5抗壓強度試驗
5.0.1說明了本方法適用于混凝土立方體抗壓強度試驗,。圓柱體抗壓強度試驗見附錄B,。
5.0.2說明了試件尺寸應(yīng)符合的規(guī)定。
5.0.3本條規(guī)定了試驗所需的儀器設(shè)備及應(yīng)滿足的要求,。
1規(guī)定了壓力試驗機的技術(shù)要求,。
1）從壓力試驗機廠家調(diào)查了解得知，隨著壓力試驗機生產(chǎn)技術(shù)的提高,，試件破壞荷載超出全量程20%~80%范圍時,，目前很多壓力試驗機的示值相對誤差、加荷速率等也可滿足相應(yīng)要求,。因此本次修訂與原標準相比,，試件破壞荷載量程范圍規(guī)定由“應(yīng)”修訂為“宜”，如果破壞荷載超出了全量程的20%~80%范圍時,，在滿足示值相對誤差,、加荷速率等相關(guān)要求的前提下，可使用的低荷載和大荷載可根據(jù)壓力試驗機測量傳感器計量檢定結(jié)果確定,。
2）目前在測量領(lǐng)域,，精度的說法已不提倡使用，在《液壓式萬能試驗機》GB/T 3159中用示值相對誤差表示,。
3）規(guī)定了壓力試驗機應(yīng)具有加荷速度顯示裝置或加荷速度控制裝置,，是為了便于操作人員可按本標準要求控制加荷速度。
4）對試驗機上,、下承壓板的平面度公差,、平行度公差、表面硬度,、粗糙度進行了規(guī)定,。
5）規(guī)定了壓力試驗機應(yīng)具有有效期內(nèi)的計量檢定證書，是為了保持各個不同試驗室中的試驗儀器設(shè)備性能指標的一致性,，其鑒定周期為一年,。
2老的壓力試驗機,，由于多年使用，上下壓板有磨損現(xiàn)象,，特別是壓板的中心,，由于壓試件處磨成凹狀。其平整度嚴重影響對壓板平整度要對較高的高強混凝土的抗壓強度,。為提高高強混凝土抗壓強度試驗的精度,，避免試驗誤差，在強度等級不小于C60的抗壓強度試驗時,，如壓力試驗機上,、下承壓板不符合要求時，必須使用鋼墊板,。墊鋼墊板后高強混凝土試件的抗壓強度顯著提高,，其原因是高強混凝土試件對鋼墊板的承壓面要求較高，包括對平整度,、硬度的要求,。
3 規(guī)定了試件周圍應(yīng)設(shè)置防崩裂網(wǎng)罩，以免高強混凝土試件在破壞時突然崩裂射出的試件碎塊傷人,。
5.0.4本條規(guī)定了立方體抗壓強度試驗的試驗步驟,。
1原標準規(guī)定試件從養(yǎng)護地點取出后應(yīng)及時進行試驗，國外標準《Testing of concrete—Part 4:Strength of hardened concrete》ISO1920-4-2005和《Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens》ASTM C39-2014均規(guī)定試件從養(yǎng)護地點取出后應(yīng)采取措施保持試件濕潤,，試件應(yīng)在濕潤狀態(tài)下進行試驗,。試件在濕潤和干燥狀態(tài)對抗壓強度結(jié)果有一定影響，本次修訂后要求在條件許可時,，應(yīng)采用濕毛巾覆蓋試件,，保持試件潮濕狀態(tài),。
3試件應(yīng)避免偏心受壓,，受壓偏心對試件抗壓強度影響較大,，導致試驗結(jié)果不準確。
5原標準對加荷速度的規(guī)定為：混凝土強度等級<C30時,，加荷速度取每秒鐘0.3~0.5MPa,；混凝土強度等級≥C30且<C60時，取每秒鐘0.5~0.8MPa,；混凝土強度等級≥C60時,，取每秒鐘0.8~1.0MPa。國外相關(guān)標準為：《Testing of concrete—Part 4:Strength of hardened concrete》ISO 1920-4-2005規(guī)定加荷速度為（0.15～1.0）MPa/s,；《Testing hardened concrete - Part 3: Compressive strength of test specimens》BS EN 12390-3-2009加荷速度由原來（0.2～1.0）MPa/s修訂為（0.6±0.2）MPa/s,；《Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens》ASTM C39-2014規(guī)定加荷速度為（0.25±0.05）MPa/s（圓柱體試件）；《Method of test for compressive strength of concrete》JIS A1108-2006加荷速度為（0.6±0.4）MPa/s（圓柱體試件）,。