第六节　混凝土的强度评定

混凝土因为具有抗压强度高、整体性强、主要原材料价格便宜等优点，广泛应用于建筑工程建设中。目前民用住宅也较多地采用框架钢筋混凝土结构。混凝土强度是否达到设计要求直接关系到建筑物的工程质量。因此对混凝土强度的评定必须是一项科学、严谨、细致、规范的工作。

一、混凝土质量的波动规律

在混凝土工程的施工过程中，既要力求做到保证混凝土达到设计要求的性能，又要做到保持其质量的稳定性。但是，在实际的工程施工中，因原材料、施工条件和试验条件等许多复杂因素的影响，必然造成混凝土质量产生波动。引起质量波动的因素很多，归纳起来主要有正常因素和异常因素2个方面。

（1）正常因素　正常因素是指混凝土施工中不可避免的正常变化因素，如粗骨料和细骨料的质量波动，配制称量产生的微小误差，操作人员技术上的微小差异等。以上这些因素是不可避免、不易克服的因素。受正常因素的影响而引起的质量波动属于正常的波动，这种波动往往在质量误差允许范围内。

（2）异常因素　异常因素是指混凝土在施工过程中出现的不正常情况，如配制混凝土时随意改变水灰比，混凝土采用体积法计量造成配合比例较大误差，原材料质量与标准相差太大等。这些因素对混凝土的质量影响很大，只要认真对待是可以避免的因素。受异常因素的影响而引起的质量波动，属于一种非正常波动。

进行混凝土质量控制的目的主要在于发现和排除异常因素，使混凝土质量波动呈正常波动状态，在施工规范或工程验收标准的允许范围内。

二、混凝土的生产控制

在混凝土工程施工过程中的生产控制主要包括混凝土原材料质量控制、混凝土配合比的控制和混凝土施工工艺控制3个方面。

1.混凝土原材料质量控制

组成混凝土的原材料水泥、水、砂和石子等，必须通过质量检验，符合国家或有关部门的现行标准的规定，达到混凝土用原材料的质量要求，否则不得用于工程。各种原材料应逐批检查出厂合格证和检验报告，为了防止市场供应混乱而产生混料及错批，或为防止由于时间效应而引起质量变化，材料在正式使用前应进行质量复检。

2.混凝土配合比的控制

混凝土的配合比是通过设计计算和试配确定的，在进行配制混凝土的过程中，应严格按照规定的配合比进行配料，一般不得随意改变配合比。配合比设计和计算，是以干燥状态的骨料为基准的，因此，在施工现场要经常测定骨料的含水率，如果出现含水率有变化时，应及时调整混凝土的施工配合比。

3.混凝土施工工艺控制

严格进行混凝土施工工艺的质量控制，是确保混凝土质量的关键。因此，在混凝土施工过程中，应从以下几个方面进行控制。

（1）混凝土拌和时应准确控制各种原材料的称量，水泥和水的称量误差应控制在2％以内，细骨料和粗骨料的称量误差应控制在3％以内，拌和时间应控制在1～2.5min。

（2）在混凝土的运输中，为了防止出现离析、泌水等不良现象，应尽量减少混凝土的转运次数，缩短运输时间，采取正确的装料和卸料措施。

（3）在进行混凝土浇筑时，应采取正确的入仓方法，限制自由卸料高度，防止出现分层；对浇筑的每层混凝土，应按顺序进行振捣，严格防止出现漏振。

（4）混凝土浇筑振捣完毕后，必须在一定的时间内进行养护，养护中保持必要的温度和湿度，保证水泥正常凝结硬化，从而确保混凝土的强度和防止发生干缩裂缝。

三、混凝土的合格性控制

根据《混凝土及预制混凝土构件质量控制规程》（CECS 40-92）中的要求，混凝土的合格性控制主要是指在正常连续生产的情况下，采用随机抽取试样进行混凝土抗压强度的测试或检验其他技术指标，用数理统计方法来评定混凝土的质量。混凝土的质量波动直接反映在强度上，通过对混凝土强度的合格性控制，就能基本上控制住整个混凝土工程的质量。

数理统计方法可用算术平均值、标准差、变异系数和保证率等参数来综合评定混凝土质量，下面以混凝土强度为例来说明数理统计方法的基本概念和方法。

（一）混凝土强度评定数理统计方法

1.混凝土强度平均值

对同一批混凝土，在某一统计期内连续取样制作几何试样（每组3块），测得各组试件的立方体抗压强度代表值分别为f_cu，1、f_cu，2、f_cu，3、…、f_cu，n，求其算术平均值即得到混凝土强度平均值：

　　 （3-18） 　　

式中，为混凝土强度平均值，MPa；n为混凝土试样的试验组数；f_cu，i为第i组试件立方体抗压强度代表值，MPa。

混凝土强度平均值仅反映混凝土总体强度的平均值，并不能说明混凝土强度的波动情况。能直接反映强度波动情况的是标准差和变异系数。

2.混凝土强度标准差

混凝土强度标准差（σ）又称均方差，是强度分布曲线上拐点距强度平均值之间的距离。混凝土强度标准差（σ）越大，说明混凝土强度的离散程度越大，混凝土的质量越不稳定。标准差可用式（3-19）计算：

