一種直接鉆取芯樣對(duì)建筑混凝土材料的密實(shí)回彈抗壓強(qiáng)度測(cè)試方法

李晨星

摘要：為了提升建筑工程的整體質(zhì)量，對(duì)建筑混凝土材料的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，選取多個(gè)相同標(biāo)準(zhǔn)的立方體試件，將其分別置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)條件下完成性能測(cè)試。采用鉆芯法對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土試件的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。該方法可直接在結(jié)構(gòu)試件上鉆取芯樣，在抗壓強(qiáng)度測(cè)量過(guò)程中，不需要借助其他物理量完成強(qiáng)度的換算，有利于提升試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。將試件的等效齡期與成熟度作為主要依據(jù)，精準(zhǔn)記錄不同齡期下試件的變化情況。

關(guān)鍵詞：建筑混凝土材料；抗壓強(qiáng)度；回彈強(qiáng)度；取芯強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TU528????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???????? 文章編號(hào)：1001-5922（2023）03-0090-04

Research on strength testing of dense rebound through direct drilling of core samples in buildingconcrete materials

Li Chenxing

（Shangluo Vocational and Technical College，Shangluo 726000，China）

Abstract： In order to improve the overall quality of the construction project，the strength of the building concrete material was measured. A number of cube specimens with the same standard were selected to complete the perfor- mance test under the standard and the same condition curing conditions. The strength of structural solid concrete specimens was tested by drilling core method. This method can drill the core sample directly on the structure speci- men. In the process of compressive strength measurement，there is no need to use other physical quantities to com- plete the strength conversion，which is beneficial to improve the reliability of test results. The equivalent age and maturity of specimens were taken as the main basis to accurately record the changes of specimens at different ages. The research can provide some reference for the construction industry.

Keywords： building concrete material；compressive strength；rebound strength；core strength

混凝土材料作為建筑工程的核心材料之一，可直接決定建筑物的使用壽命、工程質(zhì)量等。若混凝土材料的質(zhì)量存在問(wèn)題，可直接影響建筑物的安全性，如何提升建筑物的穩(wěn)定性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。為此，本研究通過(guò)強(qiáng)度測(cè)試的方式，測(cè)定混凝土材料的性能，有利于提高建筑工程的質(zhì)量。

1 建筑混凝土材料強(qiáng)度檢測(cè)

1.1 混凝土材料抗壓性

建筑混凝土材料的抗壓性能為強(qiáng)度檢測(cè)的關(guān)鍵內(nèi)容，該混凝土材料的持久性、穩(wěn)定性與抗壓性有關(guān)，為維持建筑混凝土材料的良好性能，首先應(yīng)保證該材料的抗壓性。在檢測(cè)建筑混凝土材料的抗壓性過(guò)程中，可采用多種不同類型的檢測(cè)方法，不同的檢測(cè)方法在效果上存在較大差異?；炷敛牧蠌?qiáng)度檢測(cè)方法包括鉆芯法和回彈法。其中強(qiáng)度檢測(cè)精度最高的方法為鉆芯法，但是該方法可破壞材料的基本結(jié)構(gòu)?；貜椃ǖ臋z測(cè)效率較高，與鉆芯法相比，檢測(cè)精度遜于鉆芯法。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇不同的方法[1-2]。

1.2 混凝土材料密實(shí)性

建筑混凝土材料的承重性能取決于該材料的密實(shí)性，良好的密實(shí)性在一定程度上可提升材料的承載力。若混凝土材料的承載力不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可直接影響建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最嚴(yán)重的結(jié)果會(huì)威脅人們的生命安全。常用的混凝土材料密實(shí)性檢測(cè)方法包括：彈性波檢測(cè)、熱圖無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以及電磁波檢測(cè)。其中彈性波檢測(cè)方法可利用聲波對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)材料存在一定缺陷，可通過(guò)聲波的變化進(jìn)行提示，對(duì)聲波的變化情況進(jìn)行分析，即可確定材料的密實(shí)性。熱圖無(wú)損檢測(cè)技術(shù)屬于1種新興技術(shù)，該技術(shù)可在不改變混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)密實(shí)性的檢測(cè)，該技術(shù)具有較高的靈敏度和檢測(cè)精度。電磁波檢測(cè)方法可直接觀察材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，最終結(jié)果以變速、反射等現(xiàn)象呈現(xiàn)，適用于存在嚴(yán)重缺陷的混凝土材料[3-4]。