一方面國內(nèi)外標準對加荷速度規(guī)定不同,，另一方面國內(nèi)有部分單位反映目前抗壓強度試驗工作量很大，如果加荷速度偏小,，試驗時間很長,。因此編制組組織幾家單位進行了不同加荷速度對試件抗壓強度結(jié)果影響的平行試驗研究，試驗要求：①同一強度等級采用不同速率對比的試件,，必須采用同一盤混凝土拌合物成對成型,，在振動臺上必須成對同時成型振搗；②養(yǎng)護必須在相對濕度95%以上環(huán)境的標準養(yǎng)護室養(yǎng)護,；③試件在濕潤狀態(tài)下進行試驗,；④壓力試驗機均采用數(shù)控恒定速率壓力試驗機。現(xiàn)列出部分單位的試驗研究結(jié)果如下,，其中中國建筑科學研究院的試驗結(jié)果如表3所示,。
表3 不同加荷速度對試件抗壓強度結(jié)果的影響（中國建筑科學研究院試驗結(jié)果）
設(shè)計強度等級 | 加荷速度/MPa/s | 28d抗壓強度（MPa） |
組 | 第二組 | 第三組 | 第四組 | 均值 |
C25 | 0.4 | 34.8 | 34.0 | 36.0 | 36.4 | 36.5 | 33.3 | 36.2 | 33.6 | 35.5 | 35.6 | 35.4 | 35.9 | 35.3 |
0.6 | 37.5 | 36.4 | 37.5 | 35.6 | 34.8 | 37.3 | 37.5 | 36.8 | 37.4 | 35.6 | 35.8 | 33.4 | 36.3 |
0.9 | 37.9 | 37.2 | 36.3 | 37.6 | 37.1 | 38.0 | 36.4 | 37.7 | 37.9 | 36.7 | 36.5 | 37.8 | 37.3 |
C30 | 0.6 | 40.2 | 40.3 | 40.5 | 36.9 | 38.3 | 37.7 | 37.3 | 41.2 | 38.1 | 37.1 | 39.0 | 38.8 | 38.8 |
0.9 | 41.1 | 41.5 | 38.5 | 40.0 | 38.9 | 39.5 | 38.6 | 38.8 | 38.4 | 34.9 | 35.4 | 36.3 | 38.5 |
C a25 | 0.6 | 33.1 | 33.6 | 33.6 | 33.7 | 32.1 | 33.1 | 34.9 | 33.3 | 35.4 | 36.1 | 34.6 | 34.5 | 34.0 |
0.9 | 34.5 | 32.7 | 29.5 | 36.1 | 34.8 | 35.0 | 35.4 | 35.6 | 36.8 | 33.9 | 36.5 | 33.2 | 34.5 |
C45 | 0.8 | 54.6 | 60.6 | 54.6 | 57.5 | 61.3 | 56.0 | 58.3 | 60.1 | 54.5 | 58.8 | 56.2 | 57.3 | 57.5 |
1.0 | 58.1 | 55.8 | 57.1 | 58.4 | 58.0 | 54.8 | 57.5 | 59.1 | 57.7 | 59.9 | 58.0 | 59.2 | 57.8 |
C70 | 0.8 | 76.0 | 86.1 | 89.4 | 87.9 | 88.7 | 86.5 | 84.4 | 86.0 | 80.9 | 86.0 | 82.5 | 82.7 | 84.8 |
1.0 | 83.8 | 85.4 | 84.6 | 85.8 | 81.3 | 81.5 | 78.5 | 84.8 | 85.0 | 86.9 | 76.2 | 81.8 | 83.0 |
注：1Ca25為引氣混凝土，含氣量為4.8%,；
