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圆柱形混凝土试件抗压强度的标准试验方法
1． 范围
1．1本试验方法涉及的是模铸的圆柱体和钻核这样的圆柱形混凝土试件抗压强度的测定, 该试验限定混凝土最小重量要超过50lb/ft3.[800Kg/m3]。
1．2单独用inch-pound单位或SI单位标注数值, SI单位放在了括号内, 各单位标注的数值不是切确相等的, 因此各单位制要独立使用, 混合这两种单位标注的数值标准上是不允许的。
1．3该标准并没声称写明了所有的安全条款, 即便是结合其使用, 使用者有责任进行适当安全和健康的练习并确定以前用的规章制度的适用性。
1．4该标准中涉及到的注解, 它只是提供了一种解释资料, 这些注解不应认为是标准的需要的东西。
2． 参考文件
2．1ASTM标准
C31现场制做并养护混凝土试件的习惯做法
C42获取并试验混凝土钻核和混凝土锯梁的试验方法
C192实验室制作及养护混凝土试件的习惯做法
C617压圆柱形混凝土试件的习惯做法
C670结构材料试验方法的准精度及偏差条款惯例
C873圆柱形试模铸成的混凝土圆柱形试件的抗压强度的试验方法
C1077实验室对用于结构上的混凝土及其骨料检验的习惯做法和实验室评价标准
C1231硬结混凝土圆柱体抗压强度测定中自由盖板的应用
E4试验机强制性检验规程
E74核实试验机表示的荷载的力度计校准的习惯做法
骨料及混凝土检验规程
2．2美国混凝土研究学院
CP-16混凝土实验室检验专家, I4级
3． 试验方法概要
该试验方法把一种轴向压载以一种指定范围内的速度施加于模铸的圆柱体和钻核上, 直至其屈服, 取试验中试件横截面承担的最大荷栽计算试件的抗压强度。
4． 意义及用途
4．1因为强度不是由给定材料制成的混凝土的根本的、 固有的属性, 因此在解释经过该试验方法测定的抗压强度时要谨慎, 强度值将取决于试件的体积、 形状、 配料、 拌和过程、 取样方法、 铸模、 捏造、 龄期以及养护时的潮湿条件。
4．2据C31、 C192、 C617、 C1231习惯做法和C42、 C873试验方法制备和养护的圆柱形试件用该方法进行强度测定。
4．3以该试验方法的成果为基础对混凝土配料、 拌和和浇筑操作进行质量控制, 服从规格说明的要求, 并对外加剂效果进行评估以及控制外加剂的最小用量。
4．4进行混凝土圆柱体试验的操作者要具有《ACICP-16混凝土实验员标准1》中规定的技能或具有同等知识和技能。
注1——执行方法的实验室应按C1077习惯做法中的要求进行评估。
5．仪器
5．1试验机——这种试验机应具有足够的容量和提供象7.5中描述荷载等级的能力。
5．1．1根据E4惯例在下列条件下要进行试验机的校核检验:
5．1．1．1与前一次检验相隔18个月后, 但最好是相隔12个月。
5．1．1．2最初安装机械或重新配置时。
5．1．1．3试验机修理或校正影响到了试验机加力系统的操作或荷载标示系统的有用性时, 立即进行校准检验, 为补偿负载块或试件或两者的质量的零校正除外。
5．1．1．4每当有理由怀疑结果的精确度时, 不考虑从最后一次检验以来的时间间隔。
5．1．2_设计机器的设计要包括以下特征:
5．1．2．1该机器必须是动力驱动的且使用连续荷载而不是间歇的, 而且不应有震动。如果它仅有一种加荷速度( 7.5要求) , 为了加荷速度适合检验, 必须给它提供一种补充方式。
注2——高强混凝土圆柱体的破裂比普通强度混凝土圆柱体更强烈, 作为安全预防措施, 它建议试验机应配备防护碎片的挡板。
5．1．2．2容纳试件的空间要足够大, 在易读的位置, 有一个灵活的足够容量的分度装置以包括试验机潜在的荷载系列, 且要符合E74的需要。
注3——这种灵活的分度装置多数是有效的且多数用于检验铃声或荷载单元的通告。
5．1．3精度——试验机的精度要遵从以下精度要求:
5．1．3．1试验机所用的计划系列范围内荷载的误差百分数不应超过指出荷载的±1.0%。
5．1．3．2试验机的精度应经过按升序施加五个试验荷载获得四个近似相等的增值以进行检验, 任何接连的两个试验荷载的差不应超过最大与最小试验荷载差值的三分之一。
5．1．3．3试验机表示出的试验荷载和从检验装置读取的用于计算的荷载每个试验时刻都应做记录, 计算误差记为E, 误差百分比记为EP, 按下列公式计算
E=A-B
EP=100( A-B) /B
其中: A=被正在校验的试验机指出的荷载, lbf[KN]