1.3 混凝土成熟度測(cè)定

混凝土是由膠凝材料將骨料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。一般情況下，混凝土指用水泥做膠凝材料，砂石作骨料，與水進(jìn)行正確比例配合，從而形成水泥混凝土，在土木工程中廣泛運(yùn)用?；炷脸墒於仁侵葛B(yǎng)護(hù)時(shí)間和等效養(yǎng)護(hù)溫度的乘積，用于計(jì)算混凝土的早期強(qiáng)度，如果是冬季施工，可以根據(jù)混凝土強(qiáng)度來(lái)判斷時(shí)都應(yīng)該進(jìn)行保溫。

2 建筑混凝土材料強(qiáng)度試驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件與同條件養(yǎng)護(hù)試件的抗壓強(qiáng)度測(cè)定

對(duì)混凝土材料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選取多個(gè)相同標(biāo)準(zhǔn)的立方體試件，將其分別置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)條件下完成性能測(cè)試。在試驗(yàn)過(guò)程中需要用到的設(shè)備為：DYE-2000型液壓數(shù)字式壓力試驗(yàn)機(jī)和YA-2000型電液式壓力試驗(yàn)機(jī)。從不同養(yǎng)護(hù)齡期中選取一組進(jìn)行試驗(yàn)，每組包含3個(gè)試件。混凝土材料的抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式為：

式中：fcu為試件抗壓強(qiáng)度，MPa；F 為試件承受的最大載荷，N；A為試件的受壓面積，mm2。

進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，選取非標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸為100 mm×100 mm×100 mm；標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸為150 mm×150 mm×150 mm。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要在求得的計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上乘以換算系數(shù)0.95。為確定混凝土試件的強(qiáng)度代表值，可采用3種方法進(jìn)行確定：（1）計(jì)算每組試件抗壓強(qiáng)度的平均值，計(jì)算結(jié)果即為強(qiáng)度的代表值[5-6]。（2）若該組試件抗壓強(qiáng)度的最大值或者最小值超過(guò)中間值的15%，即可確定該組試件的中間強(qiáng)度值為代表值。（3）若該組試件抗壓強(qiáng)度的最大值和最小值均超過(guò)中間值的15%，該組試件的強(qiáng)度值作廢。

2.2 結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土回彈強(qiáng)度與取芯強(qiáng)度的測(cè)定

為驗(yàn)證混凝土材料的強(qiáng)度，采用鉆芯法對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土試件的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。該方法可直接在結(jié)構(gòu)試件上鉆取芯樣，在抗壓強(qiáng)度測(cè)量過(guò)程中，不需要借助其他物理量完成強(qiáng)度的換算，可使試驗(yàn)結(jié)果具有直觀、可靠等特點(diǎn)。通過(guò)鉆芯法分別鉆取直徑為100、75、50 mm的試件，在鉆取過(guò)程中，需要將芯樣的高徑比控制在1∶1。每個(gè)養(yǎng)護(hù)齡期均在構(gòu)件中選取2組芯樣，芯樣的直徑分別為100、75 mm，每組包含3個(gè)芯樣[7-8]。等待養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)28 d時(shí)，從每個(gè)構(gòu)件中選取直徑為50 mm的10個(gè)芯樣。芯樣的抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式為：

式中：fs.c為芯樣的抗壓強(qiáng)度數(shù)值，MPa；Fc 為芯樣承受的最大載荷，N；A為芯樣的抗壓的截面面積，mm2。

為確定混凝土芯樣的強(qiáng)度代表值，可采用2種方法進(jìn)行確定：其一，在檢測(cè)構(gòu)件尺寸適中的情況下，需要保證至少有3個(gè)有效芯樣，在檢測(cè)構(gòu)件尺寸較小的情況下，需要保證至少有2個(gè)有效芯樣，對(duì)單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，需保留全部測(cè)定結(jié)果，最終選取的抗壓強(qiáng)度代表值為眾多測(cè)試結(jié)果中的最小值[9-10]。其二，對(duì)直徑為50 mm的芯樣進(jìn)行強(qiáng)度值測(cè)定時(shí)，由于該直徑芯樣表面含有的混凝土含量較少，可使結(jié)果受到一定影響，無(wú)法采用極值的方法衡量混凝土的質(zhì)量，可通過(guò)計(jì)算10個(gè)芯樣強(qiáng)度的算術(shù)平均值，求取芯樣的強(qiáng)度代表值[11]。

