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抗压强度的计算公式(混凝土抗压强度验收批划分及评定)

时间:2024-10-07 10:01:51

土木工程施工中,混凝土已广泛应用于房屋建筑、公路桥涵、市政道路等众多建(构)筑物结构工程,是工程建设活动中极为常见的分项工程。混凝土施工的目标是满足设计要求的功能、安全、可靠。抗压强度就是评价混凝土质量的一重要指标。在此,市政土木逐梦人结合工作实践及相关规范标准要求,为大家分享及总结一下土木工程施工混凝土抗压强度取样、验收批划分及评定方法;文末附工程实例计算,期望对您工作及学习有所帮助或提高!

1 混凝土的概念

混凝土(简称“砼”,读音tóng;英文concrete),是由胶凝材料(有机的、无机的或有机复合的)、粗骨料(碎石、卵石)、细骨料(砂子)、外加剂、符合要求的水等按一定的比例拌合而成,经过一定时间硬化而形成的人工土木建筑材料。本文中胶凝材料采用水泥,混凝土指水泥混凝土(以下同)。

2 混凝土抗压强度

混凝土的抗压强度是混凝土质量的主要指标之一,体现的是材料在外界荷载作用下抵抗破坏变形的能力大小,强度越高,抵抗破坏能力就越强,抗压强度是通过试验得出的。过程施工中通过制作混凝土抗压试件(棱长为100mm或150mm或200mm的立方体,每组3个)经过标准养护(温度20±2℃、相对湿度95%以上),养护至28天龄期,用标准的试验方法检测得到的极限抗压强度,称为混凝土标准立方体抗压强度。其计算方法采用物理学中的压强公式P=F/S。单位为兆帕(Mpa)。工程施工中常见的混凝土抗压强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50。 C30指抗压强度30Mpa。假设某100mm的立方体单块试件极限破坏力为303.5KN,则该试件其抗压强度

fcu=303.5*10^3N/(0.1*0.1)M2=30.35*10^6Pa=30.4Mpa。

混凝土的其他质量指标还有抗折(抗弯)、抗渗、抗冻等。此处仅描述抗压强度。

3 抗压强度试件制作的要求及组数:

3.1 不同强度等级及不同配合比的混凝土在浇筑地点随机取样,分别制取试件,每组试件3个。

【评析】不同强度等级指结构“标号”(原来通俗的叫法,就是指设计强度)不一样;不同配合比指原材料不一样或相同的材料但数量含量不一样。归纳起来就是,只要浇筑混凝土,都需要按要求制作试件。预拌混凝土厂家需要在拌合地点取样。

3.2 房屋建筑工程取样规定

⑴每100盘,但不超过100M3的同配合比混凝土,取样不少于1组;

⑵每一工作班拌制的同配比混凝土不足100盘和100M3时,取样不少于1组;

⑶一次连续浇筑的同配比混凝土工程量超过1000M3:每200M3取样不少于1组;

【评析】超过1000M3时,整批混凝土均按每200M3取样不少于1组。

⑷每一楼层、同配比的混凝土,取样不少于1组。

⑸结构实体混凝土同条件养护试件检验:同一强度等级不宜少于10组,不应少于3组;每连续两层楼取样不少于1组;每2000M3取样不少于1组。

【注】结构实体强度进行同条件养护等效龄期试验(达到600℃*d时的对应龄期,0℃以下天数不计入,不少于14d,也不大于60d).按同条件抗压强度值除以0.88后进行评定;符合要求时可判定结构实体混凝土强度合格。

3.3 公路桥涵取样规定

⑴ 一般体积的结构物(基础、墩台等),每一单元制取2组;

⑵连续浇筑大体积结构时,每80~200M3或每一工作班制取2组;

⑶上部结构的主要构件长度16m以下1组;16~30m 2组;31~50m 3组;50m以上者不少于5组。小型构件每批或每工作班不少于2组;

⑷每根钻孔桩至少2组;桩长20m以上者不少于3组;桩径大、浇筑时间很长时,不少于4组。换工作班时,每工作班2组;

