剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術研究

焦興隆

（上海洪棟建設工程檢測有限公司，上海 202155）

1 引言

剪壓法是一種檢測混凝土抗壓強度的有效方法，通過剪切工具，用于對混凝土構件的邊緣施加壓力使混凝土構件的邊緣局部損傷破壞，根據破壞剪力值的大小推導出混凝土構件的抗壓強度[1]。剪壓法操作簡單，對構建的損傷小，不受鋼筋間距和混凝土碳化情況的限制，不需要測量混凝土的碳化深度，因此，在實際中易于操作和方便檢測[2]。現行規范CECS 278—2010《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規程》不適用于上海機制砂混凝土（以機制砂和碎石為骨料的混凝土）的試驗。為了使該測試方法更適合上海地區，本文通過大量實驗數據建立了上海地區強度測量曲線。為了驗證該強度曲線的適用性，隨機選取上海5個在建工程進行對比試驗。研究發現剪壓法的測強曲線比統一測強曲線平均誤差更小。

2 建立測強曲線的試驗方案及數據采集

2.1 試樣制備

試樣制備分為實驗室樣品制備和現場樣品制備。室內樣品制備：制備強度等級為C30、C40、C50和C60的混凝土試塊，試驗齡期分別為2 d、5 d、7 d、14 d和28 d。各強度等級不同齡期的樣品數為4組（每組3片，樣品量150 mm×150 mm×150 mm）。

2.2 試樣檢測

對不同齡期的試件進行了室內室外強度試驗。首先，采用現場剪壓法進行混凝土構件強度試驗，室外試驗方法按照CECS 278—2010《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規程》進行，并記錄試驗數據，室內抗壓強度試驗按GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行，并記錄試驗數據。

2.3 抗壓強度分析

對不同水灰比的混凝土和不同齡期的混凝土的抗壓強度進行實驗，試驗結果見表1。

表1 混凝土的抗壓強度統計表MPa

每組混凝土的抗壓強度值取的是3個試塊抗壓強度試驗值的平均值，如圖1所示。從圖1可以看出隨著水灰比的減小，抗壓強度的最大標準差逐漸增大；隨著齡期的增大，抗壓強度的最小標準差在降低，最大標準差在增加，無論齡期多少，水灰比多少，抗壓強度大概在20～30 MPa范圍內波動。

圖1 混凝土抗壓強度值及其標準差

不同配合比下混凝土強度隨齡期的增加情況如圖2所示。從圖2可以看出，隨著齡期的增長，混凝土的抗壓強度也在增長，在14 d左右抗壓強度達到最大，隨后隨著齡期的增長，抗壓強度增長變緩，符合一般混凝土抗壓強度增長規律。

圖2 混凝土強度隨齡期變化圖

3 上海市虹橋機場擴建工程剪壓法測強曲線的建立

3.1 剪壓法測強曲線的建立

此次研究從試樣準備工作開始到實驗數據采集完成經歷了一年的時間，通過對所有數據進行整理分析得到圖3，得出回歸方程擬合的測強曲線為：=1.222Ni+3.453 6（其中，為混凝土強度換算值；Ni為混凝土剪壓值），平均相對誤差δ=5.25，強度相對標準差er=6.12。

圖3 剪壓法檢測混凝土強度數據散點圖

由圖3可以看出隨著剪力值的增大，抗壓強度也在增大，大部分的數據集中分布在剪力值50 kN左右，少量數據分布在剪力值10～40 kN。剪力值和抗壓強度之間是正相關的，回歸曲線是線性增長的。

3.2 回彈法測強曲線的建立

回彈法檢測混凝土的抗壓強度所對應的測強曲線的數學模型推定公式：

利用origin繪圖軟件，得到回彈法測強曲線如圖4所示。

圖4 回彈法測強曲線

3.3 鉆芯法測強曲線的建立

圖5 鉆芯法測強曲線

3.4 超聲回彈綜合法測強曲線

超聲回彈綜合法檢測高性能混凝土測強曲線選用數學模型：

式中，Rz為混凝土回彈值；v為混凝土中超聲波聲速。

利用origin繪圖軟件，得到超聲回彈綜合法測強曲線如圖6所示。

圖6 超聲回彈綜合法測強曲線

4 上海地區剪壓法測強曲線實用性的驗證

為了驗證此次研究所建立的地區測強曲線的適用性，在上海市內隨機選擇了5個在建及既有建筑上進行了比對試驗，通過在同一混凝土構件上鉆芯取芯樣和利用剪壓法分別檢測混凝土的抗壓強度，并采用本文建立的地方測強曲線計算混凝土構件的抗壓強度，分析結果見表2。

表2 芯樣抗壓強度值及剪力值一覽表

現行規程DB34T 569—2022《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規程》中的測強曲線為=1.4，現將測得的剪力值分別通過統一測強曲線及上海市地區測強曲線分別計算混凝土構件的抗壓強度，計算結果見表3。

表3 統一及地區測強曲線推定混凝土抗壓強度值一覽表

由以上實測數據對統一曲線和地區測強曲線的平均相對誤差進行計算，計算結果見表4。

表4 統一及地區測強曲線推定混凝土抗壓強度值平均誤差表%

通過以上數據可以看出，5個工程除一個工程兩種曲線的平均相對誤差相近之外，另外4個工程的地區測強曲線的平均相對誤差比統一測強曲線的平均相對誤差明顯小一些，說明剪壓法對應的測強曲線與統一測強曲線相比更加準確，更適用于上海機制砂混凝土強度的測定。

5 結論

通過數據分析，該強度測量曲線符合相關法規對區域強度曲線建立的要求，回歸精度高，誤差小，適用于上海地區機制砂混凝土抗壓強度值的假定。通過實際工程對比試驗，強度測量曲線比現有統一強度測量曲線更適合上海地區混凝土抗壓強度的假定。該強度測量曲線的建立，不僅改進了上海地區混凝土抗壓強度檢測方法的使用，還可以更合理、有效地評價工程質量，而且通過對混凝土實體強度檢測的研究和應用，可以提高檢測工作效率，縮短項目工期，減小破損檢測對構建帶來的不利影響。