水利工程混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的不確定度研究

蔡艷華

【摘要】在水利工程中，混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度是檢測(cè)混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。本文主要針對(duì)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度做了分析，通過(guò)對(duì)混凝土試件的取樣、成型、養(yǎng)護(hù)，并且對(duì)試件在各個(gè)方面試驗(yàn)的過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了改進(jìn)的措施。

【關(guān)鍵詞】水利工程；混凝土立方體；抗壓強(qiáng)度；不確定度

混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)是水利工程中檢測(cè)混凝土質(zhì)量的重要手段，通過(guò)分析混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的不確定度，對(duì)提高混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)數(shù)據(jù)有著有效的、極大的促進(jìn)作用。但是混凝土取樣、試件制作和養(yǎng)護(hù)符合實(shí)際、試驗(yàn)和評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)、提高檢測(cè)強(qiáng)度的水平等還存在一定的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)施工單位近兩年來(lái)的混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度的結(jié)果進(jìn)行了分析，對(duì)其問(wèn)題進(jìn)行了歸納，并針對(duì)這些問(wèn)題提出了可行性的建議。

一、混凝土取樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)所存在的問(wèn)題

（一）混凝土樣品不具代表性

取樣員在取樣時(shí)并沒(méi)有按照《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50107–2010）中規(guī)定和要求對(duì)樣品的數(shù)量進(jìn)行取樣，而是根據(jù)混凝土攪拌的情況決定取樣的數(shù)量，另外，還有一個(gè)特別嚴(yán)重的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，就是混凝土的攪拌質(zhì)量如果沒(méi)有達(dá)到要求，就不抽取樣品，直取攪拌質(zhì)量達(dá)到要求的，然后再取樣。這樣就很容易使所抽取的混凝土樣品沒(méi)有代表性，從而不能夠真實(shí)的反映工程所用混凝土的質(zhì)量。

（二）施工單位弄虛作假的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生

一些施工單位在做混凝土立方體抗壓試件時(shí)喜歡吃小灶，通過(guò)摻加水泥、石子等來(lái)提高混凝土抗壓強(qiáng)度試件的強(qiáng)度。例如某施工單位的混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C20，而檢測(cè)混凝土試件的抗壓強(qiáng)度竟然高達(dá)45.6MPa，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此施工單位在做混凝土立方體抗壓試件的時(shí)候都會(huì)往里面摻加水泥。由于目前大部分水利工程都在實(shí)行見(jiàn)證取樣的送檢制度，所以以上這些不好的現(xiàn)象都有所改善。但是還有一些施工單位喜歡弄虛作假，通常表現(xiàn)在監(jiān)理在場(chǎng)時(shí)做一組抗壓試件，監(jiān)理不在場(chǎng)時(shí)另做一組抗壓試件，最后送到檢測(cè)單位的是監(jiān)理不在場(chǎng)時(shí)做的試件。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象有兩個(gè)原因，一個(gè)是因?yàn)橐?jiàn)證單位沒(méi)有盡到監(jiān)控樣品的職責(zé)，另一個(gè)原因則是操作人員沒(méi)有工作責(zé)任意識(shí)。另外，由于還有一部分城鎮(zhèn)的水利工程的施工單位沒(méi)有落實(shí)見(jiàn)證取樣的制度，所以這些施工單位都沒(méi)有按照規(guī)范要求來(lái)處理留置的混凝土立方體抗壓試件，所以導(dǎo)致混凝土立方體抗壓試件的數(shù)量以及檢測(cè)數(shù)據(jù)不充足，這個(gè)現(xiàn)象通常表現(xiàn)在施工單位在上交工程完成資料的時(shí)候，交工資料只有幾組混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)報(bào)告。

（三）混凝土立方體試件沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)上面的規(guī)定及要求操作

《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081–2002）對(duì)混凝土試件成型的方法、振搗方式以及養(yǎng)護(hù)要求都做出了具體的規(guī)定及要求，但是施工單位在現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)候往往會(huì)忽視這些規(guī)定及要求。具體的現(xiàn)象如下：

