趙先軍

（福州鐵建工程質(zhì)量檢測有限公司，福建福州 350013）

1 研究內(nèi)容與方案

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）選擇P.O 42.5 的水泥作為混凝土原材料，細(xì)度模數(shù)為2.7～3 的河砂作為砂料，含泥量的最大值不能超過1%，且不含有泥塊；混凝土強(qiáng)度為C30～C45 的混合料中使用直徑為5～31.5mm的碎石，C50～C80 混凝土的混合料中使用直徑為5～20mm 的碎石；粗、細(xì)集料的選用要和鐵路行業(yè)的現(xiàn)行規(guī)范相符。

（2）使用Ⅰ級粉煤灰，硅灰≥S90。

（3）準(zhǔn)備好原材料之后用自來水將其攪拌均勻，并在C30～C45 混凝土中加入減水率超過25%的減水劑，在C50～C80 混凝土中加入減水率超過30%的減水劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)原料

本次實(shí)驗(yàn)選擇的原材料如上述內(nèi)容，共配置的混凝土等級有10 種，其型號如下：C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。本次實(shí)驗(yàn)?zāi)依ㄨF路工程常見混凝土強(qiáng)度等級，并制成如下形式的混凝土試構(gòu)件。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）在構(gòu)件制成的28d、56d、90d 時(shí)，選擇表面平整、干凈的平行澆筑側(cè)面作為測區(qū)，在同一個(gè)側(cè)面中每間隔2m 布置一個(gè)面積為0.04m2的測區(qū)，共9 個(gè)測區(qū)，位置要均勻，每個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)塊共布置測區(qū)18 個(gè)。回彈值測量結(jié)束后，在測區(qū)內(nèi)鉆芯取樣。鉆芯時(shí)要避開混凝土中的鋼筋、預(yù)埋件或管線，施工前要先用混凝土鋼筋檢測儀檢測出鋼筋的位置，以免誤鉆。待鉆機(jī)平穩(wěn)安放，就位后，固定好鉆機(jī)位置，安裝鉆頭，其內(nèi)徑為100mm。

（2）取出的芯樣要先被切割，使之加工成抗壓強(qiáng)度測試的試件。觀察試件的外觀是否有裂縫或明顯的缺陷，外觀良好的試件要磨平端面，并將其擦拭干凈，以備試壓使用。芯樣中部直徑的長度要用游標(biāo)卡尺來測量，為確保其數(shù)值的準(zhǔn)確度，要測量兩次，取平均值（記作d）記錄下來，其數(shù)值精確到0.5mm。與芯樣高度方向一致的，任何一條直徑和平均值之間的差異應(yīng)控制在2mm，不能超出這一限制。

（3）測量芯樣的高度時(shí)，選擇鋼卷尺或鋼板尺，其數(shù)值精確到1mm。芯樣高度取值范圍為0.95～1.05d。測量垂直度，即兩個(gè)端面與母線夾角，測量工具為游標(biāo)量角器，其數(shù)值要精確到0.1°。芯樣端面要和鋼板尺或角尺緊密貼合在一起，測量時(shí)在轉(zhuǎn)動鋼板尺的同時(shí)還要測量出與芯樣端面之間的縫隙，一般用塞尺進(jìn)行測量，記錄數(shù)據(jù)。芯樣端面平整度最大值為0.1mm 或0.05mm。

本研究主要探究芯樣加工質(zhì)量對抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的影響。因而在獲取研究數(shù)據(jù)時(shí)，本研究選取同一混凝土結(jié)構(gòu)、同一齡期的芯樣試件的不同平整度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終選定平整度≤0.1mm 的芯樣數(shù)據(jù)30 組，平整度≤0.05mm 的芯樣數(shù)據(jù)30 組。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)分析

本次研究數(shù)據(jù)選取10 種等級的混凝土在28d、56d、90d 時(shí)分別對試件的抗壓強(qiáng)度，檢測方法為鉆芯法檢測。本次實(shí)驗(yàn)中的混凝土的等級主要有以下幾種：C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。

分三組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，平整度≤0.1mm、平整度≤0.05mm、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，其試驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2 所示，表示了芯樣強(qiáng)度為30 個(gè)芯樣的強(qiáng)度換算值的平均值。當(dāng)混凝土試件的齡期變長時(shí)，各組混凝土試件的抗壓強(qiáng)度也逐漸變大。若混凝土等級較高時(shí)，這種變化并不明顯。56d、90d 的試件抗壓強(qiáng)度增長幅度并不明顯。

圖1 鉆芯法測得的C30 組混凝土強(qiáng)度換算值

圖2 鉆芯法測得的C40 組混凝土強(qiáng)度換算值

從圖1 和圖2 可知，C30 和C40 混凝土在28d、56d、90d 齡期內(nèi)試件的抗壓強(qiáng)度換算值從小到大依次為平整度≤0.1mm、平整度≤0.05mm、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件。其中平整度≤0.05mm 的抗壓強(qiáng)度換算值略接近于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件。這一檢測結(jié)果說明，對于低強(qiáng)度等級的混凝土而言，混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度檢測時(shí)選用平整度≤0.1mm 的規(guī)格就可以。若對于高強(qiáng)度的混凝土（≥C45）檢測混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度時(shí)，不能選用平整度≤0.1mm 的規(guī)格，容易出現(xiàn)偏差，應(yīng)選擇規(guī)格較高一些的，如平整度≤0.05mm 或標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件。