B=应用荷载, 象被分度装置测定的, lbf[KN]
5．1．3．4试验检验报告应说明在所加荷范围里, 它是遵照规格说明书要求而建立的, 而不是一个总括的认可或弃除的报告。
5．1．3．5决不应把荷载范围认为是检验期间用到的荷载系列以外的荷载。
5．1．3．6试验机标示的荷载不应经过计算或标准图表的方法进校正以获得需要的允许变动范围内的有用性荷载。
5．2这种试验机应应备有两个有硬表面的钢质承载块, 其中一个是球形基座块将置于试件的上表面, 且另一个实心块置于试件的下面, 承载块的直径应比被试验的试件的直径3%, 除了下列描述的同心圆。任何6in或[150mm]直径或更大直径的承载块来讲, 承载面背离平面的距离不应大于0.001in或[0.02mm], 较小直径的承载块也是如此, 新承载块是这个的一半。当球形基块的承载面直径超过试件直径0.5in或[13mm]时同心圆不要比深度高0.03in或[0.8mm], 且不要比宽度大0.04in或[1mm]。且应标明中心。
注4——用于混凝土抗压强度的垫块的承载面的洛氏强度不应小于55HRC。
5．2．1底部承载块应符合下列要求:
5．2．1．1底部承载块意指为保持指定表面条件提供一个准备好的切削表面, 其顶部和底部表面应相互平行, 如果试验机台板很容易地保持在指定的表面条件下, 则底部垫块可不要, 但它的最低水平尺寸至少要比试验试件的直径大3%, 5.2中描述的同心圆底部垫块可任意选择。
5．2．1．2当这个较低的承载块用于帮助试件居中时, 要参照上面的球形垫块以确定绝对居中, 如果需要同心圆的中心时, 该垫块中心必须直接置于球顶的中心下面。
5．2．1．3底部承载块时新的时候, 厚度至少应为1in[25mm], 任何修整过的厚度至少为0.9in[22.5mm]。
5．2．2该承载块球形垫块应符合下列要求:
5．2．2．1这个被吊着的球形坐垫块的承载面最大直径不应超过下列给定的应用范围:

试件直径in.[mm]承载面最大直径in.[mm]
2[50]4[150]
3[75]5[130]
4[100]6.5[165]
6[150]10[255]
8[200]11[280]
注6——方形承载面也是允许的, 其允许刻出的最大圆的直径也不应超过上面给出的直径。
5．2．2．2该球面中心应与承载面中心重合, 允许偏差球面半径的±5%, 球面直径至少是用于试验试件直径的75%。
5．2．2．3制造商设计球面和球窝的表面时, 要保正其在重复使用时接触面上的钢不会有永久性变形, 且是在试块被加荷到1 Psi.[85Mpa]条件下。
注7——环的形状( 作为所描述”承载面”建议接触面积) 图1中有表示。
5．2．2．4球窝的曲面应保持洁净, 且应用一种象电机润滑油一样的石油质的油进行表面润滑, 不要用榨取的油脂。与试件接触且起初施加最小的荷载后, 球形基座垫块进一步倾斜是不需要的且是不符和要求的。
注1——要事先进行一些准备工作以使球面握入且完全握入球穴。
示意图1
典型的球形承载垫块示意图
5．2．2．5如果球面半径比试验用的最大试件的半径小时, 球面延伸出去的那部分的厚度不应小于球面半径与试件半径的差值。承载面的最小尺寸至少应与球面半径一样大。( 见图1)
5．2．2．6承载块的可移动部分应紧紧地握于球形基座内, 但设计要能保证承载面能转动自由, 且可在任意方向倾斜4°。
5． 3荷载表示
5．3．1如果混凝土试验用的压力试验机其荷载在一个标度盘上显示, 则该度盘应配备有一个分度尺, 以致能至少读出满刻度荷载的0.1%, 在荷载系列范围内任何给定级别的荷载的1%应能在度盘上读出。最小的荷载变化都能在分度尺上读出, 该分度尺对零和已编号的数字都要进行刻度线标示。标度盘指针应有适当的长度以至能指到刻度标记处: 指针末端的宽度不应超过相临的最小刻度间距, 每个度盘都应配有校零装置, 并把它放于标度盘壳的外边, 且很容易从试验机前面观察零点标记和标度盘的指针, 自始至终直至重新设置, 每个度盘都配有一套适宜的装置以能指出用于试件上荷载的1%的数值。
注8——可读性被认为是标度盘指针末端画出的弧长为0.02in.[0.5mm], 同样地, 再有适当把握的情况下, 一个分度间距的一半也是可读取的; 当净距在0.06~0.12in之间时, 其三分之一也是可度的; 当净距为0.12in[3mm]或更大时, 其四分之一也是可读取的。
