混凝土抗压强度---立方体 vs. 圆柱体

1 引言

对结构工程设计来说，混凝土的抗压强度试验是必须进行的。混凝土的抗压强度试件制作有两种：一种是立方体，另一种是圆柱体。一般来说，一组试验的试件取3个. 本笔记简要描述这两种制作方法的背景以及这两种试件抗压强度之间的关系。

2 混凝土立方体抗压强度

混凝土立方体抗压强度是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。我国取用的标准试件为边长相等的混凝土立方体， 这种试件的制作和试验均比较简便， 而且离散型较小。我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》 (GB/T 50081)规定，以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20°+/-2°的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28天，依据标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值(MPa)作为混凝土的立方体抗压强度。

我国这种立方体试件的标准起源于英国及欧洲的建筑标准，在亚洲，印度的建筑标准也使用立方体试件。

3 混凝土圆柱体试件

日本的建筑标准与北美的建筑标准一样，使用的取样直径150mm, 高度h=300mm的圆柱体试件的抗压强度。尽管规范和教材上说立方体试件的制作和试验比较简便，但我个人觉得圆柱体试件的现场制作更简单一些。香港的建筑标准在2015以前使用的是立方体试件，在2015年以后逐渐转移到圆柱体试件。

4 立方体与圆柱体抗压强度之间的关系

一般来说，圆柱体试件的抗压强度比立方体试件的抗压强度低，其系数大约为0.8到0.85，即 f_c=（0.8~0.85)*f_cu. 也有一些研究显示这个系数可以达到0.9. 香港大学的研究结果显示，对于抗压强度在80MPa以下的试件，系数取0.78, 这个值与Eurocode的取值差不多。事实上，有多种因素影响这种关系，包括: 1)浇注、固化和试验程序；2)试样几何形状；3)强度水平；4)加载方向和机器特性；5)骨料级配等。因此在没有两种试验结果的前提下，这种关系式应该小心使用。