混凝土强度怎么定义、判定、为什么会强度偏低?

混凝土具有较高的抗压强度（抗拉强度相对较低），因此抗压强度是施工中控制和评定混凝土质量的主要指标。按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定“混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按照标准做法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度”。上述规定只是给出了作为主体结构原材料——现场浇筑前混凝土的强度分级标准，此强度数值的取得依赖给定理想的环境条件、试件尺寸及试验方法。一般建筑图纸设计的混凝土强度即指上述的定义。

构件混凝土强度与混凝土强度等级是两个不同的概念

构件混凝土强度应指作为构成施工现场建筑构件实体的混凝土，经现场成型养护后的强度代表值。因浇筑方法、养护方式、环境条件等的不同，其强度要低于立方体抗压强度标准值（标养试块强度）。需特别强调的是：立方体抗压强度标准值确定的是作为原材的混凝土强度等级，而在设计及施工计算时取用的混凝土轴心抗压强度标准值、设计值才是混凝土构件的强度取用值。因此在相关规范中没有立方体抗压强度设计值的概念。

构件在实际承载中，其混凝土承载能力有如下两个主要影响因素：构件混凝土强度和构件尺寸。前一个影响因素比较易于理解，后一个影响因素施工人员考虑较少，可做如下简单理解：

100mm混凝土立方体试块测试强度要大于150mm混凝土立方体试块测试强度；相同截面试块，其高度愈大，破坏荷载值愈低。考虑到上述因素，《混凝土结构设计规范中》（GB50010-2010）对结构设计计算时取用的混凝土轴心抗压强度标准值作了如下规定：“棱柱强度与立方体强度之比值α c1对普通混凝土为 0.76，对高强混凝土则大于0.76，本规范对C50及以下取 0.76，对C80取0.82，中间按线性规律变化。考虑到结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异，根据以往的经验，并结合试验数据分析，以及参考其他国家的有关规定，对试件混凝土强度修正系数取为0.88。本规范的轴心抗压强度标准值按下式计算：fck=0.88×α c1×αc2(脆性折减系数)×fcuk(立方体抗压强度标准值)”。取C40混凝土作一简单计算实例：fcuk=40MPa  fck=0.88×0.76×1×40=26.8 MPa fc= fck/1.4=26.8/1.4=19.1 MPa  在混凝土构件尺寸确定的情况下，构件混凝土强度成为现场施工主要控制项目。即使达到强度等级的混凝土，若发生浇筑振捣及养护不良等现象，仍可能带来构件混凝土强度偏低的问题。

判定构件混凝土强度是否合格的最小限定值

因此在新版《混凝土结构施工质量验收规范》(GB50204-2015)中，除保留标养试件试验要求外，增加了混凝土强度结构实体检验内容。前者可监测混凝土的选用，后者可监测混凝土浇筑后的强度效果。

《混凝土结构施工质量验收规范》对混凝土强度结构实体检验作了如下规定：“对混凝土强度的检验，应在混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的试件强度为依据。同条件养护试件的强度代表值应根据强度试验结果按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准GBJ107的规定确定后，乘折算系数取用；折算系数宜取为1.10，也可根据当地的试验统计结果作适当调整。” 《混凝土结构施工质量验收规范》建议的1.10系数恰恰是《混凝土结构设计规范中》试件混凝土强度修正系数0.88的倒数。

在两本规范中均承认构件混凝土强度要低于标养试块强度，因此判定构件混凝土强度是否合格的最小限定值应为设计混凝土强度等级代表的立方体抗压强度值的88％。对应C40混凝土，限定值为35.2Mpa。回弹法检测混凝土抗压强度，作为实体检验的一种补充方法，测定的是构件实体的强度。其依据的主要原理为构件混凝土表面硬度与混凝土强度的对应关系。根据回弹值，查对测强曲线，确定强度代表值，同时进行混凝土碳化深度、泵送混凝土等各项修正。对应曲线图则是依据大量的试验数据，绘制的回弹值与构件混凝土强度的对应曲线图。

在一般应用中，往往直接选用《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》给定的全国通用测强曲线图。回到前文所述事例，在结构构件砼龄期达到3-5个月以上后（混凝土后期强度充分增长后），对建筑剪力墙体随机选取9个构件进行钻芯取样及回弹检测，数据如下：

在实际操作中至少有如下问题需要探讨：

1、依据表面硬度推测混凝土强度，原理本身导致回弹对象有明显的适用范围要求。在规程中要求“本规程不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土结构或构件的检测”。测强曲线图代表的应是得到规范养护的构件，而实际施工过程中，因各种原因，尤其是高层建筑墙体混凝土极易发生表面养护不足（失水过快）的情况，此时的表面硬度对构件主体混凝土强度的代表性已降低，只能作为辅助检测手段。如上述提到的事例，在回弹检测过程中发现，楼板底部回弹强度值最高，楼板顶部稍差，墙体表面回弹强度最低。经查证，施工时处于干燥多风季节，墙体表面浇水养护不足；因楼板表面浇水后可自然存水，养护状况稍好；楼板底部因模板存在时间较长，状况最好（也应有粗骨料下沉的影响）。

