混凝土圆柱体和立方体抗压强度试验对比分析.pdf

混凝土圆柱体和立方体抗压强度试验对比分析 郭经海，张继伟 ( 中交一航局有限公司，天津 3 0 0 4 5 6) 摘 要 ：主要将澳大利亚标准 ( A S 1 0 1 2 9 2 0 1 4 ) 条件下混凝土圆柱体 抗压强度试验和 国标 ( G B T5 0 0 8 1 - 2 0 1 1 )条件下混凝土立方体抗压强度 试验的方法和数据进行了对比分析 ， 阐述了在 两种不同的标准条件下试验 过程和方法的差别，分析 了两种试验方法得到的试验数据的一些规律、相 互关系及影响因素，为境外工程实施提供参考。 关键词 ：澳标；圆柱体试块； 立方体试块； 混凝土抗压强度； 对比分析； 环箍效应 ；高径比 中图分类号：T U 5 0 2 文献标识码：A 文章编号 ：1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 6 ) 0 3 0 2 5 3 0 3 D OI ：1 0 1 6 3 3 0 j c n k i 1 0 0 7 7 3 5 9 2 0 1 6 0 3 0 9 2 1 概 述 随着国家 “ 一带一路” 、“ 走 出去”战略的实施 ， 越来越多的施工企业在大力向海外发展 ，不同的地 区、 不同的国家， 在工程建设领域采用的标准存在较 大差异， 有的甚至起源于不同的标准体系。 规范标准 的差异往往会对工程 的设计 、 施工、造价 以及检查验 收等产生较大的影响。 在混凝土抗压强度试验方面， 我国通常采用混凝 土立方体试块抗压强度试验作为混凝土强度等级划 分和实测混凝土抗压强度之测定的方法， 但在美国、 日 本、 法国、 加拿大、 澳大利亚及新西兰等西方标准 体系下， 都采用混凝土圆柱体试块抗压强度试验， 迄 今为止， 在国际上对抗压强度试件的形状、 尺寸尚未 完全统一。 我国现行 普通混凝土力学性能试验方法 标准淑 对立方体与圆柱体试件从各自的制作、 养护、 受压方面作详细规定、 说明， 并未对二者的强度关系 进行规定和说明。 在涉外工程中， 混凝土强度设计计 算、 施工和检验验收等工作因标准不同， 且没有法定 的转换方法 ，造成技术对接 困难 ，且容易产生纠纷 ， 经常是 困扰建筑企业 的一大难题 。 本文将结合巴布亚新几内亚 G i r u a 机场升级改造 工程混凝土抗压强度试验的实际应用案例 ， 将 国标立 方体标准试件和澳标圆柱体标准试件混凝土抗压强 作者简介 ：郭经海 ( 1 9 8 2 一) ，男，湖北宜昌人，毕业于武汉理工大学，学 士 ，工程 师 。 度的试验方法以及得出的数值进行对比分析， 阐述二 者的异同，分析相互之间的一些关系和影响因素。 2 圆柱体试块和立方体试块试验方法异同比 较 2 1试块的精度要求比较 国标： 要求测量圆柱体试件相互垂直的两个直径 段部的四个高度误差不超过 1 m m，平面度不超过 0 0 0 0 5 d ，如果超出要求，试样应当作废。 澳标： 如果试样试验的表面与试验设备压板之间 的水平度超过了 0 0 5 m m，且满足澳标 中第采用加盖 的方式进行试验， 或使用磨光机等设备对试件表面进 行磨平磨光处理， 直至符合平整度 ( 不大于0 0 5 m m) 要求 。 2 2试压过程比较 国标 ： 在试验过程中应连续均匀地加荷， 混凝土 强 度 等 级 C 3 0 时 ， 加 荷 速 度 取 每 秒 钟 O 3 M P a 0 5 M P a ； 混凝土强度等级C 3 0且 C 6 0时取 每秒钟 0 5 M P a 一 0 8 M P a ； 混凝土强度等级C 6 0 时， 取 每秒钟 0 8 M P a 1 O M P a 。 澳标： 圆柱体试件抗压试验时试验机提供的荷载 应无浮动且连续稳定增加 ，并能按以每分钟 2 0 MP a 2 M P a 速率连续加荷，直到没有增加，压力可以持 续 。 2 3取值方法比较 国标 ： 对立方体试件抗压强度值的确定做了如下 规定： 3 个试件测值的算术平均值作为该组试件的 强度值， 精确至0 1 M P a ； 3 个测值中的最大值或最 小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的 1 5 时则把最大及最小值一并舍除 ， 取 中间值作为该组试 件的抗压强度值； 如最大值和最小值与中间值的差 均超过中间值的 1 5 ，则该组试件的试验结果无效。 