2試件尺寸為100mm×100mm×100mm,。
福建省建筑科學研究院的試驗結(jié)果如表4所示。
表4 不同加荷速度下混凝土抗壓強度結(jié)果的影響（福建省建筑科學研究院試驗結(jié)果）
編號 | 速率 | 單塊抗壓強度（MPa） |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 均值 |
C10 | 0.4 | 15.3 | 16.2 | 14.8 | 15.5 | 14.9 | 15.3 | 15.8 | 16.2 | 16.2 | 14.7 | 15.1 | 15.7 | 15.5 |
0.6 | 15.8 | 16.2 | 16.2 | 15.7 | 15.6 | 14.9 | 13.3 | 14.8 | 16.4 | 16.4 | 16.0 | 14.5 | 15.5 |
0.9 | 13.1 | 13.7 | 13.5 | 12.9 | 13.4 | 16.2 | 13.8 | 17.2 | 13.5 | 13.3 | 15.0 | 15.9 | 14.3 |
C25 | 0.6 | 34.2 | 32.7 | 33.7 | 33.6 | 34.2 | 35.5 | 31.6 | 31.0 | 28.8 | 28.4 | 30.6 | 29.9 | 32.0 |
0.9 | 31.4 | 31.5 | 29.9 | 30.7 | 32.2 | 29.6 | 31.5 | 32.0 | 30.4 | 29.9 | 31.7 | 31.3 | 31.0 |
C60 | 0.9 | 67.9 | 73.2 | 74.8 | 76.2 | 64.7 | 69.4 | 66.3 | 68.3 | 67.3 | 66.9 | 70.0 | 69.4 | 69.5 |
1.1 | 65.2 | 71.4 | 75.0 | 71.7 | 69.2 | 71.0 | 72.2 | 72.0 | 73.7 | 69.6 | 70.4 | 70.9 | 71.0 |
注：試件尺寸為100mm×100mm×100mm,。
臺州市建設(shè)工程檢測行業(yè)協(xié)會的試驗結(jié)果如表5所示,。
表5 不同加荷速度下混凝土抗壓強度結(jié)果的影響（臺州市建設(shè)工程檢測行業(yè)協(xié)會試驗結(jié)果）
編號 | 速率 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 均值 |
C15-1 | 0.4 | 21.4 | 22.0 | 20.9 | 23.8 | 23.2 | 22.2 | 21.1 | 20.9 | 21.7 | 22.8 | 22.0 | 22.2 | 22.0 |
0.6 | 21.9 | 21.2 | 21.8 | 23.4 | 23.2 | 23.8 | 21.1 | 21.3 | 21.8 | 23.7 | 20.1 | 22.8 | 22.2 |
0.9 | 21.5 | 21.7 | 22.0 | 22.1 | 22.9 | 22.2 | 20.4 | 21.1 | 21.2 | 21.0 | 21.7 | 22.7 | 21.7 |
C15-2 | 0.4 | 23.9 | 22.3 | 22.8 | 22.9 | 22.7 | 23.0 | 23.3 | 25.0 | 25.0 | 24.6 | 24.4 | 24.6 | 23.7 |
0.6 | 23.8 | 23.4 | 22.0 | 22.9 | 24.0 | 21.4 | 23.6 | 23.4 | 24.0 | 25.4 | 25.6 | 25.2 | 23.7 |
0.9 | 21.4 | 22.2 | 23.5 | 22.0 | 22.9 | 20.6 | 23.6 | 23.0 | 24.2 | 26.1 | 25.6 | 25.2 | 23.4 |
C20 | 0.4 | 29.2 | 30.3 | 32.0 | 32.4 | 31.3 | 29.7 | 31.0 | 29.5 | 30.4 | 30.4 | 29.3 | 31.9 | 30.6 |