2、因混凝土配比及材料的不同，不论选用全国测强曲线或地区测量曲线，其偏差均不可避免。

3、碳化深度的影响。在《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中，根据混凝土碳化深度增加，表面硬度增大的正常状态，要求对构件混凝土进行表面碳化深度的测量以对回弹强度进行修正。山西太原质量监督站与太原某高校做过专项试验研究，发现高层建筑施工，因商品混凝土大量使用各种外加剂、掺加料，塌落度大，其早期混凝土碳化深度与回弹值的增减关系往往与测强曲线依据的正常状态完全相反。此项研究已在学术期刊以论文发表。本文不再详细引用原文及实验数据，对其研究结论做一简要引用：“在混凝土构件未得到妥善养护的情况下，混凝土构件表面碳化速度远远超过混凝土的正常碳化深度；混凝土早期碳化深度的增加，不但未引起混凝土回弹值的提高，反而使其回弹值降低；相同条件下，早龄期碳化深度与混凝土强度等级不在具有显著相关性。”该现象对回弹强度推定值有较大影响。针对前述试验数据，在早龄期回弹值偏低（多数回弹平均值小于37），在强度充分增长后，回弹值增长较好，但碳化深度较大；钻芯取样值远高于回弹推定值。

在《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中，尚有如下表述：“一般情况下，结构或构件由于制作、养护等方面原因，其强度值要低于同条件试件强度值。本规程定义强度推定值为结构或构件本身的强度值，而实际应用中，多数错误的将该值与标准养护150mm立方体试件强度对比，造成回弹法检测的强度值偏低的印象”，“检测结果为构件混凝土强度，该强度与标准养护或同条件养护试件强度存有差异，因此不能据此结果对构件的设计强度等级给出合格与否的结论”。综上所述可以得出标准试块、同条件试块、现场实体强度值依次减小的关系。

如想以回弹检测法增加对构件实体混凝土强度的监测（操作简便），建议可结合钻芯取样法制定工地专用的测强曲线图，此种方法可大大提高回弹检测的精度与可信度。

对建筑施工现场混凝土强度的检验判定与监测，只有明确了强度定义、判定标准，区分目标对象，选用合理的检测方法，对各种影响因素正确分析，才能得到真实可靠的结论。

在商品混凝土生产过程中，偶尔会有工地反应混凝土结构工程强度不够或者偏低的现象。由于商品混凝土企业属于卖方，为了顺利回款、继续合作，大多数混凝土企业只得被迫作出让步，被动地处理由于强度问题带来的不利后果。造成混凝土强度偏低的现象是由于多种原因造成的，有时是某一个单一的原因，或者几个原因叠加造成的。

出现强度不足现象以后，混凝土企业首先要查找原因，是偶尔现象还是某个阶段强度均偏低。

1、把混凝土富裕强度控制在合理的区间内

在进行混凝土配合比设计时，应保留适度的富裕强度，应考虑到施工工人不合理施工对混凝土强度产生的影响，例如，如果前期养护较差的话混凝土强度将比标养强度低10%~20%。

2、密切关注原材料质量波动

在进行配合比试验时的原材料是确定的，不发生变化。但在混凝土生产过程中，原材料时时发生变化，砂含水量、含泥量、细度模数以及砂的来源地发生变化都会对混凝土强度产生影响；矿物掺合料需水量（流动度）、活性波动；水泥的强度的波动，在水胶比不变的情况下，水泥强度高混凝土强度也高，水泥强度偏低混凝土强度也随之降低；外加剂与水泥适应性的波动直接影响外加剂的减水效果。

3、注意生产过程控制

严格控制生产过程中混凝土状态情况，当发生变化时，及时查找原因，必要时要停止生产。

4、做好技术交底工作

商品混凝土企业技术人员应结合工程部位、强度等级、气候环境等因素对施工单位进行技术交底，告知混凝土适宜施工的时间、初、终凝时间、浇筑操作等，并及时沟通，反馈信息，以便于调整方案。

工地加水现象十分普遍，很多施工工人为了降低劳动强度，利用加水随意加大坍落度，只图一时之快，根本不顾混凝土后期的强度和耐久性。一旦强度不足便说混凝土公司提供的混凝土强度不够不合格，实践经验表明，每方混凝土加水5kg，混凝土强度将降低5%左右。此外，加水会造成混凝土表面水胶比增大会产生酥松剥皮、起粉现象，混凝土表面硬度不足，回弹强度偏低。

混凝土结构养护不足几乎成了一个普遍现象：剪力墙和结构柱1~2d拆模，拆模后很少有工地养护，有些工地养护也是象征性洒水。现在高层越来越多，超过十层，水压越难达到，洒水养护更加困难；楼板浇筑后，覆盖薄膜可以预防混凝土裂缝，很多工地在混凝土终凝后进行施工放线前将薄膜揭去。

由于混凝土结构养护不足，水化不能有效进行，混凝土强度明显降低，有时降低幅度会达到20%左右。另外，混凝土表面不密实，碳化速度快，碳化深度大，有的工程在结构回弹时，C30混凝土龄期三个月的碳化深度达到4㎜左右。

1、“回弹法”存在的不足

当前采用“回弹法”检测混凝土强度时，C20～C40混凝土的强度推定值较混凝土标养强度偏低10%左右；C50及以上混凝土的推定强度偏低20%左右。另外，回弹仪的率定对回弹值也产生一定的影响，使用率定值在80～82的回弹仪要比率定值在78～80的回弹仪所检测的强度推定值高出3MPa以上，使用高率定值的回弹仪更接近钻芯所检测的混凝土抗压强度值。

2、芯样制作不规范

有的检测单位在芯样的制作过程中不按照规范要求制作，导致芯样不符合要求，抗压强度比实际强度降低20%～50%。