《混凝土抗压强度试验》课件

混凝土抗压强度试验混凝土抗压强度试验是评价混凝土质量和性能的重要指标，直接关系到建筑结构的安全性和耐久性本课程将系统介绍混凝土抗压强度试验的基本原理、标准方法、影响因素以及实际应用，帮助学习者掌握混凝土质量控制的核心技术通过本课程的学习，您将全面了解混凝土抗压强度试验的规范要求、操作流程及结果分析方法，为工程质量控制和结构设计提供可靠的技术支持课程概述课程目标主要内容掌握混凝土抗压强度试验的基本包括混凝土抗压强度的定义与重原理和标准方法，能够独立完成要性、试验设备介绍、标准试验混凝土抗压强度试验全过程，并方法、数据处理与分析、特殊混对试验结果进行科学分析和评价凝土的试验方法以及实际工程应，为工程质量控制提供技术支持用等内容学习成果通过本课程的学习，学员将能够按照标准规范要求独立完成混凝土抗压强度试验，并能对试验结果进行科学评价，解决实际工程中的质量问题混凝土抗压强度的重要性结构安全的关键指标工程质量控制的基础混凝土抗压强度是衡量混凝土承载能力的最基本指标，直接关系在工程建设过程中，混凝土抗压强度是质量控制的核心参数通到建筑结构的安全性在结构设计中，混凝土的抗压强度是确定过对混凝土抗压强度的检测和评定，可以及时发现和纠正施工过构件尺寸和配筋量的主要依据，对结构的整体稳定性和安全性起程中的质量问题，确保工程质量符合设计要求和规范标准决定性作用此外，混凝土抗压强度与其他性能如耐久性、抗渗性等密切相关，是综合评价混凝土质量的基础混凝土抗压强度定义标准立方体试件混凝土抗压强度是指在标准试验条件下，以150mm×150mm×150mm的立方体试件为标准，测定其承受轴心压力的能力这一尺寸是国家标准规定的混凝土强度评定的基本试件尺寸天龄期28混凝土强度以龄期28天的强度为标准，这是因为混凝土在28天后强度发展趋于稳定在工程实践中，常以28天龄期的强度作为混凝土质量评定和结构设计的依据标准养护条件混凝土试件需在温度为20±2℃、相对湿度不小于95%的标准条件下养护，以确保测试结果的准确性和可比性标准养护条件是保证试验结果有效性的重要前提抗压强度与其他力学性能的关系抗弯强度混凝土的抗弯强度约为抗压强度的1/7至1/8，反映了混凝土在弯曲状态下的承载抗拉强度2能力，对道路和桥梁等工程尤为重要混凝土的抗拉强度约为抗压强度的1/10至1/20，两者呈近似线性关系1抗拉强度对混凝土的抗裂性能有重要影弹性模量响，是评价混凝土质量的辅助指标混凝土的弹性模量与抗压强度密切相关，一般随抗压强度的增加而增大弹性3模量是计算结构变形的重要参数，直接影响结构的使用性能影响混凝土抗压强度的因素水灰比骨料质量12水灰比是影响混凝土强度的最骨料的质量、级配、形状和表关键因素在其他条件相同的面特性都会影响混凝土的强度情况下，水灰比越小，混凝土良好的骨料级配可以减少空的强度越高这是因为水灰比隙，提高混凝土的密实度；而直接影响水泥浆体的致密度和骨料的强度上限则决定了混凝硬化后的孔隙率，进而影响混土强度的上限凝土的整体强度水泥种类和用量3不同种类的水泥具有不同的强度等级和硬化特性，直接影响混凝土的最终强度水泥用量的增加可以在一定范围内提高混凝土强度，但超过一定限度后效果不明显影响混凝土抗压强度的因素（续）养护条件混凝土的养护温度、湿度和时间对其强度发展有显著影响适宜的温度和充足的水分可以促进水泥水化，有利于混凝土强度的持续增长不良的养护条件可能导致混凝土表面干裂，影响强度发展试件尺寸试件尺寸对强度测试结果有一定影响，通常试件尺寸越小，测得的强度值越高这就是为什么标准要求使用统一的试件尺寸，以保证试验结果的可比性加载速率加载速率过快或过慢都会影响测试结果标准要求的加载速率为

