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5抗壓強度試驗
5.0.1說明了本方法適用于混凝土立方體抗壓強度試驗。圓柱體抗壓強度試驗見附錄B。
5.0.2說明了試件尺寸應符合的規(guī)定。
5.0.3本條規(guī)定了試驗所需的儀器設備及應滿足的要求。
1規(guī)定了壓力試驗機的技術要求。
1）從壓力試驗機廠家調查了解得知，隨著壓力試驗機生產技術的提高，試件破壞荷載超出全量程20%~80%范圍時，目前很多壓力試驗機的示值相對誤差、加荷速率等也可滿足相應要求。因此本次修訂與原標準相比，試件破壞荷載量程范圍規(guī)定由“應”修訂為“宜”，如果破壞荷載超出了全量程的20%~80%范圍時，在滿足示值相對誤差、加荷速率等相關要求的前提下，可使用的低荷載和大荷載可根據壓力試驗機測量傳感器計量檢定結果確定。
2）目前在測量領域，精度的說法已不提倡使用，在《液壓式萬能試驗機》GB/T 3159中用示值相對誤差表示。
3）規(guī)定了壓力試驗機應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準要求控制加荷速度。
4）對試驗機上、下承壓板的平面度公差、平行度公差、表面硬度、粗糙度進行了規(guī)定。
5）規(guī)定了壓力試驗機應具有有效期內的計量檢定證書，是為了保持各個不同試驗室中的試驗儀器設備性能指標的一致性，其鑒定周期為一年。
2老的壓力試驗機，由于多年使用，上下壓板有磨損現象，特別是壓板的中心，由于壓試件處磨成凹狀。其平整度嚴重影響對壓板平整度要對較高的高強混凝土的抗壓強度。為提高高強混凝土抗壓強度試驗的精度，避免試驗誤差，在強度等級不小于C60的抗壓強度試驗時，如壓力試驗機上、下承壓板不符合要求時，必須使用鋼墊板。墊鋼墊板后高強混凝土試件的抗壓強度顯著提高，其原因是高強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)定了試件周圍應設置防崩裂網罩，以免高強混凝土試件在破壞時突然崩裂射出的試件碎塊傷人。
5.0.4本條規(guī)定了立方體抗壓強度試驗的試驗步驟。
1原標準規(guī)定試件從養(yǎng)護地點取出后應及時進行試驗，國外標準《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)護地點取出后應采取措施保持試件濕潤，試件應在濕潤狀態(tài)下進行試驗。試件在濕潤和干燥狀態(tài)對抗壓強度結果有一定影響，本次修訂后要求在條件許可時，應采用濕毛巾覆蓋試件，保持試件潮濕狀態(tài)。
3試件應避免偏心受壓，受壓偏心對試件抗壓強度影響較大，導致試驗結果不準確。
5原標準對加荷速度的規(guī)定為：混凝土強度等級<C30時，加荷速度取每秒鐘0.3~0.5MPa；混凝土強度等級≥C30且<C60時，取每秒鐘0.5~0.8MPa；混凝土強度等級≥C60時，取每秒鐘0.8~1.0MPa。國外相關標準為：《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）。一方面國內外標準對加荷速度規(guī)定不同，另一方面國內有部分單位反映目前抗壓強度試驗工作量很大，如果加荷速度偏小，試驗時間很長。因此編制組組織幾家單位進行了不同加荷速度對試件抗壓強度結果影響的平行試驗研究，試驗要求：①同一強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，在振動臺上必須成對同時成型振搗；②養(yǎng)護必須在相對濕度95%以上環(huán)境的標準養(yǎng)護室養(yǎng)護；③試件在濕潤狀態(tài)下進行試驗；④壓力試驗機均采用數控恒定速率壓力試驗機?，F列出部分單位的試驗研究結果如下，其中中國建筑科學研究院的試驗結果如表3所示。
表3 不同加荷速度對試件抗壓強度結果的影響（中國建筑科學研究院試驗結果）
設計強度等級 | 加荷速度/MPa/s | 28d抗壓強度（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。
福建省建筑科學研究院的試驗結果如表4所示。
表4 不同加荷速度下混凝土抗壓強度結果的影響（福建省建筑科學研究院試驗結果）
編號 | 速率 | 單塊抗壓強度（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。
臺州市建設工程檢測行業(yè)協會的試驗結果如表5所示。
表5 不同加荷速度下混凝土抗壓強度結果的影響（臺州市建設工程檢測行業(yè)協會試驗結果）