3 建筑混凝土材料強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

對(duì)混凝土材料的性能進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，選取2組立方體試件作為試驗(yàn)樣本，向其中一組試件內(nèi)加入粉煤灰摻合料，另一組試件中加入粉煤灰和礦渣摻合料。在試驗(yàn)開(kāi)始之前，需要保證2組試件均處于同一齡期和相同的強(qiáng)度等級(jí)條件下，每組包含3個(gè)相同標(biāo)準(zhǔn)的試件。等效齡期分別為7、14、28 d，在該齡期下完成試件抗壓強(qiáng)度數(shù)值的測(cè)定[12-13]。立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表1所示；同條件養(yǎng)護(hù)立方體試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)芯樣抗壓強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)回彈強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)混凝土材料的性能進(jìn)行分析時(shí)，采用回彈法和鉆芯法測(cè)定2組試件的回彈強(qiáng)度和取芯強(qiáng)度，并按照等效齡期28、60 d完成性能的測(cè)定，混凝土材料的回彈強(qiáng)度和取芯強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示[14-15]。（注：F 為摻加粉煤灰組；FS為摻加粉煤灰和礦渣組。）

3.3 非標(biāo)準(zhǔn)芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

為驗(yàn)證非標(biāo)準(zhǔn)芯樣混凝土材料的性能，對(duì)小直徑的芯樣進(jìn)行試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，探究該芯樣在結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土材料強(qiáng)度檢測(cè)中的適用性。試驗(yàn)開(kāi)始之前，首先應(yīng)完成試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，利用相應(yīng)的方法在混凝土實(shí)體構(gòu)件上鉆取非標(biāo)準(zhǔn)芯樣，非標(biāo)準(zhǔn)芯樣抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示[16-17]。

3.4 混凝土材料成熟度試驗(yàn)

為保證混凝土材料的強(qiáng)度，需要各齡期不同養(yǎng)護(hù)條件下測(cè)定的成熟度均一致。對(duì)該材料的成熟度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)保證抗壓、回彈以及取芯3種強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的齡期均為等效齡期，采用簡(jiǎn)單成熟度法完成計(jì)算，其公式為：

式中：M 為成熟度，℃·d；Ti為平均溫度，℃。試驗(yàn)過(guò)程中全部強(qiáng)度等級(jí)對(duì)應(yīng)的構(gòu)件均在同一天成型，齡期為7、14、28、60 d的不同強(qiáng)度試件的成熟度依次分別為：146.5、276.3、562.1、1143.7。

通過(guò)將試件置于不同養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，即可獲取混凝土材料的強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下混凝土材料強(qiáng)度的測(cè)試，可利用標(biāo)準(zhǔn)制作方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)條件下的試件強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。該材料的取芯強(qiáng)度可通過(guò)鉆芯法鉆取標(biāo)準(zhǔn)的芯樣實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的測(cè)定。但是在實(shí)際測(cè)試中，混凝土材料易受外界環(huán)境、施工等因素的影響，可使混凝土材料的強(qiáng)度性能與實(shí)際結(jié)果之間存在較大差異。將混凝土試件置于同條件養(yǎng)護(hù)環(huán)境中，可使各試件的取芯強(qiáng)度基本一致。由此可表明，等效齡期的增幅一致，可將同條件養(yǎng)護(hù)環(huán)境中試件作為混凝土強(qiáng)度的代表。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑混凝土材料的承重能力和質(zhì)量可取決于該材料的基本性能，良好的密實(shí)性和抗壓性能在一定程度上可提升材料的承載力。為對(duì)建筑混凝土材料的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，選取多個(gè)相同標(biāo)準(zhǔn)的立方體試件，將其分別置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)條件下完成性能測(cè)試，將試件的等效齡期與成熟度作為主要依據(jù)，并結(jié)合多個(gè)性能試驗(yàn)，精準(zhǔn)記錄不同齡期下試件的變化情況。通過(guò)對(duì)建筑混凝土材料進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定，有利于延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。

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