姚潔瓊

（中鐵十九局集團第一工程有限公司，遼寧 遼陽 111000）

1 引言

混凝土的抗壓強度評定對工程構(gòu)件或結(jié)構(gòu)都有重要的影響?；炷僚浜媳取⑦\輸時間、養(yǎng)護工藝等均會對混凝土的質(zhì)量造成影響。此外，混凝土的質(zhì)量和性能在施工使用的過程中也會有所變化。例如，在混凝土的水化硬化過程中混凝土極易有溫度裂縫出現(xiàn)；混凝土結(jié)構(gòu)也容易因澆筑后振搗不密實而有孔隙出現(xiàn)，導(dǎo)致其密實性和承載力受到影響。不管是混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性還是安全性等，混凝土的質(zhì)量和性能問題都會對其造成較大的影響。因此，必須準確檢驗評定混凝土的強度質(zhì)量以確保其安全性?；炷两Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量以及服役狀態(tài)主要由其抗壓強度決定。

當前，多使用回彈法以及鉆芯法對混凝土抗壓強度進行檢測，混凝土抗壓強度的檢測方法在鑒定結(jié)構(gòu)或擴建加固等均發(fā)揮著重要的作用?；诮Y(jié)構(gòu)破損程度，無損檢測可分為非破損或半破損兩種。非破損檢測常使用回彈法，半破損檢測常采用鉆芯法。鉆孔灌注樁或大型建筑混凝土結(jié)構(gòu)常使用鉆芯法檢測抗壓強度，其檢測施工比回彈法更加簡便，主要是以鉆芯取樣的方式對結(jié)構(gòu)強度進行檢測，相比之下，鉆芯法有著更高的可信度以及更為直觀的檢測結(jié)果。采用鉆芯法對混凝土強度進行檢測時，除了材料因素之外，其檢測結(jié)果還與較多因素有聯(lián)系，如：取芯尺寸以及質(zhì)量等。

2 試驗方案

本文以鐵路工程中常用的混凝土原材料為研究對象，具體如表1所示。

表1 原材料性能指標類型

以上述原材料進行混凝土的配制，混凝土配合比如表2所示，并將其制備成如圖1所示的長方體混凝土結(jié)構(gòu)。

表2 研究用混凝土配合比

圖1 鉆芯取樣檢測用混凝土結(jié)構(gòu)

選出28d、56d以及90d的混凝土樣品，并在其清潔、平整的兩個平行側(cè)面上設(shè)置九個測區(qū)，共18個測區(qū)。兩個測區(qū)間保持在2m以下的距離，且距離構(gòu)件的端部和邊緣應(yīng)小于0.5m，測區(qū)總面積應(yīng)在0.04m2以下。在對回彈值進行測試之后，應(yīng)在相應(yīng)的測區(qū)內(nèi)開展鉆芯取樣工作。在具體施工時，應(yīng)根據(jù)混凝土的結(jié)構(gòu)圖，配合以鋼筋檢測儀避免損傷到混凝土中預(yù)埋的鋼筋以及管道等。在平穩(wěn)的安放好鉆芯機之后，應(yīng)固定鉆機并選擇100mm內(nèi)徑的鉆頭進行取樣。

將所得的芯樣加工成抗壓強度測試件，在對其外觀進行檢查時需要確保其沒有裂縫以及缺陷。采用鋼卷尺測量芯樣高度，精度應(yīng)保持在1mm以內(nèi)。芯樣的高度應(yīng)保持在0.95d到1.05d的范圍內(nèi)。芯樣的端面平整度應(yīng)控制在0.1mm或者0.05mm。

為對混凝土抗壓強度與其加工質(zhì)量間的聯(lián)系進行研究，針對同一齡期和結(jié)構(gòu)的混凝土中取出的芯樣開展進行不同平整度的處理，得到平整度在0.1mm以下和0.05mm以下的樣品各30組。

3 試驗結(jié)果

3.1 抗壓強度測試結(jié)果

對不同齡期下不同強度等級的混凝土以鉆芯法測量其抗壓強度，通過對比平整度在0.1m以下和0.05mm以下的芯樣可得如下圖2所示結(jié)果。圖中所示結(jié)果為30個芯樣強度換算的平均值，限于篇幅，本文僅列出部分內(nèi)容。

