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(gòu)件的邊緣施加壓力使混凝土構(gòu)件的邊緣局部損傷破壞，根據(jù)破壞剪力值的大小推導出混凝土構(gòu)件的抗壓強度[1]。剪壓法操作簡單，對構(gòu)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]?，F(xiàn)行規(guī)范CECS 278—2010《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)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(qū)，本文通過大量實驗數(shù)據(jù)建立了上海地區(qū)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(fā)現(xiàn)剪壓法的測強曲線比統(tǒng)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(shù)據(jù)采集

2.1 試樣制備

試樣制備分為實驗室樣品制備和現(xiàn)場樣品制備。室內(nèi)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(shù)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(nèi)室外強度試驗。首先，采用現(xiàn)場剪壓法進行混凝土構(gòu)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(shù)規(guī)程》進行，并記錄試驗數(shù)據(jù)，室內(nèi)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(shù)據(jù)。

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(jié)果見表1。

表1 混凝土的抗壓強度統(tǒng)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(nèi)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(guī)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(shù)據(jù)采集完成經(jīng)歷了一年的時間，通過對所有數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)集中分布在剪力值50 kN左右，少量數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)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(qū)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(qū)測強曲線的適用性，在上海市內(nèi)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(gòu)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(gòu)件的抗壓強度，分析結(jié)果見表2。

表2 芯樣抗壓強度值及剪力值一覽表

現(xiàn)行規(guī)程DB34T 569—2022《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》中的測強曲線為=1.4，現(xiàn)將測得的剪力值分別通過統(tǒng)一測強曲線及上海市地區(qū)測強曲線分別計算混凝土構(gòu)件的抗壓強度，計算結(jié)果見表3。

表3 統(tǒng)一及地區(qū)測強曲線推定混凝土抗壓強度值一覽表

由以上實測數(shù)據(jù)對統(tǒng)一曲線和地區(qū)測強曲線的平均相對誤差進行計算，計算結(jié)果見表4。

表4 統(tǒng)一及地區(qū)測強曲線推定混凝土抗壓強度值平均誤差表%

通過以上數(shù)據(jù)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(qū)測強曲線的平均相對誤差比統(tǒng)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(tǒng)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(jié)論

通過數(shù)據(jù)分析，該強度測量曲線符合相關法規(guī)對區(qū)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(qū)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(xiàn)有統(tǒng)一強度測量曲線更適合上海地區(qū)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(qū)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(zhì)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(gòu)建帶來的不利影響。