0.6 | 27.2 | 30.9 | 28.3 | 31.0 | 30.1 | 31.6 | 29.8 | 30.8 | 30.9 | 30.3 | 30.5 | 30.2 | 30.1 |
0.9 | 32.7 | 29.0 | 30.6 | 33.1 | 31.1 | 31.4 | 31.2 | 31.2 | 27.9 | 30.8 | 31.4 | - | 30.9 |
C30 | 0.6 | - | 34.5 | 35.2 | 41.9 | 41.7 | 39.1 | 38.9 | 42.0 | 40.2 | 39.8 | 40.5 | 42.8 | 39.7 |
0.9 | 38.2 | 38.6 | 38.7 | 40.9 | 42.9 | 42.5 | 42.2 | 41.4 | 41.2 | 41.2 | 38.6 | 39.9 | 40.5 |
C60 | 0.9 | 68.2 | 66.2 | 73.1 | 71.3 | 64.3 | 75.4 | - | - | - | 67.8 | 67.0 | 71.4 | 69.4 |
1.1 | 70.9 | 63.5 | 73.6 | 66.8 | 61.0 | 70.0 | - | - | - | 67.4 | 72.6 | 71.4 | 68.6 |
C75 | 0.9 | 96.6 | 87.5 | 92.3 | 90.8 | 84.8 | 87.0 | 86.8 | 88.9 | 87.1 | 81.3 | 79.9 | 78.7 | 86.8 |
1.1 | 85.6 | 83.6 | 84.3 | 91.0 | 84.6 | 86.2 | 87.6 | 85.3 | 79.6 | 83.3 | 82.1 | 88.5 | 85.1 |
注：試件尺寸為150mm×150mm×150mm。
表3~表5的試驗結(jié)果表明,，在上述加荷速度范圍內(nèi),，不同加荷速度對不同強度等級混凝土的抗壓強度試驗結(jié)果影響較小，本次修訂時,，考慮到標準的延續(xù)性,，加荷速度仍然應(yīng)在0.3MPa~1.0MPa范圍內(nèi)選取，對不同強度混凝土的加荷速度仍然做了區(qū)分,，但是對選取加荷速度的用詞改為“宜”,，考慮到不同強度等級混凝土在不同齡期時強度不同，因此不再以強度等級進行區(qū)分,，而是以強度進行區(qū)分,。
6新型壓力試驗機多為數(shù)控恒定速率壓力試驗機，當試件破壞時,，壓力機會自動停止油門工作,。《Testing of concrete—Part 4:Strength of hardened concrete》ISO 1920-4-2005、《Testing hardened concrete - Part 3: Compressive strength of test specimens》BS EN 12390-3-2009,、《Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens》ASTM C39-2014給出了符合要求和不符合要求的試件失效開裂形式,，其中ASTM C39-2014給出了圓柱形試件的失效開裂形式，ISO1920-4-2005,、BS EN 12390-3-2009給出了立方體試件的失效開裂形式,，如圖1和圖2所示,。編制組進行了不同強度等級（C20~C100）和不同尺寸（100mm和150mm立方體）混凝土試件破壞形式的統(tǒng)計分析，中國建筑科學研究院的統(tǒng)計結(jié)果表明,，采用數(shù)控恒定速率壓力試驗機時出現(xiàn)圖1符合要求的失效開裂形式b和c的概率很小,，162塊混凝土試件中分別出現(xiàn)了1塊圖1中b和c具有明顯環(huán)箍效應(yīng)特征的開裂形式，主要原因是由于當試件破壞時,，數(shù)控恒定速率壓力試驗機會自動卸載,，試件一旦破壞還沒有*崩裂壓力機就卸載了。其他試件在非偏心正常受壓情況下,，由于試件裂縫擴展后試件掉塊等原因,，試件破壞形態(tài)并非如圖a）所示，即圖1中的三個示圖并不能*涵蓋符合要求的試件失效開裂形態(tài),。但是從試驗數(shù)據(jù)分析的有效性判斷角度考慮,，國外相關(guān)標準列出的試件破壞形態(tài)圖示仍具有一定的參考意義，此次修訂中,，在條文說明列出BS EN 12390-3-2009的試件失效開裂形態(tài)如圖1和圖2所示,，供實際試驗中參考。
