番禺梁工土建技术每天一问（第1问）：C20混凝土的试块试压问题

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C20混凝土的试块试压平均数值要达到23N/mm2，为什么其立方体抗压强度标准值是20N/mm2，为什么其轴心抗压强度标准值是13.4N/mm2，为什么它的轴心抗压强度设计值却是9.6N/mm2？也就是说为什么实验试压值达到23的材料，而设计时才按9.6进行设计？（答题方式应自由发挥，请不拘一格。如果可能，我这个广州番禺的工地农民工可以每天一道题持续地问下去，欢迎踊跃参加）

xiarb

由于砼抗压强度受许多因素影响，因此必须有一个标准的强度测定方法和相应的强度评定标准。我国《混凝土结构设计规范》（GB50010）采用按标准方法制作的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为立方体抗压标准强度值，以fcu，k表示，并以此作为砼强度等级。由于这种试件的强度比较稳定，制作与试验比较方便，因此规范把它作为在统一试验方法下度量砼强度的基本指标，也是衡量砼各种力学指标的代表值。

因为95%保证率的要求，砼强度等级的确定原则为：混凝土强度总体分布的平均值减去 1.645 倍标准差。我国《混凝土强度检验评定标准》（GBT 50107-2010）规定，当按非统计方法评定砼强度等级时，mfcu≥λ3*fcu，k  ；  fcu，min≥λ4*fcu，k  。对于C20砼，mfcu≥1.15*fcu，k=1.15*20=23 N/mm2 ；  fcu，min≥0.95*fcu，k=0.95*20=19 N/mm2  。

砼的轴心抗压强度是用150mm*150mm*300mm棱柱体试件做轴压试验测得的抗压强度。立方体试件在做试压时，其横向变形受到上下承压面上磨擦阻力的约束，上下垫板就像“箍”一样把试件的上下端箍住，最后导致试件形成两个对顶的锥形破坏面。棱柱体试件在试压时，虽然试件承压面上的磨擦阻力仍然存在，但摩擦阻力对横向变形的约束作用仅限于试件两端的局部范围内，试件中间段的横向变形不受约束，基本上处于全截面单向均匀受压的应力状态。试件的破坏，是由于中间区段竖向裂缝的发展，导致砼被压酥，因而其抗压强度低于立方体抗压强度。两者标准强度的关系为：fck=0.88αc1αc2fcu,k 。对于C20砼，fck=0.88αc1αc2fcu,k=0.88*0.76*1.0*20=13.4N/mm2 。

因为实际砼构件在工作时其受压应力状态接近于棱柱体轴心受压的应力状态，所以设计时采用砼轴心抗压强度而不是采用立方体抗压强度。立方体抗压强度是作为在统一试验方法下度量砼强度的基本指标，也是衡量砼各种力学指标的代表值。
砼结构设计规范按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068 采用荷载分项系数、材料性能分项系数（为了简便，直接以材料强度设计值表达）、结构重要性系数进行设计。混凝土材料分项系数γc取为 1.4，砼轴心抗压强度设计值fc= fck/γc。对于C20砼，fc=13.4/1.4=9.6 N/mm2。

xiarb

混凝土立方体抗压强度换算轴心抗压强度计算公式

土轴心抗压强度来作为抗压强度标准值，而不是立方体抗压Fcu.k……

Fck=0.88* a1* a2* Fcu.k

当混凝土强度等级小于等于C50时，a1=0.76  a2=0.1

所已混凝土轴心抗压强度标准值=0.76*0.88*混凝土立方体抗压强度标准值。混凝土轴心抗压强度Fck可以更好地反映混凝土的实际抗压能力，因此一般用混凝

混凝土强度等级由立方体抗压强度标准值确定，立方体抗压强度标准值是混凝土各种力学指标的基本代表值。

棱柱强度(轴心抗压强度）与立方强度之比值αc1 对普通混凝土为 0.76 ，对高强混凝土则大于 0.76 。规范对 C50 及以下取αc1＝0.76 ，对 C80 取αc1＝0.82 ，中间按线性规律变化。 

规范对 C40 以上混凝土考虑脆性折减系数αc2，对 C40 取αc2＝1.0 ，对 C80 取αc1 ＝0.87 ，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 。 

规范的轴心抗压强度标准值与设计值分别按下式计算：

fck=0.88αc1αc2fcu,k

fc=fck/γc=fck/1.4

以上详见《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 条文说明

xiarb

我觉得是设计上一个安全系数的问题，一般会预留一定的安全范围。当然如果相差太多会造成浪费，如何把握度是一个问题。
对这块不是很了解，说错了请大家体谅。

dieyi0814

这是专家们的心血。

dieyi0814

还记得强度是怎么评的么？？平均值要达到设计的115%，刚好23，设计一般保守，施工也要求保守施工，设计要求理论上讲是施工的最低标准，他可能还要率高于规范。。。。呵呵，一家之言

dieyi0814

考虑到施工的安全性与结构的稳定性，设计值往往都是小于标准值得

zhangfbao8877

C20的试块平均达到23说明C20的混凝土是合格的，主要还是安全考虑。虽然比设计提高了很多，但是中国的建筑质量还是令人担心啊。

zhangfbao8877

这个问题，其实在建筑材料力学里就提过。意思具体是这样的 
  1、轴心抗压强度标准值的实验方法是混凝土的轴心抗压强度（fc）：是采用150mmm×150mmm×300mm棱柱体作为标准试件所测得的抗压强度。为直接所得，故用于设计值时为了提高安全系数1.45故采用 轴心抗压强度设计值9.6N/mm2.
  2、混凝土立方体抗压强度（fcu）：按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)，制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20±2℃，相对湿度95％以上）下，养护到28d后测得抗压强度。因其形状特性，砼在试压机上试压时其四个侧面都收到约束故可以提高砼的整体抗压强度，故其试压值 C20混凝土的试块试压平均数值要达到23N/mm2才合格。
另：混凝土立方体抗压标准强度（fcu,k）：是指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件,在28d后用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中具有不低于95％保证率的抗压强度值。这个值我们常用，其强度等级共划分为14个等级，C50即表示混凝土立方体抗压强度标准值为50MPa≤fcu,k＜55MPa。
由此可见，其主要区别如下：
1、试件尺寸不一样：立方体抗压强度和立方体抗压标准强度采用的试件规格为边长为150mm的立方体；而轴心抗压强度采用的试件规格则为150mmm×150mmm×300mm棱柱体作。
2、计算的手段不同：立方体抗压强度和轴心抗压强度是一次测试的结果；而立方体抗压标准强度是经概率统计后的结果。
3、强度值不同：对于同一种配比的混凝土，三种强度由大到小依次为：立方体抗压强度、立方体抗压标准强度、轴心抗压强度。
4、具体的应用不同：相对而言轴心抗压强度，更加符合工程实际。

zhangfbao8877

留一点安全储备嘛，就担心商业砼配料、运输、施工等方面出现问题，保险一点好，中国的国情