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的試驗結果表明，在上述加荷速度范圍內，不同加荷速度對不同強度等級混凝土的抗壓強度試驗結果影響較小，本次修訂時，考慮到標準的延續(xù)性，加荷速度仍然應在0.3MPa~1.0MPa范圍內選取，對不同強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”，考慮到不同強度等級混凝土在不同齡期時強度不同，因此不再以強度等級進行區(qū)分，而是以強度進行區(qū)分。
6新型壓力試驗機多為數控恒定速率壓力試驗機，當試件破壞時，壓力機會自動停止油門工作。《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。編制組進行了不同強度等級（C20~C100）和不同尺寸（100mm和150mm立方體）混凝土試件破壞形式的統計分析，中國建筑科學研究院的統計結果表明，采用數控恒定速率壓力試驗機時出現圖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了1塊圖1中b和c具有明顯環(huán)箍效應特征的開裂形式，主要原因是由于當試件破壞時，數控恒定速率壓力試驗機會自動卸載，試件一旦破壞還沒有*崩裂壓力機就卸載了。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)。但是從試驗數據分析的有效性判斷角度考慮，國外相關標準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，供實際試驗中參考。
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強度等級100mm立方體 C90強度等級150立方體
5.0.5本條規(guī)定了立方體抗壓強度試驗的計算方法和如何確定立方體抗壓強度值。隨著混凝土技術的發(fā)展和工程建設的需要，高強混凝土的應用越來越廣泛，由于邊長100mm的立方體試件制作便利，對壓力機噸位要求較低等，廣大工程建設單位和檢測單位等迫切希望標準規(guī)范能給出高強混凝土明確尺寸換算系數，以便利用非標準試件（邊長100mm的立方體）來換算出標準試件（邊長150mm的立方體）的標準值；近年來礦物摻合料和聚羧酸減水劑技術的大力推廣和應用，中低強度等級混凝土配合比設計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，需要驗證這些技術方向的變化是否對原標準規(guī)定的中低強度等級混凝土尺寸換算系數造成一定的影響。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開展平行試驗研究，參加試驗的單位有中國建筑科學研究院、中國建筑材料科學研究總院、上海市建筑科學研究院、華潤水泥技術研發(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)協會、上海建工材料工程有限公司等單位，試驗量近千組。
對比分析各家試驗結果發(fā)現，各家得出的尺寸換算系數及規(guī)律趨勢不盡相同，對于高強混凝土的尺寸換算系數難以統一，因此本次修訂時，對于混凝土強度等級小于C60時，尺寸換算系數仍按原標準采用0.95，對于高強混凝土的尺寸換算系數仍不再進行規(guī)定。中國建筑科學研究院的數據（如表6、表7所示）表明，高強混凝土邊長為100mm的立方體試件的標準差σ和離散系數Cν均大于邊長為150mm的立方體試件，本次修訂對于高強混凝土仍宜采用標準試件試驗，采用非標準時，尺寸換算系數應有試驗確定，確定高強混凝土100mm立方體試件的尺寸換算系數試驗的要點如下：
1試模必須符合《混凝土試模》JG 237中技術要求的規(guī)定，宜采用鑄鐵或鑄鋼試模。
2在同一振動臺上必須成對成型150mm立方體和100mm立方體試件，還應防止過振；成型后應立即在試模上蓋上塑料布。
3養(yǎng)護必須在相對濕度95%以上環(huán)境（或為霧室）的標準養(yǎng)護室或在氫氧化鈣飽和溶液中養(yǎng)護。
4每塊試件壓力試驗時，上壓板與試件或鋼墊板必須擦拭干凈，球座必須調整平衡，保證試件受壓均勻。
5加荷速度應取0.8MPa/s~1.0MPa/s，尤其是對150mm立方體試件在接近破壞時必須保持0.8MPa/s~1.0MPa/s的加荷速度。
6確定尺寸換算系數的試件組數必須大于20組。
7通過試驗確定的尺寸換算系數僅適用于試驗所采用的配合比以及對應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，應重新通過試驗確定尺寸換算系數。
5.0.6本條規(guī)定了試驗報告的內容。