澳标 ： 圆柱体混凝土试件抗压强度值确定没有类 似国标要求和规定 ， 其仅对强度值结果修约作出了规 口 皇 * ： 。I 曩 ! 囝 定 ：试件的抗压强度 ，修约到 0 5 MP a ，当混凝土试 件强度小于 1 0 M P a 时，应修约到 0 1 M P a 。 3 试验数据对 比分析 3 1试验原始数据 詈 在 巴 布 亚 新 几 内 亚 吉 汝 阿 机 场 升 级 改 造 项 目 中 ， ： 做 我们对不同配比的混凝土，在同一拌合混凝土条件 ： 下，经相同条件对比试验，整理所得数据如表 1 。 ： 群 表 1 薛： 薅 I f ,序 ： 号 等 强 度 差 值 体 砼 强 度 平 均 折 i 级 M P a ) M P a ) ( M P a ) 的系数 算系数 圜 注：表 中每组同强度等级混凝土试件均同时取 自同一批混凝土。 表 1 数据表明， 同一拌合混凝土条件下采用立方 体标准试件和圆柱体标准试件得到的抗压强度值并 不相同， 圆柱体标准试件整体混凝土强度值偏低于立 方体标准试件混凝土强度值。将数据制成图 l 。 1 6 0 1 4 0 1 2O _ _ 圆柱体试 件混凝 土 1 0 0 强度 ( M P a ) o 8 0_ - _立 方体试件 混凝土 。 一 成立 方 0 4 0 体砼强 度的系数 0 20 0 O0 图 1 3 2抗压强度差异分析 由图 1 分析可知， 立方体标准试件和圆柱体标准 试件的抗压强度值在同一拌合混凝土条件下两者之 间没有固定的对应关系 ， 即这两者之间的混凝土强度 值比值不是一个常数， 实测强度差异随混凝土强度等 级变化而变化， 总体变化趋势为： 强度越大， 差异越 小。 由图 1 可知， 混凝土强度等级偏低时， 立方体标 准试件和圆柱体标准试件的抗压强度值比值较大， 强 度等级在 C 1 5 时最大单个数据比值( 立方体标准试件 强度值 圆柱体标准试件强度值 ) 达到 1 4 4 ，强度等 级在 C 3 0 时最小单个数据比值仅为 1 1 3 ， 随着混凝土 强度等级提高 ，两者之间的抗压强度值 比值逐渐变 小 。 通过以上所得数据整理得出圆柱体标准试件和立 方体标准试件的抗压强度值分析， 得出两组数据间的 近似转换公式：y = 1 5 7 1 1 - 0 0 1 3 6 x( X为混凝土强度 等级， Y 为立方体标准试件强度值 圆柱体标准试件强 度值的折算 系数 ) 。 3 3抗压 强 度数 据差 异原 因分 析 通过对混凝土试件制作过程 、 试验设备状态 、 试 压过程等研究分析， 以及查阅相关资料， 总结造成圆 柱体和立方体抗压强度差异的主要原因如下。 环箍效应差异影响： 因试件受压面与设备支座 之间存 在摩擦力 ，试压过程 中对试件两端产生约束 力 ，即环箍效应 ，环箍效应的大小 ， 直接影 响试件的 承压能力。圆柱体试件尺寸为 1 5 0 m m3 0 0 mm，立 方体试件尺寸为 1 5 0 m m1 5 0 ra m1 5 0 m m， 二者底面 积和形状都有差异， 立方体试件环箍效应大于圆柱体 试件 ，立方体试件抗压强度 高于 圆柱体试件抗压强 度 。 试件高径 比差异影响： 圆柱体试件的高径 比为 2 ，立方体试件近似为 l ，根据材料力学理论 ， F = A可知 ， 受压构件大多数是失稳破坏 ， 稳定性 系数与构件 的长细 比和材料弹性模量有关 ： 长细 比越 小 ，弹性模量越大 ，稳定性系数越大，最大值为 1 。 因此试件的高径比是影响试件承载力 的主要因素 ， 并 且混凝土强度越低， 试件弹性模量越小， 高径比产生 的影响越明显 。 试件形状差异影响： 立方体试件较圆柱体试件 来讲， 棱角更多， 试压过程中， 更容易出现应力集中， 产生应力集中破坏。 以上 3 种不同因素交错影响， 造成圆柱体和立方 ( 下 转 第 2 8 5页 ) 娜 船 蕊 一 兰 聃 卵 跎 觚 一 1 9 5 3 2 7 8 6 l 8 9 8 2 l O 3 一 羔 2 7 0 4 3 8 l 3 2 5 7 0 7 4 6 8 一 黜 m 一 5 O 5 0 一 一 2 3 4 5 6 7 8 9 m 一 管理规章制度没有修改或废止以前招投标活动必须 遵守 ，评标软件中也必须反映出这些地方规章的规 定 ，但这种评标办法未能全面反映。 