混凝土抗压强度检测方法分析

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楼主 2019-01-16 06:06:37
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0 引言

混凝土作为无机建材的一类,是目前工程界中应用最广的工程建筑材料,应用在高楼大厦、桥梁隧道中。混凝土属于无机材料,避免不了本身的脆性带来的缺点:抗压不抗折。人们为了更好地利用混凝土,将其与金属材料(钢筋)共同使用,既利用金属材料的柔韧性又利用无机材料的抗压性,同时又避免了无机材料的脆性带来的不必要麻烦。为了更好地利用混凝土,需对其进行强度检测。目前,混凝土结构的强度检测方法有标准养生试件法、钻芯法、回弹法、超声回弹综合法、拔出法(后锚固拔出法)和射钉法(贯入法)等。

1 标准养生试件法

依据国家的现行检测标准规范,混凝土试件强度试验按以下进行:现场浇注混凝土试块,同时将所用混凝土按要求分层并振捣或插捣,装入标准试模制作立方体抗压强度试件。在室内放置24h,拆模标注信息,进行标准养护28d后,进行试压强度试验。

标准养生试件法是判断混凝土强度的标准方法,能直观反映混凝土结构强度。施工中,由施工单位取样、监理单位平行验证的程序,得到标准养护试件强度,以推算结构实体强度等级的依据;试件抗压强度试验法能反映现场混凝土的强度,但基于施工管理水平,往往使标准养护试件强度与现场混凝土结构实体强度等级不一致,所以应强化工地试验室标准养生试件制作的规范程度,按照规范要求建设标准养护室;同时加强现场施工管理水平,以合适状态的混凝土进行浇筑结构物。

2 钻芯法

钻芯法是通过从结构或构件中钻取圆柱试件来检测混凝土材料的一种破坏性方法。在有代表性的混凝土结构上用钻芯机钻取芯样,经过加工,两端锯切、磨平或补平后,制作成圆柱体进行强度检测。

中华人民共和国行业标准《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(JGJ/T384-2016)规定:钻芯法确定单个构件混凝土抗压强度推定值时,芯样试件的数量应≥3个;钻芯对构件工作性能影响较大的尺寸构件,数量应≥2个。单个构件的混凝土抗压强度推定值不再舍弃,而应按芯样试件抗压强度值中的最小值确定。

该规定的缺陷是过于严格,在芯样钻取过程中,由于钻头的高速旋转,会对混凝土结构产生不小的扰动,同样也影响到芯样试件的密实性。芯样的强度也因此常常低于混凝土结构的实际强度。此时,用芯样试件的强度最小值作为混凝土抗压强度的推定值,无疑是过于保守了,建议取平均值作为混凝土抗压强度的推定值。

虽然钻芯法是可直接反映构件混凝土强度的局部损伤检测的常用方法,也可直接观察混凝土构件的实际状况,如骨料分布、蜂窝孔隙等,但其缺陷也特别明显:劳动强度大且对芯样两端面的平整度要求很高,增加了施工难度。

3 回弹法

通过回弹仪可先测定混凝土构件的表面硬度,并对其碳化深度进行测试,进而推测其抗压强度。回弹仪虽然能得到混凝土表面的硬度,而且材料的硬度与其强度有一定关系,从而建立了回弹值和强度的特殊强度曲线,并最终推断其强度值。

材料的硬度是材料抵抗外来机械作用力侵入的能力;材料的强度是材料在外部荷载作用下,抵抗破坏的能力。一种材料的硬度与其自身的强度无关,混凝土强度是砂浆、骨料和水泥石的整体性能的集中表现。

影响混凝土碳化深度的主要因素是水灰比,这就决定了混凝土密实度也是水灰比在一定的比例下,湿养护龄期越短,粉煤灰的掺量越大,实体的孔隙率也就越大。不同粉煤灰的掺量实体之间孔隙率的差别随龄期的增长而缩小,而对于混凝土的强度,碳化前后没有太大的差别。没有必要为碳化深度去折减混凝土的强度,碳化层的硬度、厚度大小与混凝土的强度没有关系。

