄期宜取14d 60d 一般情况 温度取当天的平均温度 8 一 混凝土强度试件的留置规定 三 预拌 商品 混凝土预拌 商品 混凝土 除应在预拌混凝土厂内按规定留置试块外 混凝土运到施工现场后 还应根据 预拌混凝土 GB T14902 2003 规定取样 1 用于交货检验的混凝土试样应在交货地点采取 每100立方米相同配合比的混凝土取样不少于一次 一个工作班拌制的相同配合比的混凝土不足100立方米时 取样也不得少于一次 当在一个分项工程中连续供应相同配合比的混凝土量大于1000立方米时 其交货检验的试样为每200立方米混凝土取样不得少于一次 9 一 混凝土强度试件的留置规定 2 用于出厂检验的混凝土试样应在搅拌地点采取 按每100盘相同配合比的混凝土取样不得少于一次 每一工作班组相同的配合比的混凝土不足100盘时 取样亦不得少于一次 3 对于预拌混凝土拌合物的质量 每车应目测检查 混凝土坍落度检验的试样 每100立方米相同配合比的混凝土取样检验不得少于一次 当一个工作班相同配合比的混凝土不足100立方米时 也不得少于一次 10 二 混凝土强度试件养护龄期的规定 普通混凝土28天掺粉煤灰混凝土 使用部位为地上工程时 龄期为28天 为地下工程时 宜为60天或90天掺粉煤灰大体积混凝土 地下工程 宜为90天或180天冬期施工混凝土龄期结构实体混凝土试件龄期冬期施工结构实体混凝土试件龄期负温转正温负温转标养28天 11 三 混凝土的变形及破坏过程 三 混凝土的变形及破坏过程 13 四 混凝土立方体抗压强度 1 立方体抗压强度混凝土的抗压强度 是指其标准试件在压力作用下直到破坏时单位面积所能承受的最大压力 混凝土结构构件常以抗压强度为主要设计依据 根据国家标准 普通混凝土力学性能试验方法 GB T50081 2002 制作150mm 150mm 150mm的标准立方体试件 在标准条件 温度20 C 2 相对湿度95 以上 下 14 四 混凝土立方体抗压强度 养护到28d龄期 所测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度 简称立方体抗压强度 以表示采用标准试验方法测定其强度是为了使混凝土的质量有对比性 它是结构设计 混凝土配合比设计和质量评定的重要数据 在实际的混凝土工程中 其养护条件 温度 湿度 不可能与标准养护条件一样 为了能说明工程中混凝土实际达到的强度 往往把混凝土试件放在与工程实际相同的条件下养护 再按所需的龄期测得立方体试件抗压强度值 作为工地混凝土质量控制的依据 15 四 混凝土立方体抗压强度 测定混凝土立方体试件抗压强度 也可以按粗骨料最大粒径的尺寸而选用不同的试件尺寸 但是在计算其抗压强度时 应乘以换算系数 以得到相当于标准试件的试验结果 目前 美 日等国家采用机5cm 30cm的圆柱体作为标准试件 所得抗压强度值约等于150mm 150mm 150mm立方体试件抗压强度的0 8倍 16 四 混凝土立方体抗压强度 2 强度等级为了正确进行结构设计和控制工程质量 根据混凝土立方体抗压强度标准值 以表示 将混凝土划分不同的强度等级 混凝土立方体抗压强度标准值 系指按标准方法制作和养护的立方体试件 在28d龄期 用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值 强度低于该值的百分率不超过5 即具有强度保证率为95 的立方体抗压强度 17 四 混凝土立方体抗压强度 混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值 以MPa计 表示 共划分成C7 5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75及C80共16个强度等级 例如 C40表示混凝土立方体抗压强度标准值 40MPa 18 五 影响强度的因素 1 水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素 也是决定性因素 水泥是混凝土中的活性组成 在水灰比不变时 水泥强度等级愈高 则硬化水泥石的强度愈大 对骨料的胶结力就愈强 配制成的混凝土强度也就愈高 在水泥强度等级相同的条件下 混凝土的强度主要取决于水灰比 因从理论上讲 水泥水化时所需的结合水 一般只占水泥质量的23 左右 但在拌制混凝土拌合物时 为了获得施工所要求的流动性 常需多加一些水 如常用的塑性混凝土 其水灰比均在0 4 0 8之间 19 五 影响强度的因素 1 水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素 也是决定性因素 当混凝土硬化后 多余的水分就残留在混凝土中或蒸发后形成气孔或通道 大大减小了混凝土抵抗荷载的有效断面 而且可能在孔隙周围引起应力集中 因此 在水泥强度等级相同的情况下 水灰比愈小 水泥石的强度愈高 与骨料粘结力愈大 