混凝土立方體試件的取樣及成型均沒(méi)有按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081–2002）和《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50107–2010）的要求做。混凝土立方體如果在短時(shí)間內(nèi)成型，一般不超過(guò)15分鐘，可是有的施工單位在做試件的時(shí)候，初凝時(shí)間超出不說(shuō)，且還對(duì)混凝土試件再次加水，之后再經(jīng)過(guò)人工強(qiáng)制攪拌后成型。這樣形成的混凝土立方體試件在進(jìn)行脫模之后，不但其試件的棱角不整齊，且其骨料嚴(yán)重外露，蜂窩嚴(yán)重，氣泡密集。

（2）混凝土立方體試件在成型之后，工作人員沒(méi)有按照規(guī)定要求及時(shí)對(duì)其拆模、編號(hào)、養(yǎng)護(hù)。而是過(guò)了幾天后才對(duì)其亂碼亂放，這樣的現(xiàn)象及其容易將混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度等級(jí)、編號(hào)及齡期弄亂。

（3）由于混凝土立方體試件的制作工作人員不固定，所以工作人員并沒(méi)有按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081–2002）中規(guī)定的方法進(jìn)行操作，所以使混凝土立方體試件的成型方式比較隨意，例如有的選擇采用木方子敲打成型或者鋼筋亂振亂搗成型，最后則用鞋底子磨平。

（4）試模存在成型不標(biāo)準(zhǔn)、尺寸存在偏差。試模成型不準(zhǔn)備及尺寸存在偏差的原因有兩個(gè)，第一，由于部分施工單位采用的是塑料模具，所以試件在振搗的過(guò)程中容易變形，以及過(guò)高的溫度也容易導(dǎo)致試件變形，導(dǎo)致試件的尺寸與工程所用的尺寸有相差。第二，由于在做試件的時(shí)候，操作人員沒(méi)有將試模固定緊，收面太早或者表面并未刮平。

二、引起混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)不確定度的因素

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)不確定度的主要因素有試件的不均勻、測(cè)量用設(shè)備、檢測(cè)人員、環(huán)境條件，以及檢測(cè)方法存在缺陷等因素。混凝土立方體抗壓強(qiáng)度結(jié)果的獲得，是通過(guò)將混凝土立方體抗壓試件放在壓力試驗(yàn)機(jī)上，通過(guò)壓力試驗(yàn)機(jī)以一定速度對(duì)其持續(xù)加壓，直到混凝土立方體試件遭到破壞，從而得到其試件抗壓強(qiáng)度的數(shù)據(jù)結(jié)果。另外，在檢測(cè)混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度時(shí)，溫度和濕度的變化對(duì)其影響比較小，完全可以忽略不計(jì)。因此，影響混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的不確定因素主要包括：樣品的不均勻向引入的不確定度、樣品尺寸偏差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度、壓力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度以及數(shù)值修約引起的測(cè)量不確定度。

三、改善混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)不確定度的有效措施

混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度等級(jí)需要通過(guò)試配、試驗(yàn)、配合比設(shè)計(jì)、施工、取樣、養(yǎng)護(hù)、檢測(cè)試件強(qiáng)度等眾多環(huán)節(jié)才能確定其試件的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)。在以上環(huán)節(jié)中，如果有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了失誤操作，都有可能導(dǎo)致混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度值降低。所以，要想得到混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度的正確數(shù)據(jù)，首先混凝土立方體試件就應(yīng)該具有一定的代表性，在具有代表性的基礎(chǔ)上，還要做到以下幾點(diǎn)要求：

第一，混凝土立方體試件在成型之前，取樣人員要檢查試件的尺寸及裝配質(zhì)量是否符合《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081–2002）的要求，達(dá)不到要求的試件則不能使用。在試件成型時(shí)，要嚴(yán)格按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081–2002）的要求對(duì)其進(jìn)行振搗。當(dāng)試件成型之后，用抹刀沿著試件的模壁反復(fù)插搗數(shù)次，以便消除混凝土立方體和模壁之間的氣泡，然后再用抹刀刮去多余的混凝土，將試件表面抹光抹平，并且讓混凝土立方體稍高于試件的表面。通過(guò)30分鐘的靜置，然對(duì)在對(duì)試件進(jìn)行第二次抹平。這樣做的目的是為了能夠降低試件尺寸與混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)尺寸之間的誤差值。另外，需要嚴(yán)格執(zhí)行的是，在測(cè)量試件尺寸的時(shí)候要做好相關(guān)的記錄。