根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)第34页:“国外使用回弹仪精度不高,有的只能定性判定混凝土质量,不能定量给出强度数值”,并从大量的实际情况分析,回弹法测出的混凝土强度数值也不可靠。这些年,虽然《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)几经变动,但变动的只是条文,测强曲线无变化。回弹法的使用在我国已有近40多年的历史。过去用于传统的混凝土时,尽管回弹值离散性很大,但出现的问题并不像现在这样突出。譬如掺入粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度都偏低,一些人便增大碳化深度的修正系数,使其合格。

因此,可从以下方面进行讨论:①受多种因素的影响,回弹仪检测混凝土侧表面,推算混凝土抗压强度的大小,不再适应于现代混凝土,尤其是掺有大量掺合料的高性能混凝土。碳化深度对混凝土的抗压强度影响不大,仅增加混凝土的表面硬度。②回弹值对推断混凝土的匀质性有一定的意义,而用于评定混凝土的抗压强度有一定的缺陷。抗压强度是一整体均匀受荷载概念,即使相同强度等级的混凝土回弹值也不在一个合理的范围内。③施工规范、规定以及规程和标准也不是法律法规,可参照执行,但不能机械地、教条性地执行。④回弹法不适合用于现代混凝土抗压强度的测定。

总而言之,对回弹方法进行评价:其使用简单、灵活、测试速度快、测试成本低;检测人员可对现场进行随机抽取检测,及时掌握混凝土的实际强度和整体浇筑水平;若精度相对较差,需依靠一定曲线的强度。当混凝土表面与内部质量有明显的差异时, 如化学腐蚀或火灾,以及硬化过程中的冻伤,则禁止使用这种方法。

4 超声回弹综合法

超声回弹综合法就是采用混凝土超声波检测仪和混凝土回弹仪,在结构混凝土同一测区分别测量声速(在混凝土中,超声脉冲单位时间内的传播距离)及回弹值,当采用山东省测强曲线时还需测量混凝土构件碳化深度,根据混凝土强度与表面硬度以及超声波在混凝土中的传播速度之间的相互关系推定混凝土强度等级。

超声法检测能够反映混凝土内部密实情况,但对检测人员、设备要求较高,且因人而异显著;回弹法要求相对较低,但不能反映混凝土构件内部密实程度,因此二者结合避免了彼此的缺点,使试验精度得到提高;不受构件浇筑龄期及湿度的影响。

若构件受到火灾焚烧、化学性腐蚀以及严重的冰冻伤害,以致使构件表面变得较为疏松或开裂脱落,则不适用于该方法。

5 后锚固拔出法

后锚固拔出法:将浇筑硬化后的构件上选取检测部位,植入锚固件,使用已标定的拉拔仪,进行拉拔试验,得到破坏时的拉拔力。根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的相互关系来检测混凝土强度。其破坏形式包括:锚固件断裂、植入锚固件被连同混凝土拉出、植入锚固件脱落及锚固件上黏结剂处断裂。

在严格遵守操作规程的情况下,混凝土锥形破坏与同条件下混凝土抗压强度具有相近的线性关系。后锚固拔出法不受原材料、施工工艺、养护龄期等因素制约,相对可靠,测试精度高,对构件损伤较小,可重复检测等优点。

6 结语

综上所述,在选择混凝土强度测试方法时,应根据具体情况选择最佳的方案,要特别注意测试设备的状态和测试人员的专业素养,综合考虑测试经费。若混凝土试样强度不合格,可采用无损检测法来推断混凝土构件的强度。若需要确定混凝土结构的强度等级,且经费充足,应优先考虑钻芯法。当混凝土质量比较均匀时,可考虑回弹法和超声回弹法,并采用钻芯法进行校正,可提高其精度。当混凝土强度较低时,直接采用抗拔法是不利于施工的,因为此时实测的混凝土强度较高,会影响工作人员的判断。来源:《交通世界》2018.04

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