混凝土是土木工程中最常用，也是最重要的材料，其性能也直接關(guān)系到建筑物的承載能力與結(jié)構(gòu)安全?；炷料嚓P(guān)參數(shù)眾多，但其中最基礎(chǔ)的還是其抗壓強度，無論是常規(guī)混凝土，還是高性能混凝土，在設(shè)計采用之前，都需要確定其抗壓強度。對于現(xiàn)役建筑，我們也需要現(xiàn)場測試其混凝土強度，以便對其力學(xué)性能及耐久性等做出評價。
目前，混凝土抗壓強度測試方法主要有以下幾種：
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試塊法；
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回彈法；
-
超聲回彈綜合法；
-
鉆芯法；
-
拔出法。
本文我們將對以上幾種方法做一個簡要介紹。
01 試塊法
試塊法是測試混凝土強度最常用的方法之一，也是最可靠、最準(zhǔn)確的方法。它通過制作混凝土試塊，并按規(guī)定要求進(jìn)行養(yǎng)護，達(dá)到規(guī)定時間后，采用混凝土壓力試驗機對其進(jìn)行抗壓測試，得到試塊的抗壓強度值。
1.1 定義
通常我們所說的抗壓強度都是采用立方體試塊進(jìn)行測試得到的抗壓強度。
抗壓強度（compressive strength）：立方體試件單位面積上所能承受的最大壓力。
此外還有軸心抗壓強度（棱柱體試件），圓柱體試件抗壓強度，本文暫不做介紹。
1.2 試件的制作與養(yǎng)護
立方體試件尺寸通常有3種，100mm、150mm、200mm，尺寸的選擇應(yīng)該視混凝土中骨料最大粒徑而定，具體參見下表：
試塊制作應(yīng)注意以下幾點：
混凝土拌合物在入模前應(yīng)該保證其勻質(zhì)性，入模后充分振搗密實，避免分層離析；
試件成型抹面后應(yīng)立即用塑料薄膜覆蓋表面，或者采用其他方法保持試件表面潮濕；
試件成型后應(yīng)該在溫度為20±5℃、相對濕度大于50%的室內(nèi)靜置1-2天；
試件拆模后，應(yīng)立即放入溫度為20±2℃、相對濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室中養(yǎng)護，或在溫度20±2℃不流動的氫氧化鈣飽和溶液中養(yǎng)護。
1.3 抗壓強度試驗
測試混凝土立方體抗壓強度的試件尺寸和數(shù)量應(yīng)符合以下規(guī)定：
標(biāo)準(zhǔn)試件是邊長150mm的立方體試件；
邊長100mm和200mm的立方體試件是非標(biāo)準(zhǔn)試件；
每組試件數(shù)量應(yīng)為3塊。
在抗壓試驗過程中，應(yīng)保證連續(xù)均勻加荷，加荷速度應(yīng)取0.3MPa/s~1.0MPa/s。
當(dāng)抗壓強度小于30MPa時，加荷速度宜取0.3MPa/s~0.5MPa/s；
當(dāng)抗壓強度30MPa~60MPa時，加荷速度宜取0.5MPa/s~0.8MPa/s；
當(dāng)抗壓強度不小于60MPa時，加荷速度宜取0.8MPa/s~1.0MPa/s。
1.4 立方體抗壓強度試驗結(jié)果計算
凝土立方體試件抗壓強度應(yīng)按下式計算：
fcc：混凝土立方體試件抗壓強度（MPa）；
F：試件破壞荷載（N）；
A：試件承壓面積。
立方體試件抗壓強度值的確定應(yīng)符合以下規(guī)定：
-
取3個試件測值的算術(shù)平均值作為該組試件的強度值；
-
若3個測值的最大或最小值其中一個與中間值的差值超過中間值的15%，則應(yīng)剔除最大最小值，取中間值作為該組試件的抗壓強度值；
-
若3個測值中最大最小值與中間值的差值均超過中間值的15%，該組試件的試驗結(jié)果無效。
當(dāng)混凝土強度等級低于C60時，用非標(biāo)準(zhǔn)試件測得的強度值應(yīng)乘以尺寸換算系數(shù)：
-
邊長200mm的試件，尺寸系數(shù)取1.05；
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邊長100mm的試件，尺寸系數(shù)取0.95。
