印度尼西亚混凝土抗压强度应用分析初探

张延欣 王鹏程

中国建筑第四工程局有限公司 广东 广州 510665

1 概述

检验混凝土时，抗压强度是一个重要指标。对于混凝土抗压强度的试验标准、规范，世界各国各地区都不尽相同。随着“一带一路”倡议的推进，大量的建筑企业加速向海外发展，但不同国家和地区在建设工程相关领域采用的混凝土标准有较大差异，且来源于不同的标准体系。混凝土规范的差异经常会对工程的设计、施工、验收、造价等产生明显影响[1]。

我国国家标准采用150 mm×150 mm×150 mm立方体试块的抗压强度试验结果作为混凝土强度等级划分依据，但在其他部分国家的标准体系下，如美国、法国、日本、澳大利亚、加拿大及新西兰等，都是采用圆柱体形状的试块进行抗压强度试验。目前，在抗压强度试块的形状以及尺寸方面，国际上尚未完全统一。我国的GB/T 50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》（下文简称“中国标准”）仅对2种形状的试块在制作、养护及受压等方面作了详细的规定说明，并未对圆柱形及方形尺寸的强度关系进行规定和说明。在海外地区工程的混凝土结构设计、施工及验收等工作实施过程中，由于标准不同，且没有统一的转换系数或转换方法，经常造成技术实施过程中对接困难，且容易产生分歧。这是困扰建筑相关企业的一大难题。

本文结合印度尼西亚混凝土抗压强度试验的有关标准以及实际的工程试验案例，将中国标准试块和印度尼西亚标准试块（美标体系）的试验方法以及得出的抗压强度数值进行对比、分析，阐述二者的异同，分析它们之间的一些相关关系以及影响要素，提供给设计、采购、技术部门统筹考虑。

2 印度尼西亚混凝土强度标准分析

2.1 印度尼西亚混凝土强度旧标准体系

根据印度尼西亚混凝土法规PBI 1971 N.1-2，印度尼西亚混凝土强度等级标号为K，表示边长为150 mm立方体标准试块，按标准养护方法养护28 d龄期后，抗压试验的最大负荷（单位：kg）与截面面积（单位：cm2）之比。印度尼西亚根据工程要求使用相应的混凝土标号，如K100、K200、……，并采用SNI 03-1974－1990作为混凝土抗压试验标准。2个标准中还提供了立方体试块与φ150 mm×300 mm圆柱体试块的强度转换关系，具体如表1所示。

表1 混凝土强度转换系数

2.2 印度尼西亚混凝土强度新标准体系

2002年，印度尼西亚发布新标准SNI 03-2847，该标准主要依据美国混凝土协会标准ACI 318进行编制，采用了美国标准体系中的圆柱体试块抗压强度f 'c（单位：MPa）作为标准，并在2011年发布新的标准SNI 1974－2011《混凝土圆柱体试验抗压强度方法》，该规范规定不再采用立方体试块来评判混凝土强度。尽管标准SNI 03-2847规定以f 'c作为强度标准，但在目前印度尼西亚市场上提及混凝土抗压强度的术语时，仍然大量使用混凝土立方体抗压强度术语K。

2.3 印度尼西亚混凝土强度新旧标准差异分析

从印度尼西亚相关混凝土标准中可看出，在印度尼西亚早期使用的2个标准中，混凝土的试块形状、尺寸、龄期的规定与中国标准中的规定一致，仅仅是试验结果单位表示不同，中国用单位“MPa”表示，而印度尼西亚用单位“kg/cm2”表示。

印度尼西亚后期标准中采用美标体系，不再使用立方体试块，但市场上仍大量使用术语K进行施工及采购等。对于标准立方体试块与圆柱体试块，在进行评定时，旧标准中的转换系数0.83是否适用有待商榷。

3 混凝土试验对比分析

3.1 试验方案

在印度尼西亚某项目中，对比了3种不同标号的混凝土，每个标号分别制作10组圆柱体试块及立方体试块（表2），每组3个。

每组混凝土试块要求取自同一批混凝土，取样、制样人员固定，制作及试验设备相同，以保证试块的材料批次、取样方法、制作过程、养护条件、试验环境等均处于同一标准，达到28 d龄期后进行抗压试验。

根据当地原材情况，最终确定K200的配比为水泥∶水∶细骨料∶粗骨料＝260 kg∶180 kg∶870 kg∶940 kg，K300相应配比为320 kg∶170 kg∶810 kg∶980 kg，K400相应配比为375 kg∶165 kg∶820 kg∶960 kg（图1）。

表2 混凝土试验方案

3.2 试块制作、养护及试验

根据试验设计方案，每一组试块均按以下制作及养护方法进行。

3.2.1 取样方法

1）每组混凝土应选择具有代表性的样品，取样时，对搅拌车加速搅拌2～3 min，使混凝土拌和物充分混合均匀后开始取样。

2）取样量应多于试验所需的1.5倍，并检测坍落度、观察混凝土和易性是否良好，不符合要求的混凝土不得用于试块制作（图2）。

图2 混凝土取样检测

3）记录试验识别的标识，包括混凝土制作的时间及标号等。

3.2.2 样品制作

1）圆柱体模具尺寸为φ150 mm×300 mm，立方体试块模具尺寸为150 mm×150 mm×150 mm，采用一体不可拆卸塑料试模。成形前，试模内涂一薄层矿物油并垫纸条，确保试模底部小孔不漏浆。