當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級越高，齡期越長時(shí)，偏差就會越來越大。以C55 混凝土為例，較之于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，平整度≤0.1mm 的試件在28d、56d、90d 齡期中抗壓強(qiáng)度換算值偏低，其對應(yīng)的差值分別為6.4MPa、7.1MPa、12.4MPa；相反，較之于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，平整度≤0.05mm 的試件在28d、56d、90d 齡期中抗壓強(qiáng)度換算值偏低，其對應(yīng)的差值分別為7.7MPa、8.8MPa、11.9MPa；由此可見，平整度經(jīng)過處理之后還是會較大程度地影響試件的抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果。

就標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的抗壓強(qiáng)度換算值而言，平整度≤0.05mm的試件抗壓強(qiáng)度換算值更為相似。混凝土受壓之后，會破壞其結(jié)構(gòu)，最先產(chǎn)生變化的是骨料和砂漿界面，受壓之后骨料和砂漿界面會產(chǎn)生微小的裂縫。而混凝土內(nèi)部主要應(yīng)力的集中來源就是界面。試件的平整度差，試件局部應(yīng)力集中，混凝土試件抗壓強(qiáng)度換算值低。對于C50 以上等級的混凝土使用鉆芯法測試抗壓強(qiáng)度值時(shí)，試件的平整度要≤0.05mm。

鉆芯法測量抗壓強(qiáng)度換算值，結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定值應(yīng)按如下方式取得：①芯樣試件混凝土最小的抗壓強(qiáng)度滿足≥85%×混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的要求，結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定值為多次測量之后的平均值；②芯樣試件混凝土最小的抗壓強(qiáng)度滿足<85%×混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的要求，結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定值為最小值。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)的測量結(jié)果顯示：除了C70 在28d 齡期、平整度≤0.1mm 的取樣芯樣試件混凝土最小的抗壓強(qiáng)度滿足<59.5MPa，結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定值為最小值。其余取樣芯樣的在三種平整度條件下混凝土最小的抗壓強(qiáng)度都滿足≥85%×混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的要求，結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定值為多次測量之后的平均值。

每組取樣30 組試件的芯樣強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差＜5.0MPa，這一結(jié)果說明混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定，沒有產(chǎn)生較大的離散性不大。平整度≤0.05mm 的試件抗壓強(qiáng)度換算值比平整度≤0.1mm 的試件抗壓強(qiáng)度換算值要小，這說明混凝土芯樣的平整度≤0.05mm 時(shí)，試件的抗壓強(qiáng)度是更為均勻。

試件的幾何尺寸也會影響混凝土抗壓強(qiáng)度的測試結(jié)果，這一現(xiàn)象被稱之為尺寸效應(yīng)。當(dāng)混凝土的配比一樣，強(qiáng)度一樣，養(yǎng)護(hù)條件一樣時(shí)，但試件的幾何尺寸不一樣，混凝土抗壓強(qiáng)度的測試結(jié)果也是不一樣的。將混凝土試件放在壓力機(jī)上，并施加壓力，當(dāng)與加荷方向一致的混凝土試件出現(xiàn)縱向變形時(shí)，試件的橫向膨脹按泊松比效應(yīng)變化。較之于混凝土構(gòu)建而言，鋼制壓板的橫向膨脹數(shù)值小，因而在壓板與混凝土試件受壓面會產(chǎn)生摩擦力，約束著試件的橫向膨脹度，這就是環(huán)箍效應(yīng)。當(dāng)混凝土滿足要求時(shí)，為盡可能的減少幾何尺寸對抗壓強(qiáng)度的影響，檢測抗壓強(qiáng)度時(shí)芯樣的半徑為50mm，高度與直徑的比值為1[1]。

3 注意事項(xiàng)

本工程中鉆芯法的關(guān)鍵點(diǎn)如下：

（1）為降低檢測的工作量，布置鉆芯位點(diǎn)時(shí)要確保其科學(xué)性，在檢測試件的非破壞混凝土強(qiáng)度后再確定鉆芯的具體位點(diǎn)。

（2）為了更好地對照混凝土樣本強(qiáng)度和非破損強(qiáng)度之間的關(guān)系，在非破損檢測區(qū)設(shè)置鉆芯的位置。

（3）選擇鉆頭時(shí)，在條件允許的前提下選用半徑為50mm 的鉆頭取樣最佳；若條件不允許，鉆頭尺寸最小值為粗骨料最大粒徑的兩倍以上。

（4）選擇鉆芯位置時(shí)要避開主筋、預(yù)埋件、管線等位置，鉆芯取樣時(shí)要選在混凝土結(jié)構(gòu)受力相對較小的地方，以免取樣時(shí)破壞混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。

4 結(jié)語

綜上所述，鉆芯法具有以下優(yōu)勢：檢測設(shè)備簡單、操作便捷、不會傷害混凝土構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性能及形態(tài)，可廣泛應(yīng)用于工程檢測。本文分析鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)用鉆芯法測試的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)結(jié)果，指出檢測時(shí)的注意事項(xiàng)，可以為相關(guān)的工作人員檢測提供參考。