混凝土強度等級不小于C60的，宜采用標(biāo)準(zhǔn)試件，如采用了非標(biāo)準(zhǔn)試件，尺寸系數(shù)應(yīng)經(jīng)試驗確定。對于強度等級不大于C100的，在未進(jìn)行試驗確定的情況下，邊長100mm的試件尺寸系數(shù)可取0.95。
02 回彈法
回彈法是一種現(xiàn)場測試混凝土強度的快速便捷的方法，也是目前使用最多的現(xiàn)場混凝土強度檢測方法。
數(shù)字回彈儀
2.1 定義
回彈法是用一個彈簧驅(qū)動的重錘，通過彈擊桿，彈擊混凝土表面，并實測重錘反彈的距離，以回彈值（反彈距離與彈簧初始長度之比）作為強度相關(guān)的指標(biāo)，來推定混凝土強度的一種方法。
不過，回彈法測試的是混凝土表面的強度，是基于混凝土表面硬度與強度之間存在相關(guān)性而建立的一種測試方法。
2.2 現(xiàn)場測試
一般對于單個構(gòu)件，測區(qū)數(shù)不宜少于10個。相鄰兩測區(qū)的間距不應(yīng)大于2m，測區(qū)離構(gòu)件端部或施工縫邊緣的距離不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m。
每一測區(qū)應(yīng)讀取16個回彈值，每一測點回彈值讀數(shù)精確到1。測點應(yīng)在測區(qū)范圍內(nèi)均勻分布，相鄰兩測點之間的凈距離不宜小于20mm。
回彈值測試完畢后，還應(yīng)在有代表性的測區(qū)上測量碳化深度值，測點數(shù)不應(yīng)少于構(gòu)件測區(qū)數(shù)的30%，應(yīng)取其平均值作為該構(gòu)件每個測區(qū)的碳化深度值。碳化深度測試應(yīng)采用濃度1%~2%的酚酞酒精溶液，并結(jié)合碳化深度測量儀測量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離。
2.3 混凝土強度計算
2.3.1 回彈值計算
回彈值的計算應(yīng)該從測區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，然后計算剩余10個回彈值的平均值。
Rm：測區(qū)平均回彈值，精確到0.1；
Ri：第i個測點的回彈值。
需要注意，正常的回彈測試是水平方向測試，如果不是水平方向檢測混凝土澆筑面，還需要對回彈值進(jìn)行修正。
Rm=Rma+Raa
Rma：非水平方向檢測時測區(qū)回彈值平均值；
Raa：非水平方向檢測時回彈值修正值，查表。
非水平方向檢測時的回彈值修正值(JGJT 23-2011，部分)
如果水平方向檢測混凝土澆筑表面或者澆筑底面時，測區(qū)平均回彈值也需要進(jìn)行修正。
Rtm、Rbm：水平方向檢測混凝土澆筑表面、底面時，測區(qū)平均回彈值；
Rta、Rba：混凝土澆筑表面、底面回彈值修正值，查表。
不同澆筑面的回彈值修正值(JGJT 23-2011，部分)
當(dāng)回彈儀為非水平方向且測試面為混凝土的非澆筑側(cè)面時，應(yīng)先對回彈值進(jìn)行角度修正，然后對修正后的回彈值進(jìn)行澆筑面修正。
2.3.2 混凝土強度換算值與推定值
經(jīng)過以上步驟，得到測試的平均回彈值與平均碳化深度值之后，通過測強曲線來計算混凝土強度。測強曲線有以下幾種：
-
統(tǒng)一測強曲線
-
地區(qū)測強曲線
-
專用測強曲線
應(yīng)該按照專用測強曲線、地區(qū)測強曲線、統(tǒng)一測強曲線的順序來選擇測強曲線。其實就是查表，下表就是統(tǒng)一測強曲線的混凝土強度換算表。不過這里得到的只是混凝土強度換算值，還不是最終結(jié)果。
回彈法測區(qū)混凝土強度換算表(JGJT 23-2011，部分)
我們最終要得到的是混凝土強度推定值（fcu,e），分以下幾種情況：
1.當(dāng)構(gòu)件測區(qū)數(shù)量少于10個時，按下式確定：
fccu,min：構(gòu)件中最小的測區(qū)混凝土強度換算值。
2.當(dāng)構(gòu)件測區(qū)強度值中出現(xiàn)小于10MPa時，按下式確定：
fcu,e＜10MPa
3.當(dāng)構(gòu)件測區(qū)數(shù)量不少于10個時，還應(yīng)先計算測區(qū)混凝土強度換算值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差：
