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5抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
5.0.1說明了本方法適用于混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。圓柱體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)見附錄B。
5.0.2說明了試件尺寸應(yīng)符合的規(guī)定。
5.0.3本條規(guī)定了試驗(yàn)所需的儀器設(shè)備及應(yīng)滿足的要求。
1規(guī)定了壓力試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)要求。
1）從壓力試驗(yàn)機(jī)廠家調(diào)查了解得知，隨著壓力試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的提高，試件破壞荷載超出全量程20%~80%范圍時(shí)，目前很多壓力試驗(yàn)機(jī)的示值相對誤差、加荷速率等也可滿足相應(yīng)要求。因此本次修訂與原標(biāo)準(zhǔn)相比，試件破壞荷載量程范圍規(guī)定由“應(yīng)”修訂為“宜”，如果破壞荷載超出了全量程的20%~80%范圍時(shí)，在滿足示值相對誤差、加荷速率等相關(guān)要求的前提下，可使用的低荷載和大荷載可根據(jù)壓力試驗(yàn)機(jī)測量傳感器計(jì)量檢定結(jié)果確定。
2）目前在測量領(lǐng)域，精度的說法已不提倡使用，在《液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)》GB/T 3159中用示值相對誤差表示。
3）規(guī)定了壓力試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有加荷速度顯示裝置或加荷速度控制裝置，是為了便于操作人員可按本標(biāo)準(zhǔn)要求控制加荷速度。
4）對試驗(yàn)機(jī)上、下承壓板的平面度公差、平行度公差、表面硬度、粗糙度進(jìn)行了規(guī)定。
5）規(guī)定了壓力試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有有效期內(nèi)的計(jì)量檢定證書，是為了保持各個(gè)不同試驗(yàn)室中的試驗(yàn)儀器設(shè)備性能指標(biāo)的一致性，其鑒定周期為一年。
2老的壓力試驗(yàn)機(jī)，由于多年使用，上下壓板有磨損現(xiàn)象，特別是壓板的中心，由于壓試件處磨成凹狀。其平整度嚴(yán)重影響對壓板平整度要對較高的高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度。為提高高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的精度，避免試驗(yàn)誤差，在強(qiáng)度等級不小于C60的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，如壓力試驗(yàn)機(jī)上、下承壓板不符合要求時(shí)，必須使用鋼墊板。墊鋼墊板后高強(qiáng)混凝土試件的抗壓強(qiáng)度顯著提高，其原因是高強(qiáng)混凝土試件對鋼墊板的承壓面要求較高，包括對平整度、硬度的要求。
3 規(guī)定了試件周圍應(yīng)設(shè)置防崩裂網(wǎng)罩，以免高強(qiáng)混凝土試件在破壞時(shí)突然崩裂射出的試件碎塊傷人。
5.0.4本條規(guī)定了立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)步驟。
1原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，國外標(biāo)準(zhǔn)《Testing of concrete—Part 4:Strength of hardened concrete》ISO1920-4-2005和《Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens》ASTM C39-2014均規(guī)定試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后應(yīng)采取措施保持試件濕潤，試件應(yīng)在濕潤狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。試件在濕潤和干燥狀態(tài)對抗壓強(qiáng)度結(jié)果有一定影響，本次修訂后要求在條件許可時(shí)，應(yīng)采用濕毛巾覆蓋試件，保持試件潮濕狀態(tài)。
3試件應(yīng)避免偏心受壓，受壓偏心對試件抗壓強(qiáng)度影響較大，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。