　　 （3-19） 　　

3.混凝土强度变异系数

混凝土强度变异系数（C_v），可根据计算求得的强度平均值和标准差，用式（3-20）计算：

　　 （3-20） 　　

混凝土强度变异系数（C_v）值越小，说明混凝土的质量越稳定，混凝土生产的质量水平越高。

4.混凝土强度保证率

混凝土强度保证率（P）是指混凝土强度总体分布中大于设计强度等级的概率，一般呈正态分布，常用强度分布曲线上的阴影部分来表示，如图3-4所示。

混凝土强度保证率（P）的计算方法如下：根据混凝土的强度等级f_cu，k、混凝土平均强度、混凝土强度标准差σ或变异系数C_v，用式（3-21）计算概率度t。

　　 （3-21） 　　

根据计算出的概率度t值，可由表3-8查得混凝土强度保证率（P）。

根据以上数值，按表3-9可确定混凝土的生产质量水平。

（二）混凝土强度的评定等级

1.统计方法评定

（1）采用统计方法评定时，应按下列规定进行：当连续生产的混凝土，生产条件在较长时间内保持一致，且同一品种、同一强度等级混凝土的强度变异性保持稳定时，应按《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010）的规定进行评定。其他情况应按《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010）第5.1.3条的规定进行评定。

（2）一个检验批的样本容量应为连续的3组试件，其强度应同时符合下列规定：

m_fcu≥f_cu，k+0.7σ₀　　（3-22）

f_cu，min≥f_cu，k-0.7σ₀　　（3-23）

检验批混凝土立方体抗压强度的标准差应按下式计算：

　　 （3-24） 　　

当混凝土强度等级不高于C20时，其强度的最小值应满足下式要求：

f_cu，min≥0.85f_cu，k　　（3-25）

当混凝土强度等级高于C20时，其强度的最小值应满足下列要求：

f_cu，min≥0.90f_cu，k　　（3-26）

式中，为同一检验批混凝土立方体抗压强度的平均值，N/mm²，精确到0.1N/mm²；f_cu，k为混凝土立方体抗压强度标准值，N/mm²，精确到0.1N/mm²；σ_o为检验批混凝土立方体抗压强度的标准差，N/mm²，精确到0.01N/mm²；当检验批混凝土强度标准差σ_o计算值小于2.0N/mm²时，应取2.5N/mm²；f_cu，i为前一个检验期内同一品种、同一强度等级的第i组混凝土试件的立方体抗压强度代表值，N/mm²，精确到0.1N/mm²；该检验期不应少于60d，也不得大于90d；n为前一检验期内的样本容量，在该期间内样本容量不应少于45；f_cu，min为同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值，N/mm²，精确到0.1N/mm²。

（3）当样本容量不少于10组时，其强度应同时满足下列要求：

　　 （3-27） 　　

f_cu，min≥λ₁·f_cu，k　　（3-28）

同一检验批混凝土立方体抗压强度的标准差应按下式计算：

　　 （3-29） 　　

式中，为同一检验批混凝土立方体抗压强度的标准差，N/mm²，精确到0.01N/mm²；当检验批混凝土强度标准差计算值小于2.5N/mm²时，应取2.5N/mm²；λ₁、λ₂为合格评定系数，按表3-10取用；n为本检验期内的样本容量。

2.非统计方法评定

（1）当用于评定的样本容量小于10组时，应采用非统计方法评定混凝土强度。

（2）按非统计方法评定混凝土强度时，其强度应同时符合下列规定：

　　 （3-30） 　　

f_cu，min≥λ₄·f_cu，k　　（3-31）

式中，λ₃、λ₄为合格评定系数，应按表3-11取用。

3.混凝土强度的合格性评定

（1）当检验结果满足“统计方法评定”中第2条或第3条或“非统计方法评定”第2条的规定时，则该批混凝土强度应评定为合格；当不能满足上述规定时，该批混凝土强度应评定为不合格。

（2）对评定为不合格批的混凝土，可按国家现行的有关标准进行处理。

通常对于评定为不合格的混凝土结构或构件，应当进行实体鉴定，经实体鉴定仍未达到设计要求的结构或构件，必须及时进行处理，确保混凝土强度满足设计要求。

当对混凝土试件强度的代表性有怀疑时，可采用从结构或构件中钻取试件的方法，或采用非破损（如回弹法、超声法）检验方法，按有关标准的规定对结构或构件混凝土的强度进行评定。

混凝土强度的评定是一项非常严肃的工作，不仅关系到混凝土结构或构件的使用功能和耐久性，而且还关系到人民的生命财产安全，必须按国家的有关标准进行。