mfccu：測區(qū)混凝土強度換算值的平均值（MPa）；
n：構(gòu)件測區(qū)數(shù)；
Sfccu：測區(qū)混凝土強度換算值的標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。
混凝土強度推定值按下式確定：
03 超聲回彈綜合法
回彈法因其方便快捷的特性，被廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)強度現(xiàn)場測試，但也因為方法本身的限制，精度有限。如果現(xiàn)場結(jié)構(gòu)具備對測法測試混凝土波速的話，結(jié)合超聲波測試混凝土波速，根據(jù)實測波速和回彈值綜合推定混凝土強度，可以一定程度上提高測試可靠性。
3.1 定義
超聲回彈綜合法：根據(jù)實測聲速值和回彈值綜合推定混凝土強度的方法。本方法采用的超聲波換能器頻率為50~100kHz，回彈儀沖擊能量為2.207J。
3.2 現(xiàn)場測試與聲速計算
關(guān)于回彈法的現(xiàn)場測試，參考2.2的描述，不過這里不需要再測試碳化深度值。
回彈法測試結(jié)束后，在同一測區(qū)進(jìn)行超聲測試，超聲測試應(yīng)滿足以下要求：
每一測區(qū)布置3個測點；
優(yōu)先采用對測或角測，當(dāng)結(jié)構(gòu)不具備條件時，可采用單面平測；
測試時換能器應(yīng)通過耦合劑與混凝土測試面良好耦合。
混凝土中超聲波波速按如下公式計算：
v：測區(qū)中混凝土聲速代表值（km/s）；
li：第i個測點的超聲測距；
ti：第i個測點的聲時讀數(shù)；
t0：聲時初讀數(shù)。
當(dāng)在混凝土澆筑的頂面或底面測試時，還應(yīng)該對聲速代表值進(jìn)行修正：
va=β·v
va：修正后的混凝土聲速代表值（km/s）；
β：超聲波測試面聲速修正系數(shù)，在混凝土澆筑的頂面和底面之間對測或斜測時，β=1.034。
3.3 混凝土強度推定
與回彈法類似，超聲回彈綜合法也是將實測并修正后的回彈值、修正值帶入相應(yīng)的測強曲線，得到混凝土抗壓強度換算值。測強曲線的使用順序與回彈法一樣，專用測強曲線＞地區(qū)測強曲線＞統(tǒng)一測強曲線。如采用全國統(tǒng)一測強曲線，可按下式計算，也可以查表得到混凝土強度換算值。
1.當(dāng)粗骨料為卵石時：
2.當(dāng)粗骨料為碎石時：
fccu,i：第i個測區(qū)混凝土抗壓強度換算值（MPa）
超聲回彈綜合法測區(qū)混凝土強度換算表(CECS 02-2005，部分)
超聲回彈綜合法的混凝土強度推定值的確定方法則與回彈法完全一致：
1.當(dāng)構(gòu)件測區(qū)數(shù)量少于10個時，按下式確定：
fccu,min：構(gòu)件中最小的測區(qū)混凝土強度換算值。
2.當(dāng)構(gòu)件測區(qū)強度值中出現(xiàn)小于10MPa時，按下式確定：
fcu,e＜10MPa
3.當(dāng)構(gòu)件測區(qū)數(shù)量不少于10個時，還應(yīng)先計算測區(qū)混凝土強度換算值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差：
mfccu：測區(qū)混凝土強度換算值的平均值（MPa）；
n：構(gòu)件測區(qū)數(shù)；
Sfccu：測區(qū)混凝土強度換算值的標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。
混凝土強度推定值按下式確定：
04 鉆芯法
鉆芯法是采用鉆芯機在混凝土構(gòu)件上鉆取芯樣，加工后在實驗室壓力機上進(jìn)行抗壓強度檢測，屬于直接獲取混凝土抗壓強度的檢測方法。
4.1 定義
鉆芯法：從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中鉆取圓柱狀試件，得到在檢測齡期混凝土強度的方法。
芯樣試件抗壓強度值：由芯樣試件得到相當(dāng)于邊長150mm立方體試件的混凝土抗壓強度。
4.2 芯樣的鉆取與加工
芯樣宜在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的下列部位鉆取：