5原標(biāo)準(zhǔn)對加荷速度的規(guī)定為：混凝土強(qiáng)度等級<C30時(shí)，加荷速度取每秒鐘0.3~0.5MPa；混凝土強(qiáng)度等級≥C30且<C60時(shí)，取每秒鐘0.5~0.8MPa；混凝土強(qiáng)度等級≥C60時(shí)，取每秒鐘0.8~1.0MPa。國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為：《Testing of concrete—Part 4:Strength of hardened concrete》ISO 1920-4-2005規(guī)定加荷速度為（0.15～1.0）MPa/s；《Testing hardened concrete - Part 3: Compressive strength of test specimens》BS EN 12390-3-2009加荷速度由原來（0.2～1.0）MPa/s修訂為（0.6±0.2）MPa/s；《Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens》ASTM C39-2014規(guī)定加荷速度為（0.25±0.05）MPa/s（圓柱體試件）；《Method of test for compressive strength of concrete》JIS A1108-2006加荷速度為（0.6±0.4）MPa/s（圓柱體試件）。一方面國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對加荷速度規(guī)定不同，另一方面國內(nèi)有部分單位反映目前抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)工作量很大，如果加荷速度偏小，試驗(yàn)時(shí)間很長。因此編制組組織幾家單位進(jìn)行了不同加荷速度對試件抗壓強(qiáng)度結(jié)果影響的平行試驗(yàn)研究，試驗(yàn)要求：①同一強(qiáng)度等級采用不同速率對比的試件，必須采用同一盤混凝土拌合物成對成型，在振動(dòng)臺上必須成對同時(shí)成型振搗；②養(yǎng)護(hù)必須在相對濕度95%以上環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)；③試件在濕潤狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)；④壓力試驗(yàn)機(jī)均采用數(shù)控恒定速率壓力試驗(yàn)機(jī)?，F(xiàn)列出部分單位的試驗(yàn)研究結(jié)果如下，其中中國建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表3 不同加荷速度對試件抗壓強(qiáng)度結(jié)果的影響（中國建筑科學(xué)研究院試驗(yàn)結(jié)果）
設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級 | 加荷速度/MPa/s | 28d抗壓強(qiáng)度（MPa） | ||||||||||||
組 | 第二組 | 第三組 | 第四組 | 均值 | ||||||||||
C25 | 0.4 | 34.8 | 34.0 | 36.0 | 36.4 | 36.5 | 33.3 | 36.2 | 33.6 | 35.5 | 35.6 | 35.4 | 35.9 | 35.3 |
0.6 | 37.5 | 36.4 | 37.5 | 35.6 | 34.8 | 37.3 | 37.5 | 36.8 | 37.4 | 35.6 | 35.8 | 33.4 | 36.3 | |
0.9 | 37.9 | 37.2 | 36.3 | 37.6 | 37.1 | 38.0 | 36.4 | 37.7 | 37.9 | 36.7 | 36.5 | 37.8 | 37.3 | |
C30 | 0.6 | 40.2 | 40.3 | 40.5 | 36.9 | 38.3 | 37.7 | 37.3 | 41.2 | 38.1 | 37.1 | 39.0 | 38.8 | 38.8 |
0.9 | 41.1 | 41.5 | 38.5 | 40.0 | 38.9 | 39.5 | 38.6 | 38.8 | 38.4 | 34.9 | 35.4 | 36.3 | 38.5 | |
C a25 | 0.6 | 33.1 | 33.6 | 33.6 | 33.7 | 32.1 | 33.1 | 34.9 | 33.3 | 35.4 | 36.1 | 34.6 | 34.5 | 34.0 |
0.9 | 34.5 | 32.7 | 29.5 | 36.1 | 34.8 | 35.0 | 35.4 | 35.6 | 36.8 | 33.9 | 36.5 | 33.2 | 34.5 | |
C45 | 0.8 | 54.6 | 60.6 | 54.6 | 57.5 | 61.3 | 56.0 | 58.3 | 60.1 | 54.5 | 58.8 | 56.2 | 57.3 | 57.5 |