混凝土强度也愈高 但是 如果水灰比过小 拌合物过于干稠 在一定的施工振捣条件下 混凝土不能被振捣密实 出现较多的蜂窝 孔洞 将导致混凝土强度严重下降 参见图4 9 20 五 影响强度的因素 21 五 影响强度的因素 根据工程实践的经验资料统计 可建立如下的混凝土强度与水灰比 水泥强度等因素之间的线性经验公式 式中 混凝土28d龄期的抗压强度 MPa c 1混凝土中水泥用量 kg w 1混凝土中水的用量 kg 水泥的实际强度 MPa 水泥厂为保证水泥出厂强度 所生产水泥的实际强度要高于其强度的标准值 22 五 影响强度的因素 在无法取得水泥实际强度数据时 可用式代入 其中为水泥强度值的富余系数 根据各地区统计资料取得 回归系数 与骨料品种及水泥品种等因素有关 其数值通过试验求得 若无试验资料 则可按 普通混凝土配合比设计规程 JGJ T55 2000 提供的系数取用 碎石 0 46 0 07 卵石 0 48 0 33 23 五 影响强度的因素 以上的经验公式 一般只适用于流动性混凝土及低流动性混凝土 对于干硬性混凝土则不适用 利用混凝土强度公式 可根据所用的水泥强度和水灰比来估计所配制混凝土的强度 也可根据水泥强度和要求的混凝土强度等级来计算应采用的水灰比 24 五 影响强度的因素 2 骨料的影响当骨料级配良好 砂率适当时 由于组成了坚强密实的骨架 有利于混凝土强度的提高 如果混凝土骨料中有害杂质较多 品质低 级配不好时 会降低混凝土的强度 由于碎石表面粗糙有棱角 提高了骨料与水泥砂浆之间的机械啮合力和粘结力 所以在原材料 坍落度相同的条件下 用碎石拌制的混凝土比用卵石拌制的混凝土的强度要高 25 五 影响强度的因素 2 骨料的影响骨料的强度影响混凝土的强度 一般骨料强度越高 所配制的混凝土强度越高 这在低水灰比和配制高强度混凝土时 特别明显 骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体形为好 若含有较多扁平或细长的颗粒 会增加混凝土的孔隙率 扩大混凝土中骨料的表面积 增加混凝土的薄弱环节 导致混凝土强度下降 26 五 影响强度的因素 3 养护温度及湿度的影响混凝土强度是一个渐进发展的过程 其发展的程度和速度取决于水泥的水化状况 而温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素 因此 混凝土成型后 必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度 以使水泥充分水化 这就是混凝土的养护 养护温度高 水泥水化速度加快 混凝土的强度发展也快 反之 在低温下混凝土强度发展迟缓 如图4 10所示 27 五 影响强度的因素 3 养护温度及湿度的影响当温度降至冰点以下时 则由于混凝土中的水分大部分结冰 不但水泥停止水化 强度停止发展 而且由于混凝土孔隙中的水结冰 产生体积膨胀 约9 而对孔壁产生相当大的压应力 可达100MPa 从而使硬化中的混凝土结构遭到破坏 导致混凝土已获得的强度受到损失 同时 混凝土早期强度低 更容易冻坏 28 五 影响强度的因素 3 养护温度及湿度的影响 29 五 影响强度的因素 因为水是水泥水化反应的必要条件 只有周围环境湿度适当 水泥水化反应才能顺利进行 使混凝土强度得到充分发展 如果湿度不够 水泥水化反应不能正常进行 甚至停止水化 会严重降低混凝土强度图4 11为潮湿养护对混凝土强度的影响 水泥水化不充分 水化作用未完成 还会使混凝土结构疏松 形成干缩裂缝 增大渗水性 从而影响混凝土的耐久性 3 养护温度及湿度的影响 30 五 影响强度的因素 3 养护温度及湿度的影响 31 五 影响强度的因素 为此 施工规范规定 在混凝土浇筑成型后 必须保证足够的湿度 应在12h内进行覆盖 以防止水分蒸发 在夏季施工的混凝土 要特别注意浇水保湿 使用硅酸盐水泥 普通水泥和矿渣水泥时 浇水保湿应不少于7d 使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加剂或混凝土有抗渗要求时 保湿养护应不少于14d 3 养护温度及湿度的影响 32 五 影响强度的因素 4 龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间 在正常养护的条件下 混凝土的强度将随龄期的增长而不断发展 最初7 14d内强度发展较快 以后逐渐缓慢 28d达到设计强度 28d后强度仍在发展 其增长过程可延续数十年之久 混凝土强度与龄期的关系从图4 11也可看出 普通水泥制成的混凝土 在标准养护条件下 混凝土强度的发展 大致与其龄期的常用对数成正比关系 龄期不少于3d 33 五 影响强度的因素 4 龄期式 nd龄期混凝土的抗压强度 MPa 28d龄期混凝土的抗压强度 MPa n 养护龄期 d n 3 根据上式 可以由所测混凝土的早期强度 