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結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力較小的部位；
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混凝土強度具有代表性的部位；
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便于鉆芯機安裝與操作的部位；
-
宜采用鋼筋探測儀測試或局部剔鑿的方法避開主筋、預(yù)埋件和管線。
抗壓芯樣試件的高徑比（H/d）宜為1，芯樣內(nèi)不宜含有鋼筋，也可有一根直徑不大于10mm的鋼筋，且鋼筋應(yīng)與芯樣軸線垂直，并離開端面10mm以上。
抗壓芯樣試件宜使用直徑為100mm的芯樣，且其直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍；也可采用小直徑芯樣，但其直徑不應(yīng)小于70mm且不得小于骨料最大粒徑的2倍。
4.3 芯樣抗壓強度的確定
芯樣抗壓強度按下式計算：
fcu,cor：芯樣試件抗壓強度值（MPa），精確到0,1MPa；
Fc：芯樣試件抗壓試驗的破壞荷載（N）；
Ac：芯樣試件抗壓截面面積（mm2）；
βc：芯樣試件強度換算系數(shù)，取1.0，當(dāng)有可靠試驗依據(jù)時，也可通過試驗確定。
計算檢測批混凝土抗壓強度推定值時，最小樣本量不宜小于15個，并按如下方法確定：
1.檢測批混凝土抗壓強度推定值應(yīng)計算推定區(qū)間，推定區(qū)間上限值和下限值按下列公式計算：
fcu,cor,m：芯樣試件抗壓強度平均值（MPa）,精確到0.1MPa；
fcu,cor,i：單個芯樣試件抗壓強度值（MPa）,精確到0.1MPa；
fcu,e1：混凝土抗壓強度上限值（MPa）,精確到0.1MPa；
fcu,e2：混凝土抗壓強度下限值（MPa）,精確到0.1MPa；
k1，k2：推定區(qū)間上限值系數(shù)和下限值系數(shù)，查表得到（JGJ/T384-2016，附錄A）；
Scu：芯樣試件抗壓強度樣本標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）,精確到0.1MPa
2.fcu,e1和fcu,e2所構(gòu)成的推定區(qū)間的置信度宜為0.9，fcu,e1與fcu,e2之差不宜大于5.0MPa和0.10fcu,cor,m兩者的較大值；
3.fcu,e1與fcu,e2之差大于5.0MPa和0.10fcu,cor,m兩者的較大值時，可適當(dāng)增加樣本容量，或重新劃分檢測批，直至滿足要求。
4.當(dāng)無法滿足以上要求時，不宜進(jìn)行批量推定；
5.宜取作為檢測批混凝土強度的推定值。
05 拔出法
拔出法檢測混凝土強度主要用于既有結(jié)構(gòu)或在建結(jié)構(gòu)的混凝土強度值的檢測與推定，通常適用于抗壓強度10~80MPa的混凝土結(jié)構(gòu)。
拔出法測試儀
5.1 定義
拔出法：通過拉拔安裝在混凝土中的錨固件，測定極限拔出力，并根據(jù)預(yù)先建立的極限拔出力與混凝土抗壓強度之間的相關(guān)關(guān)系推定混凝土抗壓強度的檢測方法。拔出法包括后裝拔出法和預(yù)埋拔出法。
后裝拔出法：在已硬化的混凝土表面鉆孔、磨槽、嵌入錨固件并安裝拔出儀進(jìn)行拔出法檢測，測定極限拔出力，并根據(jù)預(yù)先建立的極限拔出力與混凝土抗壓強度之間的相關(guān)關(guān)系推定混凝土抗壓強度的檢測方法。
預(yù)埋拔出法：對預(yù)先埋置在混凝土中的錨盤進(jìn)行拉拔，測定極限拔出力，并根據(jù)預(yù)先建立的極限拔出力與混凝土抗壓強度之間的相關(guān)關(guān)系推定混凝土抗壓強度的檢測方法。
5.2 拔出試驗
拔出法試驗設(shè)備分為圓環(huán)式和三點式拔出儀，預(yù)埋拔出法應(yīng)采用圓環(huán)式拔出儀，粗骨料最大粒徑不大于40mm時也應(yīng)優(yōu)先采用圓環(huán)式拔出儀。
拔出法測點布置應(yīng)符合以下要求：