0.6±

0.4MPa/s，这一速率既不会因加载过快导致强度偏高，也不会因加载过慢使混凝土产生蠕变而强度偏低混凝土强度等级强度等级立方体抗压强度标准值主要应用场合MPaC15-C2515-25非承重构件、低强度要求场合C30-C4030-40一般建筑结构、中等强度要求场合C45-C6045-60高层建筑、桥梁等重要工程C65-C8065-80超高层建筑、特殊工程结构混凝土强度等级的选择应根据结构的重要性、受力情况、使用环境等因素综合确定高强度混凝土虽然承载能力高，但也可能存在脆性增加、收缩增大等不利因素，需要在设计中权衡考虑试验设备介绍压力试验机标准试模养护设备压力试验机是测定混凝土抗压强度的核心标准试模通常为150mm×150mm×150mm养护设备主要包括标准养护箱或养护室，设备，由加载系统、测力系统和控制系统的立方体，材质为钢制，内壁光滑，各面能够提供温度20±2℃、相对湿度不小于组成现代压力试验机多采用电液伺服控互相垂直，尺寸精度要求高试模应定期95%的环境条件，确保试件在标准条件下制系统，可精确控制加载速率，并自动记检查，确保尺寸精度满足标准要求养护，保证试验结果的准确性录试验数据压力试验机的基本要求最大测力范围精度等级校准周期压力试验机的最大测力按照国家标准要求，用压力试验机应定期校准范围应根据待测试件的于混凝土强度测试的压，校准周期一般不超过强度等级和尺寸确定，力试验机精度等级不应12个月若试验机发生一般应超过预计最大试低于

1.0级，即测力示碰撞或搬迁，或对其准验力的20%以上对于值的相对误差不应超过确性有怀疑时，应立即标准的C30混凝土±1%高精度的试验机进行校准，确保测试数150mm立方体试件，可以提供更为准确的测据的准确性和可靠性试验机量程至少应达到试结果1000kN试件制备取样方法1取样应在混凝土拌合物均匀混合后进行，严格按照随机取样原则，确保样品具有代表性每组试件的混凝土应来自同一批次，避免因成型过程材料变异导致的误差取样时应分多次取样并充分混合，以增强样2品的代表性试件成型应在取样后立即进行，避免混凝土初凝将混凝土分层填入试模，每层厚度约为试模高度的一半，填充时应避免材料分离标准试模内壁应涂抹薄层脱模剂，以便试件脱模时不受损伤振捣要求3振捣是确保试件密实度的重要环节，可采用振动台或捣棒进行振捣应充分但不过度，以避免骨料下沉和浆体上浮当混凝土表面出现水泥浆薄层且不再出现大气泡时，表明振捣已经充分标准养护条件℃20±2≥95%温度控制湿度要求标准养护温度为20±2℃，这一温度范围有标准养护湿度要求相对湿度不低于95%，利于水泥的正常水化和强度发展温度过以确保水泥持续水化湿度不足会导致混高会加速早期强度发展但可能降低后期强凝土表面干燥收缩，产生微裂缝，降低试度，温度过低则会延缓强度发展进程件强度和耐久性天28养护时间标准养护时间为28天，这是因为混凝土强度在28天后趋于稳定工程实践中，常以28天龄期的强度作为混凝土质量评定和结构设计的主要依据非标准养护条件的影响现场养护与标准养护的差异强度换算系数现场养护条件往往难以满足标准养护要求，温湿度变化较大，导为了解决非标准养护条件下强度评估问题，常采用强度换算系数致试件强度发展不同于标准养护条件下的结果现场养护试件的方法通过实测标准养护和现场养护试件的强度比值，建立换算强度通常