估算其28d龄期的强度 或者 可由混凝土的28d强度 推算28d前混凝土达到某一强度需要养护的天数 来确定混凝土拆模 构件起吊 放松预应力钢筋 制品养护 出厂等日期 但由于影响强度的因素很多 故按此式计算的结果只能作为参考 34 五 影响强度的因素 5 试验条件混凝土强度测定值的影响 1 试件尺寸相同的混凝土试件尺寸越小 测得的强度越高 试件尺寸影响强度的主要原因是 当试件尺寸大时 内部孔隙 缺陷等出现的几率也大 导致有效受力面积减小及应力集中 从而引起强度的降低 我国标准规定 采用150mm 150mm 150mm的立方体试件作为标准试件 当采用非标准的其他尺寸试件时 所测得的抗压强度应乘换算系数 35 五 影响强度的因素 5 试验条件混凝土强度测定值的影响 2 试件的形状当试件受压面积 a a 相同 而高度 h 不同时 高宽比 h a 越大 抗压强度越小 这是由于试件受压时 试件受压面与试件承压板之间的摩擦力 对试件相对于承压板的横向膨胀起着约束作用 该约束有利于强度的提高 如图4 12 愈接近试件的端面 这种约束作用就愈大 在距端面大约1 732 2的范围以外 约束作用才消失 通常称这种约束作用为环箍效应 见图4 13 36 五 影响强度的因素 5 试验条件混凝土强度测定值的影响 3 表面状态混凝土试件承压面的状态 也是影响混凝土强度的重要因素 当试件受压面上有油脂类润滑剂时 试件受压时的环箍效应大大减小 试件将出现直裂破坏 如图4 14 测出的强度值也较低 37 五 影响强度的因素 5 试验条件混凝土强度测定值的影响 4 加荷速度加荷速度越快 测得的混凝土强度值也越大 当加荷速度超过1 0MPa s时 这种趋势更加显著 因此 标准规定 混凝土抗压强度的加荷速度为0 3 0 8MPa s 且应连续均匀地进行加荷 38 5 影响强度的因素 39 六 提高强度的措施 1 采用高强度等级水泥或早强型水泥在混凝土配合比相同的情况下 水泥的强度等级越高 混凝土的强度越高 采用早强型水泥可提高混凝土的早期强度 有利于加快施工进度 2 采用低水灰比的干硬性混凝土低水灰比的干硬性混凝土拌合物游离水分少 硬化后留下的孔隙少 混凝土密实度高 强度可显著提高 因此 降低水灰比是提高混凝土强度的最有效途径 但水灰比过小 将影响拌合物的流动性 造成施工困难 一般采取同时掺加减水剂的方法 使混凝土在低水灰比下 仍具有良好的和易性 40 六 提高强度的措施 3 采用湿热处理养护混凝土湿热处理 可分为蒸汽 蒸压养护两类 水泥混凝土一般不必采用蒸压养护 蒸汽养护 是将混凝土放在温度低于100 C的常压蒸汽中进行养护 一般混凝土经过16 20h蒸汽养护 其强度可达正常条件下养护28d强度的70 80 蒸汽养护最适于掺活性混合材料的矿渣水泥 火山灰水泥及粉煤灰水泥制备的混凝土 41 六 提高强度的措施 3 采用湿热处理养护混凝土因为蒸汽养护可加速活性混合材料内的活性Si02及活性A1203与水泥水化析出的Ca OH 2反应 使混凝土不仅提高早期强度 而且后期强度也有所提高 其28d强度可提高10 20 而对普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥制备的混凝土进行蒸汽养护 其早期强度也能得到提高 但因在水泥颗粒表面过早形成水化产物凝胶膜层 阻碍水分继续深入水泥颗粒内部 使后期强度增长速度反而减缓 其28d强度比标准养护28d的强度约低10 15 42 六 提高强度的措施 4 采用机械搅拌合振捣机械搅拌比人工拌合能使混凝土拌合物更均匀 特别是在拌合低流动性混凝土拌合物时效果显著 采用机械振捣 可使混凝土拌合物的颗粒产生振动 暂时破坏水泥浆体的凝聚结构 从而降低水泥浆的粘度和骨料间的摩擦阻力 提高混凝土拌合物的流动性 使混凝土拌合物能很好地充满模型 混凝土内部孔隙大大减少 从而使密实度和强度大大提高 如图4 15 43 六 提高强度的措施 44 六 提高强度的措施 采用二次搅拌工艺 可改善混凝土骨料与水泥砂浆之间的界面缺陷 有效提高混凝土强度 采用先进的高频振动 变频振动及多向振动设备 可获得更佳振动效果 5 掺入混凝土外加剂 掺合料在混凝土中掺入早强剂可提高混凝土早期强度 掺入减水剂可减少用水量 降低水灰比 提高混凝土强度 此外 在混凝土中掺入高效减水剂的同时 掺入磨细的矿物掺合料 如硅灰 优质粉煤灰 超细磨矿渣等 可显著提高混凝土的强度 配制出强度等级为C60 C100的高强度混凝土 45 第二部分抗压结果的统计评定 1 结果评定2 混凝土强度波动规律 3 强度保证率 46 1 结果评定 47 1 结果评定 48 1 结果评定 49 1 结果评定 50 1 结果评定 51 1 结果评定 52 2 混凝土强度波动规律 同一等级的混凝土 在施工条件基本一致的情况下 其强度波动服从正态分布规律 正态分布是一形状如钟形的曲线 以平均强度为对称轴 距离对称轴越远 强度概率值越小 对称轴