2）将按规定取的试样倒在湿润且无明水的钢板上，用铁锹搅拌均匀，取好的试样在15 min时间内成形。

3）将试模放置在坚硬且水平的表面上，且附近无振动和其他干扰。

4）采用振动台进行振动，将混凝土拌和物分2次装入试模，第1层深度应稍微高于试模度度的1/2，第2层高于试模表面，每层振动时间为30～40 s。

5）当试模内的混凝土表面无大量气泡溢出时，表明已振动完全。

6）振动结束后，刮除试模上口多余的混凝土并确保混凝土高于试模表面5 mm，待混凝土临近初凝时，用抹刀抹平。用毛笔或油性笔等做好标识，确保不会改变混凝土的表面（图3）。

图3 混凝土试块制作

3.2.3 试块养护

1）试件在终凝8 h后拆模，在试件成形后的48 h内，试件的温度宜为16～27 ℃，防止试件水分散失并避免在阳光直射的环境下进行养护。

2）试件初步养护48 h后，放入温度为（23±2） ℃的养护池内，养护期间保持试件的表面被自由水完全覆盖，直到试块送检为止（图4）。

图4 混凝土试块养护

3.2.4 试块试验

1）按以上制作及养护条件养护达到28 d龄期后，取出进行抗压试验。

2）试块宽度、直径、高度、垂直度等需在规定误差范围内，圆柱体试块需根据印度尼西亚国家标准SNI 03-6369对试块平整度进行硫磺胶泥找平。

3）以上条件均检查无问题后，根据SNI 1974-2011中规定的试验方法进行抗压试验（图5）。

3.3 试验结果

按标准养护条件养护达到28 d龄期后进行抗压试验，试验结果如表3所示。

图5 混凝土试块找平及测试

表3 混凝土试验结果

表3中转换系数为圆柱体试块与立方体试块抗压强度比值。数据表明，同一条件下圆柱体标准试块整体混凝土强度值均较立方体标准试块混凝土强度值偏低，两者比值最小为0.62，最大为0.94，并不稳定。为了解两者的转换关系，笔者走访了很多当地大型企业、混凝土制品企业，以寻得一个权威的转换系数，但得到的答案都是很含糊且不确定的。

3.4 强度结果差异分析

根据表3，将相关试验数据结果制成图片形式，如图6所示。

图6 混凝土试验结果及转换系数

由图6分析可知，混凝土同一拌和条件下标准的2种试块，抗压强度值没有恒定的关系，混凝土强度的比值也不是一个恒定常数，介于0.62～0.94之间，实测强度值的差异随着混凝土强度标号的不同而变化，总体上变化趋势为：强度标号越高，差异越小，圆柱体和立方体试块强度间的关系是比较复杂的。试验试块的制作质量是反映两者间强度关系的基础，试验前我们已经强调了全过程的同条件因素。有研究表明，标准圆柱体试块与标准立方体试块的强度比基本为0.8[2-3]。在使用从国外引进的一些标准或在国外实施工程项目时，一定要注意不同形状试块间的关系。

3.5 抗压强度数据差异原因分析

通过上述混凝土试块包括制作、设备状态、试压等一系列操作过程的研究分析，对造成印度尼西亚2种形状试块抗压强度差异的主要原因总结如下：

1）环箍效应影响：设备支座与试块受压面之间存在摩擦力，使得试压时对试块两端产生了约束力，即环箍效应，试块的抗压能力受它的大小影响。由于试块底面积、形状都有一定差异，故立方体试块的环箍效应较大，抗压强度也较高。

2）高径比差异影响：对于高径比，圆柱体试块为2，立方体试块近似为1，构件失稳破坏的稳定性系数与材料弹性模量、构件的长细比有关：弹性模量越大，长细比越小，那么稳定性系数越大。因此高径比是影响试块抗压承载力的主要因素之一，并且混凝土抗压强度越低，高径比所产生的影响越明显。

3）试块形状的差异影响：圆柱体试块与立方体试块相比，由于体积大，高径比大，故制作过程中更不容易把控试块质量，容易造成垂直度、平整度等偏差，试压过程中也更容易产生破坏变形。上压力机前，我们对圆柱试块都做了上下两面的硫磺胶泥接触面定型，但还是不能有效消减这种操作误差的影响。

虽然本文的比对试验批次数量和项目样本还有些偏少，但是在施工过程中抽芯和回弹强度的排查结果上，都可以说明以上3种不同因素交错影响，造成圆柱体和立方体试验抗压强度值差异较大，且没有单一的相互关系。

4 结语

1）在同一条件下，圆柱体标准试块和立方体标准试块的抗压强度比值不是一个恒定常数，本文研究表明其介于0.62～0.94之间，实测强度值差异随混凝土强度等级变化而变化，总体来说强度标号越高，差异越小。因此，在目前规范标准规定的条件下，2种试验方法以及试验数据只可分别在特定的标准条件下根据施工或设计需要独立使用，不可随意转换使用。

2）立方体试块较圆柱体试块的试验检测结果更稳定，印度尼西亚本土的混凝土制品企业一般以旧的K标号系列进行销售，但采购方可以提出自己的选择要求。设计图纸中主要还是以f 'c标注为主，这样就造成了转换过程中的计算困难。印度尼西亚以顾问注册师的权威为主，征求结构注册师的同意是可行的。我们在雅加达附近的某一本土项目上就顺利说服结构注册师使用了施工图K系列的标注和用立方体试块进行试验。

3）在印度尼西亚混凝土市场不统一的情况下实施相关工程项目时，对于混凝土试块形状、尺寸，各方应对采用的标准提前达成一致，若需交叉使用，则应根据试验确定转换系数。鉴于圆柱体混凝土试块制作质量不易控制、检测强度偏低的情况，建议要提前做好研判分析，在工程项目中优先使用立方体混凝土试块作为评判条件。