低于标准养护试件，这种差异随着环境条件的恶化而扩关系，以推算结构中混凝土的实际强度大不同地区、不同季节的强度换算系数存在差异，应根据当地具体特别是在寒冷或干燥地区，现场养护与标准养护之间的强度差异情况确定在重要工程中，应通过试验确定换算系数，而不是简尤为显著，这对工程质量控制提出了更高要求单采用经验值试验步骤试件尺寸测量试验机准备加载过程试验前应精确测量试件的几何尺寸，取平检查压力试验机工作状态，确保机器处于将试件放置在下压板中心，使加载面垂直行于加载面的两对相对边长的平均值作为良好工作状态调整上下压板，使其与试于浇筑面按规定速率均匀加载，直至试计算截面面积的依据测量精度应达到件加载面密切接触清洁压板表面，确保件破坏记录最大荷载值，观察并记录破1mm，以确保强度计算的准确性无杂物影响加载均匀性坏形态整个加载过程应保持平稳连续，避免冲击加载速率的要求加载速率过快的影响加载速率过快会导致测得的强度值偏高，这是因为混凝土材料具有应变率敏感标准加载速率2性，加载速率增加会使混凝土表现出更高的表观强度在高速加载下，试件内根据国家标准规定，混凝土抗压强度试部的应力分布也可能不均匀验的加载速率应控制在

0.6±

0.4MPa/s范围内这一速率既能确保试验结果的1加载速率过慢的影响准确性，又能满足试验效率要求加载速率的控制应贯穿整个加载过程加载速率过慢则可能导致混凝土产生蠕变效应，使测得的强度值偏低过慢的3加载还会延长试验时间，降低试验效率，增加设备磨损在实际操作中，应严格控制加载速率在标准范围内破坏模式分析标准破坏模式非标准破坏模式破坏原因分析标准破坏模式表现为试件形成多条垂直或非标准破坏模式包括单侧劈裂、不对称破分析破坏模式可以帮助判断试验是否有效近似垂直于加载方向的裂缝，试件大致呈坏或局部破坏等这些异常破坏可能是由，以及混凝土内部可能存在的缺陷例如沙漏状或金字塔状破坏这种破坏模式表试件质量不均匀、加载不居中、压板与试，沿一个面的剪切破坏可能表明试件表面明试验过程规范，试件质量良好，加载均件接触不良或试验机故障等因素导致，影不平整或加载不均匀；而角部破坏可能是匀，测试结果可靠响测试结果的准确性由压板与试件之间的摩擦约束不足导致数据记录与处理最大荷载记录试验记录表格试验过程中应准确记录试件破坏试验记录应包含试件编号、尺寸时的最大荷载值，精确到

0.1kN、质量、浇筑日期、试验日期、现代试验机通常配备自动数据最大荷载、破坏模式等信息记采集系统，可以精确捕捉最大荷录应真实、完整、清晰，确保数载点对于自动记录系统，应定据可追溯性试验记录是质量控期校验其准确性制的重要依据，应妥善保存数据统计分析对于批量试验，应进行必要的统计分析，计算平均值、标准差、变异系数等统计指标通过统计分析，可以评估混凝土质量的均匀性和稳定性，为质量控制提供依据抗压强度计算基本计算公式混凝土立方体抗压强度计算公式为fcu=F/A，其中fcu为抗压强度，F为试件破坏时的最大荷载，A为试件承压面1积承压面积应以试件实测尺寸计算，而非标称尺寸单位换算计算结果通常以MPa兆帕表示，1MPa=1N/mm²在实际计算中，若荷载单位为kN，面2积单位为mm²，则强度单位为MPa的计算公式为fcu=F×1000/A计算结果精确到

0.1MPa结果修正当试件尺寸与标准尺寸150mm不同时，需进行尺寸修正例如，对于100mm边长的立方体试件，其测得强度需乘以