第二，混凝土立方體取樣具有隨機(jī)性。取樣人員應(yīng)該考慮到攪拌機(jī)口的混凝土拌和物經(jīng)運(yùn)輸在到達(dá)澆筑地點(diǎn)后，其會(huì)發(fā)生不同程度的離析和泌水的現(xiàn)象，混凝土的均勻性也會(huì)發(fā)生變化，所以，應(yīng)當(dāng)在澆筑地點(diǎn)隨機(jī)抽取正常使用的混凝土作為樣品。

第三，要固定混凝土立方體取樣的次數(shù)。由于取樣的次數(shù)對(duì)混凝土的質(zhì)量以及評(píng)定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定的影響，所以在取樣人員在取樣時(shí)，需要考慮到混凝土生產(chǎn)單位的規(guī)模、工作環(huán)境、工程性質(zhì)以及其構(gòu)件的特點(diǎn)、評(píng)定方法等方面因素，然后再根據(jù)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50107–2010）中的規(guī)定要求要確定取樣的次數(shù)以及試件的數(shù)量。

第四，要配備具有一定文化水平且責(zé)任心較強(qiáng)的專職混凝土抽樣人員，負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土的制作、抽樣。其次，在對(duì)試件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，為了避免不同加荷速度對(duì)同一組混凝土試件產(chǎn)生影響，試驗(yàn)員要嚴(yán)格按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081–2002）的要求對(duì)試件進(jìn)行加荷速度試驗(yàn)，另外，需要注意的是，同一批試件應(yīng)該由同一人操作試驗(yàn)機(jī)，且不熟練試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)員不應(yīng)該進(jìn)行此次試驗(yàn)操作。

第四，為混凝土立方體試件建立專門的養(yǎng)護(hù)室。當(dāng)試件在成型之后應(yīng)該立即用不透水的薄膜蓋住其試件的表面。而試件養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)則是在溫度為（20±2）℃的環(huán)境下靜置24至28個(gè)小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行編號(hào)和拆模程序。當(dāng)拆完模之后要立即將試件放進(jìn)溫度為（20±2）℃，濕度為95%以上標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

第五，正確運(yùn)用混凝土立方體的標(biāo)準(zhǔn)試件及同條件試件。混凝土立方體的標(biāo)準(zhǔn)試件指的是在攪拌現(xiàn)場(chǎng)取樣、成型且在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)的試件，而同條件試件則是指在混凝土澆筑地點(diǎn)取樣、成型且與現(xiàn)場(chǎng)混凝土構(gòu)件相同條件下養(yǎng)護(hù)的試件。由于混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度只是攪拌機(jī)里混凝土的強(qiáng)度，它的差異只能夠反映出混凝土的配合比、材料計(jì)量的準(zhǔn)確性以及攪拌的均勻性，而無(wú)法反應(yīng)出混凝土澆筑、振動(dòng)插搗以及養(yǎng)護(hù)所引起的質(zhì)量差異。在施工的過(guò)程中，因混凝土澆筑、振動(dòng)插搗以及養(yǎng)護(hù)而引起的質(zhì)量問(wèn)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土立方體的標(biāo)準(zhǔn)試件的制作、養(yǎng)護(hù)和試驗(yàn)，針對(duì)此，為了彌補(bǔ)混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)試件的不足，在施工的過(guò)程中，還要留置一塊同條件的試件，這樣做的目的一是為了能夠準(zhǔn)確確定混凝土立方體的實(shí)際抗壓強(qiáng)度，二是能夠?yàn)樵嚰牟鹉Ｌ峁┳羁煽康臄?shù)據(jù)。

四、總結(jié)

總而言之，混凝土是當(dāng)今建筑工程材料當(dāng)中重要的一部分，而混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度也成為工程中一項(xiàng)嚴(yán)格控制的指標(biāo)。對(duì)混凝土立方體的進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)有兩個(gè)目的，一是為了更準(zhǔn)確的把握其在使用時(shí)的受力狀態(tài)，二是通過(guò)對(duì)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)來(lái)提高工程的整體質(zhì)量。

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