5．3．2如果试验机荷载是以数字形式显示的, 则显示的数字必须足够大以至能很容易的读取, 数字的增加值必须是相等的或小于给定的荷载范围满刻度荷载的1%。在检验荷载范围内任何有价值荷载的显示精度必须在1.0%范围内, 必须有在零载时校正实际零的装置, 自始至终直至重新设置, 有一个最大荷载指针, 指出用于试件上的最大荷载范围内1%的系统精度。
6． 试件
6．1如果任何一个圆柱体的单个直径与这批圆柱体中任何别的都不同变形、 个别用到的试模在铸模期间被损坏或钻核取样时核钻歪或钻偏。
6．2试验时, 抗压试件末端偏离垂直中轴任何一个都不应大0.5º, 抗压试件的末端不平, 在0.002in.[0.050mm]范围内应锯或范围满足其允许偏差或C617或C1231习惯做法加盖。用于计算试件横截面的直径经过在大约高度一半的地方相互垂直地测得两个直径值取平均值获取, 且应精确到0.01in.[0.25mm]。
6．3用于平均直径测定的单个圆柱体测量值能够从每10个试件中取一个或每天取3个试件测得, 无论哪个多, 如果知道所有的圆柱体是由单独一批可重复使用的或一次性使用的试模制成的, 连续性铸试件用0.02in.[0.5mm]范围内的平均直径。当平均值不在0.02[0.5]范围内或圆柱体不是由单独一批试模铸成时, 每个试验的圆柱体必须测量且数值用于试件综合抗压强度的计算。当直径测量频率减少是, 在哪天所有圆柱体横截面应取那天三个试件或那批多个有代表性的圆柱体的平值进行计算。
6．4当长直比小于1.8或大于2.2或当圆柱体的体积根据测量尺寸决定时, 长度测量值要精确到0.05D。
7． 过程
7．1湿养试件从湿养室拿出后应立即进行压力试验。
7．2试验试件拿出湿养室到试验期间, 应采取便利的方式使其保持湿润, 且要在湿态下进行试验。
7．3龄期允许偏差范围应遵循下列龄期规定:
试验龄期允许偏差
24小时±0.5小时或2.1%
3天 2小时或2.8%
7天6小时或3.6%
28天 20小时或3.0%
90天 2天或2.2%
8． 4试件的放置——平承载垫块硬面朝上放在试验机的台面或台板上且在球形基座承载块的正下方。将上下承载块和试件承载面擦干净, 并把试件放在球形承载块下, 细心地是球形基座垫块的推力中心与试件中心成一线。
7．4．1零点检验和放置垫块——试验之前, 检验荷载指针对零情况, 当指针对零不准时, 校正指针。( 注10) 球形基座垫块置于试件上方, 轻轻的用手旋转其可移动部分以使其与基座接触均匀。
注10——检验校正荷载指针的方法将随机器的制造商不同而不同, 为获取更好的方法可查阅你的指南或咨询压力试验机校验员。
7．5加荷速度——连续性无震动荷载
7．5．1作为丝杠式试验机, 空载时顶部的移动速度约为0.05in[1mm]/分钟; 液压型试验机, 加荷速度应在20~50Psi/s[0.15~0.35Mpa/s]范围内, 至少要在加载阶段后一半期间内保持该指定的速度。
7．5．2在加荷阶段的前一半期间内, 较高的加荷速度也是允许的。
7．5．3在试件破坏之前试件快速屈服时, 不要调整台板的移动速度。
7．6施加荷载直到试件破裂, 并记下试件承受的最大荷载, 注明破裂类型和混凝土的外部特征。
8．计算
8．1计算试件的抗压强度, 用试验期间试件承受的最大荷载除以按第6段中描述的试验方法测定的平均横截面面积, 且结果要精确到10Psi.[0.1Mpa]。
8．2如果试件的长直比小于1.8, 则8.1中的结果要进行改正, 用下表列出的改正系数乘以8.1中的结果。
L/D1.751.501.251.00
系数0.980.960.930.87
注11: 这些改正系数适用于轻混凝土100~120Lb/ft3[1600~1920Kg/m3]及普通混凝土, 试验期间干的或浸泡过的混凝土都能够。
9． 报告
9．1报告应包括下列资料:
9．1．1严明的数字
9．1．2直径( 长度, 长直比在1.8D~2.2D范围以外) 单位: 英寸或[毫米]
9．1．3横截面面积, 单位: 平方英寸或[平方毫米]
9．1．4最大荷载, 单位: pounds-force或[KN]
9．1．5抗压强度, 精确到10Psi或[0.1Mpa]
9．1．6破裂类型
9．1．7试件的缺陷
9．1．8试件龄期
10． 精度及偏差
10．1精度——单个圆柱体6*12in或[150*300mm]的试验精度下面以给出, 对于实验室和一般现场条件下制成的圆柱体( 见10.1.1)
10．1．1给出的这些值适用于6*12in.[150*300mm]的圆柱体, 抗压强度在 ~8000psi[15~55Mpa]。