0.95的修正系3数换算为标准尺寸试件强度此外，对特殊形状试件，也需应用相应换算系数试验结果的有效性判定离差系数要求异常值的处理方法根据国家标准，同批试件的抗压强度试验结果应满足一定的离散当发现明显异常的试验结果时，应先分析原因如果确认是由于度要求通常，同批次3个试件强度值的最大值与最小值之差不试件制备、养护或试验过程中的明显错误导致，可以剔除该数据应超过平均值的15%，否则该组试验结果视为无效；如果无法确定原因，则应按标准进行统计分析对于重要工程，可能会采用更严格的离散度控制标准，以确保测处理异常值可采用格拉布斯准则或狄克逊准则等统计方法，但剔试结果的可靠性离散度过大往往表明混凝土均匀性差或试验过除异常值应谨慎，并在报告中明确说明理由最佳实践是重做试程存在问题验以验证结果批量试验的统计分析平均强度MPa标准差MPa变异系数%批量混凝土抗压强度试验的统计分析是质量评价的重要环节平均值反映了混凝土强度的整体水平，标准差反映了强度分布的离散程度，变异系数则是标准差与平均值的比值，表示相对离散度一般来说，变异系数小于10%表示混凝土质量控制良好，10%～15%为一般水平，大于15%则表明质量控制较差通过分析这些统计指标，可以全面评价混凝土生产质量的稳定性强度代表值的确定标准值法平均值法12标准值法是通过统计分析确定当试件数量较少时（通常为3混凝土强度代表值的主要方法个），可采用平均值法确定强根据国家标准GB/T50081度代表值此时，强度代表值，当试件数量n≥10时，强度标取三个试件的平均值，但要求准值fcuk=fm1-

1.645δ，其试件间的离散度满足标准要求中fm为平均强度，δ为变异系若离散度过大，则需增加试数这一计算方法确保有95%件数量或重新取样试验的混凝土强度高于标准值最小值法3对于特殊工程或重要结构，有时会采用最小值法确定强度代表值，即取一组试件中的最小强度值作为代表值这种方法更为保守，适用于对安全性要求极高的工程结构实体混凝土强度的推定钻芯法最准确但破坏性最大1超声回弹综合法2准确度较高，破坏较小回弹法3简便快捷，精度较低结构实体混凝土强度的推定是工程质量评估的重要内容回弹法操作简便，但仅测量表面硬度，受表面状况影响大；超声回弹综合法结合了两种方法的优点，提高了准确性；钻芯法直接从结构中取样测试，准确度最高，但对结构破坏较大在实际工程中，应根据结构重要性、精度要求和允许破坏程度综合选择适当的测试方法对于重要结构或有质量争议的部位，宜采用多种方法相互验证回弹法测强原理基本原理测试点布置要求回弹法是基于混凝土表面硬度与其抗压强度存在相关性的原理回弹测试点应均匀分布在构件表面，避开钢筋密集区、蜂窝麻面测试时，回弹仪内弹簧驱动的撞击杆撞击混凝土表面，部分动能、表面松动区等缺陷部位一个测区内应布置16个测点，测点被混凝土吸收，剩余能量驱动撞击杆反弹，反弹高度（回弹值）间距不小于30mm，且距离构件边缘不小于50mm与混凝土表面硬度成正比对于不同方向的测试，需采用相应的修正系数测试前应清除表通过已建立的回弹值与抗压强度的对应关系曲线（称为强度曲线面浮浆和污物，确保表面平整测试结果应进行碳化深度修正、），可以推算混凝土的抗压强度回弹法简便快捷，是工程中最构件湿度修正等，以提高测试精度常用的无损检测方法超声回弹综合法基本原理实施步骤超声回弹综合法结合了超声波测速法和在同一测区进行超声波测速和回弹测试1回弹法的优点，通过建立混凝土强度与，根据双参数强度推定曲线计算混凝土超声波速度和回弹值的双参数关系，提2强度高了测试精度精度评估数据处理4综合法测试精度通常比单一方法提高采用回归分析建立三者关系式fc