圖1 符合要求的試件失效開裂形態(tài)示例
圖2 不符合要求的試件失效開裂形式
C80強度等級100mm立方體 C90強度等級150立方體
5.0.5本條規(guī)定了立方體抗壓強度試驗的計算方法和如何確定立方體抗壓強度值,。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展和工程建設(shè)的需要,，高強混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，由于邊長100mm的立方體試件制作便利,，對壓力機噸位要求較低等,，廣大工程建設(shè)單位和檢測單位等迫切希望標準規(guī)范能給出高強混凝土明確尺寸換算系數(shù)，以便利用非標準試件（邊長100mm的立方體）來換算出標準試件（邊長150mm的立方體）的標準值,；近年來礦物摻合料和聚羧酸減水劑技術(shù)的大力推廣和應(yīng)用,，中低強度等級混凝土配合比設(shè)計基本原則由以前的高水膠比、低摻量摻合料發(fā)展為低水膠比,、大摻量摻合料,，需要驗證這些技術(shù)方向的變化是否對原標準規(guī)定的中低強度等級混凝土尺寸換算系數(shù)造成一定的影響。因此,，本次修訂編制組組織全國多家單位對強度等級為C20~C100邊長為150mm和100mm的立方體試件之間的尺寸換算系數(shù)開展平行試驗研究,，參加試驗的單位有中國建筑科學研究院、中國建筑材料科學研究總院,、上海市建筑科學研究院,、華潤水泥技術(shù)研發(fā)有限公司、北京金隅股份有限公司,、臺州市建筑工程檢測行業(yè)協(xié)會,、上海建工材料工程有限公司等單位，試驗量近千組。
對比分析各家試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),，各家得出的尺寸換算系數(shù)及規(guī)律趨勢不盡相同,，對于高強混凝土的尺寸換算系數(shù)難以統(tǒng)一，因此本次修訂時,，對于混凝土強度等級小于C60時,，尺寸換算系數(shù)仍按原標準采用0.95，對于高強混凝土的尺寸換算系數(shù)仍不再進行規(guī)定,。中國建筑科學研究院的數(shù)據(jù)（如表6、表7所示）表明,，高強混凝土邊長為100mm的立方體試件的標準差σ和離散系數(shù)Cν均大于邊長為150mm的立方體試件,，本次修訂對于高強混凝土仍宜采用標準試件試驗，采用非標準時,，尺寸換算系數(shù)應(yīng)有試驗確定,，確定高強混凝土100mm立方體試件的尺寸換算系數(shù)試驗的要點如下：
1試模必須符合《混凝土試模》JG 237中技術(shù)要求的規(guī)定,，宜采用鑄鐵或鑄鋼試模,。
2在同一振動臺上必須成對成型150mm立方體和100mm立方體試件，還應(yīng)防止過振,；成型后應(yīng)立即在試模上蓋上塑料布,。
3養(yǎng)護必須在相對濕度95%以上環(huán)境（或為霧室）的標準養(yǎng)護室或在氫氧化鈣飽和溶液中養(yǎng)護。
4每塊試件壓力試驗時,，上壓板與試件或鋼墊板必須擦拭干凈,，球座必須調(diào)整平衡，保證試件受壓均勻,。
5加荷速度應(yīng)取0.8MPa/s~1.0MPa/s,，尤其是對150mm立方體試件在接近破壞時必須保持0.8MPa/s~1.0MPa/s的加荷速度。
6確定尺寸換算系數(shù)的試件組數(shù)必須大于20組,。
7通過試驗確定的尺寸換算系數(shù)僅適用于試驗所采用的配合比以及對應(yīng)原材料成型的立方體試件,，如配合比或原材料發(fā)生較大變化，應(yīng)重新通過試驗確定尺寸換算系數(shù),。
5.0.6本條規(guī)定了試驗報告的內(nèi)容,。