1.0 | 58.1 | 55.8 | 57.1 | 58.4 | 58.0 | 54.8 | 57.5 | 59.1 | 57.7 | 59.9 | 58.0 | 59.2 | 57.8 | |
C70 | 0.8 | 76.0 | 86.1 | 89.4 | 87.9 | 88.7 | 86.5 | 84.4 | 86.0 | 80.9 | 86.0 | 82.5 | 82.7 | 84.8 |
1.0 | 83.8 | 85.4 | 84.6 | 85.8 | 81.3 | 81.5 | 78.5 | 84.8 | 85.0 | 86.9 | 76.2 | 81.8 | 83.0 | |
注：1Ca25為引氣混凝土，含氣量為4.8%；
2試件尺寸為100mm×100mm×100mm。
福建省建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。
表4 不同加荷速度下混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果的影響（福建省建筑科學(xué)研究院試驗(yàn)結(jié)果）
編號 | 速率 | 單塊抗壓強(qiáng)度（MPa） | ||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 均值 | ||
C10 | 0.4 | 15.3 | 16.2 | 14.8 | 15.5 | 14.9 | 15.3 | 15.8 | 16.2 | 16.2 | 14.7 | 15.1 | 15.7 | 15.5 |
0.6 | 15.8 | 16.2 | 16.2 | 15.7 | 15.6 | 14.9 | 13.3 | 14.8 | 16.4 | 16.4 | 16.0 | 14.5 | 15.5 | |
0.9 | 13.1 | 13.7 | 13.5 | 12.9 | 13.4 | 16.2 | 13.8 | 17.2 | 13.5 | 13.3 | 15.0 | 15.9 | 14.3 | |
C25 | 0.6 | 34.2 | 32.7 | 33.7 | 33.6 | 34.2 | 35.5 | 31.6 | 31.0 | 28.8 | 28.4 | 30.6 | 29.9 | 32.0 |
0.9 | 31.4 | 31.5 | 29.9 | 30.7 | 32.2 | 29.6 | 31.5 | 32.0 | 30.4 | 29.9 | 31.7 | 31.3 | 31.0 | |
C60 | 0.9 | 67.9 | 73.2 | 74.8 | 76.2 | 64.7 | 69.4 | 66.3 | 68.3 | 67.3 | 66.9 | 70.0 | 69.4 | 69.5 |
1.1 | 65.2 | 71.4 | 75.0 | 71.7 | 69.2 | 71.0 | 72.2 | 72.0 | 73.7 | 69.6 | 70.4 | 70.9 | 71.0 | |
注：試件尺寸為100mm×100mm×100mm。
臺州市建設(shè)工程檢測行業(yè)協(xié)會的試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。
表5 不同加荷速度下混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果的影響（臺州市建設(shè)工程檢測行業(yè)協(xié)會試驗(yàn)結(jié)果）
編號 | 速率 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 均值 |
C15-1 | 0.4 | 21.4 | 22.0 | 20.9 | 23.8 | 23.2 | 22.2 | 21.1 | 20.9 | 21.7 | 22.8 | 22.0 | 22.2 | 22.0 |
0.6 | 21.9 | 21.2 | 21.8 | 23.4 | 23.2 | 23.8 | 21.1 | 21.3 | 21.8 | 23.7 | 20.1 | 22.8 | 22.2 | |
0.9 | 21.5 | 21.7 | 22.0 | 22.1 | 22.9 | 22.2 | 20.4 | 21.1 | 21.2 | 21.0 | 21.7 | 22.7 | 21.7 | |
C15-2 | 0.4 | 23.9 | 22.3 | 22.8 | 22.9 | 22.7 | 23.0 | 23.3 | 25.0 | 25.0 | 24.6 | 24.4 | 24.6 | 23.7 |
0.6 | 23.8 | 23.4 | 22.0 | 22.9 | 24.0 | 21.4 | 23.6 | 23.4 | 24.0 | 25.4 | 25.6 | 25.2 | 23.7 | |
0.9 | 21.4 | 22.2 | 23.5 | 22.0 | 22.9 | 20.6 | 23.6 | 23.0 | 24.2 | 26.1 | 25.6 | 25.2 | 23.4 | |