=fv,320%~30%，因为超声波速度主要反映内r，其中fc为混凝土强度，v为超声波速部质量，而回弹值反映表面特性度，r为回弹值钻芯法试验方法芯样处理芯样的抗压强度试验方法与标准试件类似，但取芯要求芯样取出后，应进行编号、测量尺寸和质量需要考虑尺寸效应、湿度状态、钻芯方向等因钻芯法是直接从结构中钻取圆柱形混凝土芯样芯样端面应平整，必要时进行磨平或灌浆处理素的影响，通过相应的修正系数调整测试结果进行抗压强度试验的方法取芯位置应避开钢如芯样中含有钢筋，应将钢筋切除并修复，钻芯法是结构实体强度检测中精度最高的方筋密集区和结构关键受力部位，芯样直径一般或在强度计算时进行相应调整取芯孔应及时法，但对结构破坏较大，使用时需谨慎不小于100mm（对于最大骨料粒径不超过修补，以不影响结构安全和使用功能25mm的混凝土），长度与直径比应接近2:1不同测强方法的比较测强方法精度对结构破坏测试速度适用范围程度回弹法±25%几乎无破坏快速表面硬度均匀的混凝土超声法±20%无破坏中等内部质量评估，裂缝检测超声回弹综±15%几乎无破坏中等一般工程质合法量评估钻芯法±10%局部破坏慢重要结构，质量争议案例选择适当的测强方法应考虑结构重要性、精度要求、允许破坏程度等因素对重要结构或有质量争议的部位，建议采用多种方法相互验证不同方法具有各自的优缺点和适用条件，应根据具体情况合理选择混凝土强度的发展规律龄期天普通硅酸盐水泥%快硬硅酸盐水泥%矿渣水泥%上图显示了不同水泥类型混凝土强度随龄期的发展规律，以28天强度为基准（100%）普通硅酸盐水泥混凝土在3天时达到28天强度的约40%，7天时达到约65%；快硬水泥早期强度发展更快；而矿渣水泥早期强度发展较慢，但后期增长明显混凝土强度的发展速率受水泥类型、水灰比、养护条件等因素影响了解这一规律有助于合理安排施工进度、确定模板拆除时间，以及评估早期强度是否满足要求混凝土强度与龄期的关系天龄期强度天龄期强度天龄期强度3728混凝土3天龄期强度通常达到28天强度的混凝土7天龄期强度通常达到28天强度的28天龄期是混凝土强度的标准测定期，此30%~50%，主要受水泥品种和养护条件影65%~75%这一阶段的强度发展趋于平缓时强度基本达到稳定状态工程设计和质响这一阶段强度增长最为迅速，是判断，但仍保持较快增长速率7天强度是工量验收通常以28天强度为依据在此之后混凝土早期质量的重要指标施工中常用程质量控制的重要节点，可以初步判断28，混凝土强度仍会继续增长，但增长速率3天强度判断是否可以拆除模板或进行预天强度是否能够达到设计要求显著减缓应力张拉高强混凝土的抗压强度试验特殊要求端面处理高强混凝土指强度等级大于或等高强混凝土试件端面平整度要求于C60的混凝土，其抗压强度试更高，通常需要进行磨平处理，验有特殊要求试验机最大测力确保加载均匀不平整的端面会范围应满足试验需求，一般不小导致应力集中，使测得的强度偏于3000kN；压力试验机刚度应低，并可能导致非标准破坏模式足够大，以避免试件破坏时能量释放导致的冲击损伤加载控制高强混凝土破坏时释放的能量较大，破坏更为脆性应采用位移控制方式加载，加载速率宜控制在较低水平试验过程中应注意安全防护，防止试件爆裂伤人纤维混凝土的抗压强度试验钢纤维混凝土聚合物纤维混凝土玻璃纤维混凝土钢纤维的加入主要提高聚丙烯、聚乙烯等合成玻璃纤维混凝土（GRC混凝土的抗裂性和韧性纤维主要用于控制混凝）常用于薄壁构件，其，对抗压强度提升有限土早期收缩裂缝，对抗抗压强度试验通常采用（约5%~15%