3 “ 中位数法无法有效预防串标行为 目前淮北市主要在园林绿化工程中试用 “ 中位数 法” ，据说这种方法可能被要求推广到所有建设工程 中使用， 最重要的理由就是能有效防止围标、 串标行 为。 这种评标办法恐怕难以承担如此重负， 还极有可 能更利于围标 ，理 由如下 ： 设定为评价指标 的分部分项工程合价是按照 中位值 标底进行对 比，符合设定 的系数就认为是合 理的 ， 如果作为控制价的标底泄露了， 投标人的相应 指标报价符合要求通过评审， 他们完全可以在非评审 项上作文章改变报价，比如上述少计规费问题。 调查发现现在 围标 、 串标的特点不再是只围高 或只围低， 往往一个投标人挂靠几家甚至十几家， 乃 至几十家投标单位 ， 根据招标文件 的规定 ， 从高 、 中、 低报价全面布点， 与中位值的分布规律极其相似， 投 标过程中经常出现某几个区域的报价扎堆的现象就 是例证。 所以 “ 中位值法” 可能更有利于围标、 串标。 4 几点建议 如果招标文件中规定了需要评审的材料， 完全 可以利用计算机运算速度快的特点不再只评审个别 分部分项工程合价 ， 而是按照事先确定 的规则 、 参数 对所有分部分项工程合价全部运算， 以解决评审无法 全覆盖问题 。 或者根据随机原理除设定的指标外 ， 评 标时按照招标文件规定的评审覆盖率对应的随机数 ， 再随机抽取相应项进行评审。 中位数的优点是不受偏大或偏小数据的影响， 很多情况下用来代表全体数据的一般水平比平均数 更适合。 因此这种统计方法用于受人为因素影响较大 的监理大纲、技术标、设计标等综合打分法评审时， 对数据的处理可能更好 。 现阶段辅助评标最好只辅助评标专家完成重 复性的计算方面的检查 ，不宜作为决定性的评价手 段。 应当先研究如何制定科学合理的相关规则 ， 比如 各级评价指标如何确定 ， 每个工程规模不同覆盖面应 当定多大等。再把试用 中发现的缺陷逐一完善 、改进 后再试用可能会更好。 参考文献 1 中国招标投标协会 中国招标采购常用法规选编 MJ 北京 ： 机械工业出 版社 ，2 0 1 4 2 】2 G B 5 0 5 0 0 2 0 1 3 ，建设工程工程量清单计价规范 s 1 3 】 D B 3 4 T 1 2 3 2 2 0 1 0 ，安徽省房屋和市政工程施工招标文件 ( 标准 ) s 1 ( 上 接 第2 5 4 页) 转换方法 ( 经验公式只能作为参考 ) 。因此，在目前 体试验抗压强度值差异较大 ，且没有单一 的相互关 规范标准规定的条件下 ， 两种试验方法以及试验数据 系。 只可分别在特定 的标准条件下根据施工或设计需要 独立使用 ，不可随意转换使用。 4 结 论 澳大利亚标 准 ( A S 1 0 1 2 9 2 0 1 4)条件下混凝土 圆柱体抗压强度试验和国标 ( G B f r 5 0 0 8 1 2 0 1 1 ) 条件 下混凝土立方体抗压强度试验是两种不同的混凝土 强度定义和测定方式 ，因为两种试块的形状不同， 试 验过程中试件因高径比不同、 环箍效应不同、 试件破 坏方式不同等多种因素影响， 对于同一种混凝土， 两 种试验方法得出的数据差异较大 ， 且数据差异因混凝 土强度变化而变化， 无单一相互关系，目前无可靠的 参考文献 1 楼庄鸿 曾沛霖 公路工程质量检验评定标准 中水泥混凝土抗压强 度的评定忉公路，1 9 9 6( 5) ：3 0 2 】 G B T 5 0 0 8 1 2 0 1 1 ，普通混凝土力学性能试验方法标准 s 】 3 】 A u s t r a l i a n S ta n d a r d M e t h o d s o f t e s t i n g c o n c r e te M e t h o d 9 ：C o mp r e s s i v e s tr e n g t h t e s t s C o n c r e t e ， m o r t a r a n d g r o u t s p e c i me n s M 】 A S1 0 1 2 9 ： 2 0 1 4 ， 2 0 1 4 4 】 A S 3 6 0 0 - 2 0 0 9 C o n c r e t e S t r u c t u r e s ，S t a n d a r d s A u s t r a l i a B D 一 0 0 2 臣 臣 剐 ： 剖 ： 固