【解析】桩基直径≥2.5m的钻孔灌注桩为大直径桩。

⑸小桥涵、挡土墙、声频障等构筑物每座、每处或每工作班制取不少于2组。当原材料和配合比相同并由同一拌合站拌制时,可几座或几处合并制取2组。

⑹ 现场拆模、吊装、张拉预应力、承受荷载等施工阶段的同条件(试块和构件在同样的温度、湿度环境下进行养护)试件根据现场施工需要确定。

【解析】指混凝土分项工程施工时,为满足设计要求的实施混凝土强度,不确定的含有预估的对同条件试件进行抗压强度检测,达到要求的强度后进行相应的作业活动。

4 混凝土试件的试验

4.1 每组混凝土试件强度代表值的确定方法

【解析】混凝土抗压强度评定是以各组的代表值数据进行统计。代表值就是每3个一组送检到试验室后实际试验得出的数据。3个数据排序后,最大与最小均超出中间值的15%,无代表值;最大与最小均未超出中间值的15%,代表值取平均值;最大与最小有一个超出中间值的15%,代表值取中间值。

图1 混凝土抗压强度代表值确定方法

4.2 非标准试件强度折算系数

图2 非标准试件强度折算系数

5 混凝土强度评定检验批划分的规定

5.1 结构数量要求:同批梁可以为每孔或每二、三孔为1批;对中小跨径桥的桩、盖梁,可以数孔作为一批;

5.2 试件组数要求:每批的混凝土试件组数也不宜太多,一般不超过80~100组;

5.3 时间范围要求:以不少于60天,也不超过1个季度(3个月),且日平均气温差小于15℃为宜。超过此范围不应视作同批、采取分别评定。

6 非统计法评定

6.1 适用条件:小批量、零星生产的混凝土,同批组数小于10组。

6.2 评定时满足条件:

图3 非统计法评定

7 统计方法评定标准差未知方案

7.1 适用条件:标准差未知方案,样本容量≥10组。

【评析】预拌混凝土生产厂家质量控制采用标准差已知方案;土木工程现场施工按标准差未知方案进行评定。

7.2 评定时满足条件:

图4 统计方法评定

图5 统计方法合格判定系数

【注意事项】通过计算得到的标准差如果小于2.5时,取值2.5;标准差大于2.5时,按实际的数据计算。

8 工程实例分享

某道路工程下穿道垫层、保护层及基层排水沟等混凝土设计为C20,该验收批混凝土各组的代表值(单位Mpa)分别为25.20/23.90/24.0/26.6/26.8/25.0/24.80/25.20/26.80/25.20,请评定该批混凝土强度。

图6 某分项工程混凝土强度评定表

【步骤1】 统计组数,确定评定方法

本例中N=10组,采用统计法评定。

【步骤2】 计算平均值,精确到0.1.

平均值mfcu=(25.20+23.90+24.0+26.6+26.8+25.0+24.80+25.20+26.80+25.20)/10=253.5/10=25.4Mpa;

【步骤3】 计算标准差,精确到0.01.

S=[(25.20^2+23.90^2+...+26.80^2+25.20^2-10*25.4^2)/(10-1)]^0.5=1.06;

由于S<2.50,取S=2.50.

【步骤4】 找准最小值。本例中fcu,min=23.90Mpa。

【步骤5】取定合格判定系数。

本例中n=10组,查表可得合格判定系数λ1=1.15;λ2=0.90.

【步骤6】计算fcu,k+λ1*S / λ2*fcu,k;

fcu,k+λ1*S=20.0+1.15*2.50=22.9Mpa;

λ2*fcu,k=0.90*20=18.0Mpa。

【步骤7】比较大小,得出结论。

mfcu=25.4Mpa>fcu,k+λ1*S=22.9Mpa;

fcu,min=23.90Mpa>λ2*fcu,k=18.0Mpa。

结论:该批混凝土强度评定合格。