）钢纤压强度影响不大，但可小尺寸试件试验中需维混凝土试件在压力试改善混凝土的韧性试考虑纤维分布的均匀性验中表现出更好的延性验时应注意观察破坏模和方向性对结果的影响，破坏后不会完全分离式的变化，通常表现为对于抗碱玻璃纤维，试验时需注意钢纤维更多的细小裂缝而非贯还需评估其在碱性环境可能对操作人员造成的穿性断裂中的耐久性伤害轻骨料混凝土的抗压强度试验密度与强度的关系轻骨料混凝土的密度通常在1200~1900kg/m³之间，明显低于普通混凝土一般来说，密度越低，强度也越低但通过优化配合比设计，现代轻骨料混凝土可在保持较低密度的同时获得较高的强度试验特点轻骨料混凝土试验应特别关注试件的含水状态，因轻骨料吸水率高，含水状态对强度影响显著试验前应测量并记录试件的质量和尺寸，计算实际密度破坏模式通常表现为骨料破坏多于砂浆破坏结果评估评估轻骨料混凝土强度时，应同时考虑其密度指标，常用强度-密度比fc/ρ作为综合性能评价指标不同密度等级的轻骨料混凝土有不同的强度评定标准，不能简单与普通混凝土对比自密实混凝土的抗压强度试验成型方法的特殊性1自密实混凝土SCC由于具有优异的流动性和填充性，其试件成型不需要振捣，而是通过自重和流动实现密实试模应一次性填满，避免分层浇筑成型过程中应防止材料分离，保持均匀性强度特性分析2自密实混凝土通常采用较高的粉料含量和较低的水灰比，因此抗压强度往往高于同等水灰比的普通混凝土其内部结构更为致密均匀，强度离散性小，试验结果更为稳定可靠质量控制要点3自密实混凝土的质量控制除了关注抗压强度外，还应重点检验其工作性能，包括流动性、粘聚性和抗离析性这些性能直接影响混凝土的均匀性，进而影响强度的一致性和可靠性海水环境下混凝土的抗压强度海水环境下的混凝土长期暴露于氯离子、硫酸盐等侵蚀介质中，其抗压强度会随时间发生变化初期由于盐分渗入导致孔隙填充，可能使强度略有提高；但长期作用会导致混凝土内部钢筋锈蚀、体积膨胀，造成混凝土开裂和强度下降对海水环境下混凝土的抗压强度试验，应模拟实际海洋环境条件，考虑干湿循环、盐分浓度等因素试验应关注不同暴露时间的强度变化规律，以及内部微观结构的演变过程提高海水环境下混凝土的耐久性，关键是降低渗透性和提高抗氯离子渗透能力冻融循环对混凝土抗压强度的影响冻融循环次数普通混凝土强度保留率%引气混凝土强度保留率%冻融循环是寒冷地区混凝土结构面临的主要破坏因素水在混凝土孔隙中冻结时体积膨胀约9%，产生内部压力，导致微裂缝形成和扩展，最终降低混凝土的抗压强度上图显示了普通混凝土和引气混凝土在冻融循环作用下强度衰减的对比引气混凝土中分布着大量均匀的微小气泡，这些气泡可以缓冲冻结水的膨胀压力，显著提高混凝土的抗冻性试验表明，经过300次冻融循环后，普通混凝土强度损失达80%，而引气混凝土仅损失15%左右冻融循环试验是评价混凝土耐久性的重要方法高温后混凝土的抗压强度℃℃100400水分蒸发阶段氢氧化钙分解阶段当温度达到100℃左右时，混凝土孔隙中的温度升至400℃~500℃时，水泥石中的氢氧游离水开始大量蒸发，形成内部压力如果化钙开始分解，混凝土表面颜色变为粉红色混凝土致密度高，蒸汽难以逸出，可能导致此时强度损失约为20%~40%，混凝土内部爆裂此阶段混凝土强度下降不明显，约损开始形成较多微裂缝，弹性模量显著降低失5%~10%℃800严重劣化阶段温度超过800℃时，水泥石中的CSH凝胶开始分解，骨料与水泥石界面完全破坏，混凝土颜色变为灰白色此时强度损失可达80%以上，混凝土几乎完全丧失承载能力。