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如按單個構(gòu)件檢測，應(yīng)在構(gòu)件上均勻布置3個測點；
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如按批抽樣檢測時，每個構(gòu)件宜布置1個測點，且最小樣本容量不宜少于15個；
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測點宜布置在構(gòu)件混凝土成型的側(cè)面，如不具備條件，可布置在混凝土澆筑面；
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在構(gòu)件的受力較大及薄弱部位應(yīng)布置測點，相鄰兩測點的間距不應(yīng)小于 250mm；當(dāng)采用圓環(huán)式拔出儀時，測點距構(gòu)件邊緣不應(yīng)小于 100mm；當(dāng)采用三點式拔出儀時，測點距構(gòu)件邊緣不應(yīng)小于 150mm；測試部位的混凝土厚度不宜小于 80mm；
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應(yīng)避開接縫、蜂窩、麻面部位以及鋼筋和預(yù)埋件。
測試時，拔出力應(yīng)連續(xù)均勻，其速度控制在0.5~1.0kN/s。拔出力應(yīng)施加至混凝土破壞，測力顯示器讀數(shù)不再增加為止。測試過程中應(yīng)采取有效措施，防止拔出設(shè)備脫落摔壞或傷人。
5.3 混凝土強度換算及推定
5.3.1 混凝土強度換算值可按下列公式計算：
后裝拔出法（圓環(huán)式）
后裝拔出法（三點式）
預(yù)埋拔出法（圓環(huán)式）
fccu：混凝土強度換算值（MPa），精確到0.1MPa；
F：拔出力代表值（kN），精確到0.1kN。
當(dāng)有專用測強曲線或地方測強曲線時，應(yīng)優(yōu)先采用專用測強曲線或地方測強曲線計算。
5.3.2 單個構(gòu)件混凝土強度推定
單個構(gòu)件混凝土強度的推定，主要是拔出力代表值的確定，當(dāng)構(gòu)件的3個拔出力中最大值和最小值與中間值之差的絕對值小于中間值的15%時，取最小值作為該構(gòu)件拔出力的代表值。
當(dāng)不滿足上一條時，需在最小拔出力點附近加測兩個點，然后將這兩個點的拔出力與最小拔出力一起取平均值，再與前一次的拔出力中間值比較，取兩者小值作為該構(gòu)件拔出力代表值。
確定了拔出力代表值后，帶入上述公式計算強度換算值，并取換算值為單個構(gòu)件強度推定值：
5.3.2 批抽檢構(gòu)件混凝土強度推定
首先將抽檢的每個拔出力作為代表值，根據(jù)不同方法帶入相應(yīng)公式，計算出混凝土強度換算值fccu，然后按下列公式計算混凝土強度推定值fcu,e：
fcu,e：混凝土強度推定值；
n：批抽檢構(gòu)件的測點總數(shù)；
fccu,i：第i個測點的混凝土強度換算值；
mfccu：混凝土強度換算值的平均值（MPa）；
Sfccu：檢測批構(gòu)件混凝土強度換算值的標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。
當(dāng)全部測點的強度標(biāo)準(zhǔn)差或變異系數(shù)出現(xiàn)下列情況時，該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個構(gòu)件進(jìn)行檢測：
當(dāng)混凝土強度換算值的平均值不大于25MPa時，Sfccu大于4.5MPa；
當(dāng)混凝土強度換算值的平均值大于25MPa且不大于50MPa時，Sfccu大于5.5MPa；
當(dāng)混凝土強度換算值平均值大于50MPa時，變異系數(shù)δ大于0.1。變異系數(shù)δ用下式計算：
以上即為目前常用的幾種混凝土強度測試方法的簡單介紹，幾種方法各有優(yōu)缺點，在現(xiàn)實工程中，往往多種方法結(jié)合應(yīng)用，相互補充，相互驗證，以最經(jīng)濟、準(zhǔn)確的方式獲取混凝土抗壓強度信息。
參考文獻(xiàn)：
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