混凝土強度的新型剪壓法檢測技術研究

孫飛鵬 金自清

上海建工材料工程有限公司 上海 200086

混凝土是當下結構工程中所應用的主要材料之一，其自身強度對結構實體質量有著重要影響。目前，對于評定混凝土的質量一般通過標準試塊（150 mm×150 mm×150 mm）抗壓強度，按照標準方法成型、養護后，檢測其28 d齡期。

用標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度已成為混凝土結構設計及施工、驗收的基本依據。但在實際生產施工中，標準試塊由于各方面的影響因素（成型、養護條件、受力狀態等），導致試塊強度只能被認定為在特定的環境條件下的性能，而不代表實際應用于建筑中的情況。

基于上述考慮，通過大量的試驗數據積累，研究了用于上海市的剪壓法測強曲線，建立了上海地區剪壓法測強曲線[1-4]。

1 試驗方案

1.1 混凝土試塊成型

制作不同強度等級和不同齡期的同條件標準試塊，對現有的R值回彈專用曲線進行驗證，制訂上海市剪壓法測強曲線，要求如下：根據上海工程建設常用的混凝土強度區間和混凝土強度需要檢測時的齡期等具體情況，此次剪壓法檢測研究選擇的混凝土強度等級為C20、C30、C35、C40、C50、C60、C80，混凝土試塊齡期為14、28、60、90、120、180、360、720 d；每個強度等級的混凝土在取樣時，應從同一盤中取樣，成型尺寸為150 mm×150 mm×150 mm，每個強度等級在每一齡期制作18塊，共計1 008塊，過程中經振實臺振實[5-8]。

1.2 原材料及配合比

1）水泥的質量應符合GB 175—2007《普通硅酸鹽水泥》的要求。

2）細骨料的質量應符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》的要求。

3）粗骨料的最大粒徑為31.5 mm，其質量應符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》的要求。

4）粉煤灰及礦粉的質量應符合相關標準的要求。

5）外加劑的質量應符合相關標準的要求。

6）根據不同強度等級的要求確定相應的混凝土配合比，以適應于上海地區混凝土或工程實際應用為宜，初始坍落度一般控制在160～220 mm范圍內，混凝土強度的富余系數不宜過大，混凝土拌和物的含氣量應控制在5%以內。

7）成型所用的脫模劑應為中性或偏堿性（pH≥7），混凝土的成型、養護應符合GB 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》的要求。

1.3 檢測要求

1）同一強度等級、同一齡期的試塊利用剪壓儀（圖1）進行剪壓試驗，剪壓試驗的測點應當布置在試塊立方體的澆筑側面，在每個試塊的澆筑側面進行一次剪壓試驗，并記錄試驗數據。

2）剪壓試驗完畢后的試塊按GB 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》的規定進行抗壓強度檢測，得到的試塊抗壓強度精確至0.1 MPa。

2 試驗結果

2.1 試驗數據匯總

試驗共得到剪壓法回歸數據總數376個（試塊強度≥70 MPa的數據未列入），其中：強度＜30 MPa的有58個，強度30～＜40 MPa的有73個，強度40～＜50 MPa的有117個，強度50～＜60 MPa的有98個，強度60～＜70 MPa的有30個。

2.2 數據回歸

剪壓法檢測強度回歸方程用一元線性方程為：

式中：F——抗壓強度，MPa；

N——剪壓力，kN；

a、b——系數。

對檢測活動的剪壓法數據進行了線性回歸（圖2），求得a=1.25、b=5.04，平均相對誤差為10%，相對標準差為12.1%，相關系數為0.91。

圖2 剪壓法線性回歸

2.3 回歸曲線分析

為了更好地制訂剪壓法曲線，委托3家檢測單位對試塊進行了檢測。

3家檢測單位合并數據線性回歸方程的平均相對誤差δ為10.0%，小于14.0%；相對標準誤差er為12.1%，均滿足地區測強曲線的要求。

根據3家檢測單位合并后的剪壓法檢測強度回歸方程F=1.25N＋5.04，與CECS 278：2010《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規程》的回歸方程F=1.4N進行了對比（圖3）：

1）當剪壓值為10～33 kN（對應強度15～45 MPa）時，其強度計算值比CECS 278：2010《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規程》的回歸方程F=1.4N的強度計算值高0～3.5 MPa。

2）當剪壓值為33～60 kN（對應強度45～80 MPa）時，其強度計算值比CECS 278：2010《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規程》的回歸方程F=1.4N的強度計算值低0～2.5 MPa。

圖3 剪壓法線性回歸與CECS 278：2010線性回歸比對

3 結語

通過制作不同強度等級、不同齡期的同條件試塊，檢測其剪壓力和立方體抗壓強度值，對相關數據進行回歸統計分析，提出了剪壓法測強專用曲線（線性回歸）。專用曲線平均相對誤差δ和相對標準差er能夠滿足地區測強曲線的要求。制訂了剪壓法檢測混凝土抗壓強度方法，剪壓法測強專用曲線的回歸方程為：F=1.25N＋5.04。上述測強專用曲線與CECS 278：2010《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規程》相比，當剪壓值為10～33 kN（對應強度15～45 MPa）時，其強度計算值略高；當剪壓值為33～60 kN（對應強度45～80 MPa）時，其強度計算值略低[9-10]。