C20 | 0.4 | 29.2 | 30.3 | 32.0 | 32.4 | 31.3 | 29.7 | 31.0 | 29.5 | 30.4 | 30.4 | 29.3 | 31.9 | 30.6 |
0.6 | 27.2 | 30.9 | 28.3 | 31.0 | 30.1 | 31.6 | 29.8 | 30.8 | 30.9 | 30.3 | 30.5 | 30.2 | 30.1 | |
0.9 | 32.7 | 29.0 | 30.6 | 33.1 | 31.1 | 31.4 | 31.2 | 31.2 | 27.9 | 30.8 | 31.4 | - | 30.9 | |
C30 | 0.6 | - | 34.5 | 35.2 | 41.9 | 41.7 | 39.1 | 38.9 | 42.0 | 40.2 | 39.8 | 40.5 | 42.8 | 39.7 |
0.9 | 38.2 | 38.6 | 38.7 | 40.9 | 42.9 | 42.5 | 42.2 | 41.4 | 41.2 | 41.2 | 38.6 | 39.9 | 40.5 | |
C60 | 0.9 | 68.2 | 66.2 | 73.1 | 71.3 | 64.3 | 75.4 | - | - | - | 67.8 | 67.0 | 71.4 | 69.4 |
1.1 | 70.9 | 63.5 | 73.6 | 66.8 | 61.0 | 70.0 | - | - | - | 67.4 | 72.6 | 71.4 | 68.6 | |
C75 | 0.9 | 96.6 | 87.5 | 92.3 | 90.8 | 84.8 | 87.0 | 86.8 | 88.9 | 87.1 | 81.3 | 79.9 | 78.7 | 86.8 |
1.1 | 85.6 | 83.6 | 84.3 | 91.0 | 84.6 | 86.2 | 87.6 | 85.3 | 79.6 | 83.3 | 82.1 | 88.5 | 85.1 |
注：試件尺寸為150mm×150mm×150mm。
表3~表5的試驗(yàn)結(jié)果表明，在上述加荷速度范圍內(nèi)，不同加荷速度對不同強(qiáng)度等級混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果影響較小，本次修訂時(shí)，考慮到標(biāo)準(zhǔn)的延續(xù)性，加荷速度仍然應(yīng)在0.3MPa~1.0MPa范圍內(nèi)選取，對不同強(qiáng)度混凝土的加荷速度仍然做了區(qū)分，但是對選取加荷速度的用詞改為“宜”，考慮到不同強(qiáng)度等級混凝土在不同齡期時(shí)強(qiáng)度不同，因此不再以強(qiáng)度等級進(jìn)行區(qū)分，而是以強(qiáng)度進(jìn)行區(qū)分。
6新型壓力試驗(yàn)機(jī)多為數(shù)控恒定速率壓力試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)試件破壞時(shí)，壓力機(jī)會自動(dòng)停止油門工作。《Testing of concrete—Part 4:Strength of hardened concrete》ISO 1920-4-2005、《Testing hardened concrete - Part 3: Compressive strength of test specimens》BS EN 12390-3-2009、《Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens》ASTM C39-2014給出了符合要求和不符合要求的試件失效開裂形式，其中ASTM C39-2014給出了圓柱形試件的失效開裂形式，ISO1920-4-2005、BS EN 12390-3-2009給出了立方體試件的失效開裂形式，如圖1和圖2所示。編制組進(jìn)行了不同強(qiáng)度等級（C20~C100）和不同尺寸（100mm和150mm立方體）混凝土試件破壞形式的統(tǒng)計(jì)分析，中國建筑科學(xué)研究院的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，采用數(shù)控恒定速率壓力試驗(yàn)機(jī)時(shí)出現(xiàn)圖1符合要求的失效開裂形式b和c的概率很小，162塊混凝土試件中分別出現(xiàn)了1塊圖1中b和c具有明顯環(huán)箍效應(yīng)特征的開裂形式，主要原因是由于當(dāng)試件破壞時(shí)，數(shù)控恒定速率壓力試驗(yàn)機(jī)會自動(dòng)卸載，試件一旦破壞還沒有*崩裂壓力機(jī)就卸載了。其他試件在非偏心正常受壓情況下，由于試件裂縫擴(kuò)展后試件掉塊等原因，試件破壞形態(tài)并非如圖a）所示，即圖1中的三個(gè)示圖并不能*涵蓋符合要求的試件失效開裂形態(tài)。但是從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的有效性判斷角度考慮，國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)列出的試件破壞形態(tài)圖示仍具有一定的參考意義，此次修訂中，在條文說明列出BS EN 12390-3-2009的試件失效開裂形態(tài)如圖1和圖2所示，供實(shí)際試驗(yàn)中參考。