圖2 鉆芯法測得的各組混凝土強度換算值

從結(jié)果可知，混凝土的抗壓強度隨著不斷增加的齡期表現(xiàn)出不斷增大的趨勢，但對于有著較高強度等級的混凝土而言，齡期從56d增長到90d時的抗壓強度增長幅度較小。C30和C40強度等級的混凝土無論在何種齡期下，相比于0.1mm以下平整度的芯樣，0.05mm以下平整度的芯樣有著更高的抗壓強度換算值，而標準養(yǎng)護試件的抗壓強度則與平整度在0.1mm以下的芯樣基本一致。表明低等級的混凝土平整度在0.1mm以下時可較好地反映出混凝土真實的強度。而在C45強度等級以上的混凝土，比起0.05mm以下平整度的試件的抗壓強度，0.1mm以下平整度的試件有著更低的抗壓強度換算值，并且在越長的齡期和強度等級下有著越大的差距。如混凝土在標準養(yǎng)護條件下的抗壓強度，在三個齡期下比平整度在0.1mm以下的混凝土的抗壓強度分別低6.3mpa、7.0mpa以及12.3mpa，且比0.05mm以下平整度的混凝土抗壓強度要低7.6mpa、8.7mpa以及11.8mpa?？芍?，從抗壓強度的測試結(jié)果而言，芯樣處理過后的平整度有著較大的影響。0.05mm以下平整度的芯樣有著與標準養(yǎng)護強度的芯樣接近的抗壓強度換算值。

混凝土受壓破壞首先開始于骨料和砂漿的界面微裂縫，該位置是應(yīng)力集中最為嚴重的地方。在眾多混凝土的芯樣試件中表面平整度較差的位置是最容易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中的地方，該種情況下測試得到的強度值往往偏低。故在對混凝土強度進行鉆芯法測試時，尤其是50Mpa以上強度的混凝土，應(yīng)確保其芯樣有著0.05mm以下的平整度。

以鉆芯法確定混凝土抗壓強度換算值并推算混凝土強度時，可通過如下方法進行確定： （1）混凝土試件抗壓強度最小值大于85%抗壓強度標準值時，可將其推定值確定為鉆芯法測得數(shù)據(jù)的平均值； （2）當所測得的混凝土試件抗壓強度最小值在85%的抗壓強度標準值以下時，可將混凝土的強度推定值確定為最小值。

根據(jù)上述方法進行推定可知，各組芯樣試件無論在何種平整度下均有著比85%混凝土抗壓強度標準值要大的抗壓強度。每組30個芯樣強度標準差均在5mpa以下，表明芯樣有著較為穩(wěn)定的質(zhì)量，僅存在較小的離散性。并且0.05mm平整度以下的芯樣比起0.1mm平整度以下的芯樣有著更小的強度標準差，說明其均勻性更佳，以0.05mm平整度處理芯樣是可行的。

3.2 影響因素分析

試件幾何尺寸對于混凝土的抗壓強度測試結(jié)果而言也是較為重要的影響因素。下表3對國內(nèi)外研究機構(gòu)在尺寸芯樣不同時進行試驗所得到的強度結(jié)果進行了統(tǒng)計，從表中可以看出所得結(jié)果并不統(tǒng)一，測試結(jié)果一方面與芯樣強度分散性有所聯(lián)系，另一方面其與試件制備時所用的原材料也有聯(lián)系。為避免芯樣尺寸對試驗結(jié)果造成的影響，在滿足混凝土結(jié)構(gòu)基本要求的條件下，本文建議以100mm直徑、1.0高與直徑比的芯樣開展強度測試。

表3 小芯樣測試混凝土強度的研究結(jié)果

4 結(jié)語

（1）混凝土的強度測試受芯樣試件平整度的影響較大。C50Mpa以上的混凝土在平整度小于0.1mm時的芯樣強度換算值比標準養(yǎng)護強度下的低，該差值在越大強度等級的混凝土中有越明顯的表現(xiàn)。標準養(yǎng)護強度狀態(tài)下的混凝土試件與0.05mm平整度以下試件的抗壓強度接近，且標準差更小。為使鉆芯法所得的結(jié)果有著更高的準確性，應(yīng)確保芯樣試件的平整度在0.05mm以下。

（2）在檢測混凝土強度時，鉆芯法所用芯樣應(yīng)為直徑100mm，1.0高徑比的尺寸，以避免測試結(jié)果可能受到尺寸效應(yīng)影響。