圖1 符合要求的試件失效開裂形態(tài)示例
圖2 不符合要求的試件失效開裂形式
C80強(qiáng)度等級100mm立方體 C90強(qiáng)度等級150立方體
5.0.5本條規(guī)定了立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的計(jì)算方法和如何確定立方體抗壓強(qiáng)度值。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展和工程建設(shè)的需要，高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，由于邊長100mm的立方體試件制作便利，對壓力機(jī)噸位要求較低等，廣大工程建設(shè)單位和檢測單位等迫切希望標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范能給出高強(qiáng)混凝土明確尺寸換算系數(shù)，以便利用非標(biāo)準(zhǔn)試件（邊長100mm的立方體）來換算出標(biāo)準(zhǔn)試件（邊長150mm的立方體）的標(biāo)準(zhǔn)值；近年來礦物摻合料和聚羧酸減水劑技術(shù)的大力推廣和應(yīng)用，中低強(qiáng)度等級混凝土配合比設(shè)計(jì)基本原則由以前的高水膠比、低摻量摻合料發(fā)展為低水膠比、大摻量摻合料，需要驗(yàn)證這些技術(shù)方向的變化是否對原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中低強(qiáng)度等級混凝土尺寸換算系數(shù)造成一定的影響。因此，本次修訂編制組組織全國多家單位對強(qiáng)度等級為C20~C100邊長為150mm和100mm的立方體試件之間的尺寸換算系數(shù)開展平行試驗(yàn)研究，參加試驗(yàn)的單位有中國建筑科學(xué)研究院、中國建筑材料科學(xué)研究總院、上海市建筑科學(xué)研究院、華潤水泥技術(shù)研發(fā)有限公司、北京金隅股份有限公司、臺州市建筑工程檢測行業(yè)協(xié)會、上海建工材料工程有限公司等單位，試驗(yàn)量近千組。
對比分析各家試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各家得出的尺寸換算系數(shù)及規(guī)律趨勢不盡相同，對于高強(qiáng)混凝土的尺寸換算系數(shù)難以統(tǒng)一，因此本次修訂時(shí)，對于混凝土強(qiáng)度等級小于C60時(shí)，尺寸換算系數(shù)仍按原標(biāo)準(zhǔn)采用0.95，對于高強(qiáng)混凝土的尺寸換算系數(shù)仍不再進(jìn)行規(guī)定。中國建筑科學(xué)研究院的數(shù)據(jù)（如表6、表7所示）表明，高強(qiáng)混凝土邊長為100mm的立方體試件的標(biāo)準(zhǔn)差σ和離散系數(shù)Cν均大于邊長為150mm的立方體試件，本次修訂對于高強(qiáng)混凝土仍宜采用標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)，采用非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，尺寸換算系數(shù)應(yīng)有試驗(yàn)確定，確定高強(qiáng)混凝土100mm立方體試件的尺寸換算系數(shù)試驗(yàn)的要點(diǎn)如下：
1試模必須符合《混凝土試模》JG 237中技術(shù)要求的規(guī)定，宜采用鑄鐵或鑄鋼試模。
2在同一振動(dòng)臺上必須成對成型150mm立方體和100mm立方體試件，還應(yīng)防止過振；成型后應(yīng)立即在試模上蓋上塑料布。
3養(yǎng)護(hù)必須在相對濕度95%以上環(huán)境（或?yàn)殪F室）的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室或在氫氧化鈣飽和溶液中養(yǎng)護(hù)。
4每塊試件壓力試驗(yàn)時(shí)，上壓板與試件或鋼墊板必須擦拭干凈，球座必須調(diào)整平衡，保證試件受壓均勻。
5加荷速度應(yīng)取0.8MPa/s~1.0MPa/s，尤其是對150mm立方體試件在接近破壞時(shí)必須保持0.8MPa/s~1.0MPa/s的加荷速度。
6確定尺寸換算系數(shù)的試件組數(shù)必須大于20組。
7通過試驗(yàn)確定的尺寸換算系數(shù)僅適用于試驗(yàn)所采用的配合比以及對應(yīng)原材料成型的立方體試件，如配合比或原材料發(fā)生較大變化，應(yīng)重新通過試驗(yàn)確定尺寸換算系數(shù)。
5.0.6本條規(guī)定了試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容。
