薄壁小型构件混凝土强度试验方法及影响因素试验研究

　　摘要：薄壁小型构件因其结构的特殊性，回弹法检测混凝土强度弹击能损失过大，故回弹法及超声回弹综合法均不适用于其混凝土强度试验。依托山东沿海某浮码头结构检测项目，对薄壁混凝土结构强度试验方法进行研究，对比了回弹法与小直径钻芯法，并对小直径钻芯法影响因素进行试验分析。结果表明，小直径钻芯法检测混凝土强度结果更为准确，建议薄壁小型构件混凝土强度检测采用小直径钻芯法。

　　关键词：薄壁小型构件;混凝土强度;回弹法;小直径钻芯法

　　引言

　　对于混凝土结构，混凝土质量关系到整个建筑物的安全，混凝土抗压强度是重要指标。常用的结构实体混凝土强度试验方法主要有：回弹法、超声回弹综合法、取芯法、拔出法等，其中以回弹法、超声回弹综合法及取芯法较为常用，并制定了相应的国家标准及行业标准。回弹法因其简便易行、试验成本较低，且对被测结构无损害等优点而被广泛应用，但亦存在一定的不适用性，如薄壁小型混凝土构件。

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　　薄壁混凝土结构广泛用于水利、市政及交通等建筑行业，尤其是薄壁小型构件，因其独特的结构形式，混凝土厚度偏小，弹击过程中存在颤动，弹击能损失较大，回弹法及超声回弹综合法不适用于混凝土结构强度检测，相应标准对其亦有明确规定。为准确对薄壁小型构件混凝土结构强度进行测定，本文结合山东沿海某浮码头检测项目，对比回弹法及小直径钻芯法，并对其影响因素进行试验分析，对薄壁小型构件混凝土结构强度试验方法进行研究。

　　1工程概况

　　山东省沿海某浮码头自建成投入使用至今已超过10年，码头主体结构及附属设施相继出现老化、过度耗损等情况。浮码头面层混凝土存在局部破损，面层局部露石、较多横向、纵向裂缝，虽经修补，但仍存在较大的安全隐患，故进行结构实体混凝土强度检测。浮码头混凝土设计强度C30，混凝土标准试块抗压强度为35.8~40.1MPa，混凝土面层厚100mm，下部结构为泡沫。混凝土强度试验采用回弹法及小直径钻芯法对比试验，确定两种方法的准确性，并对小直径钻芯法的影响因素进行试验分析。

　　2试验方法

　　2.1回弹法

　　依据JTS239—2015《水运工程混凝土结构实体检测技术规程》进行碳化深度试验及回弹法试验，具体试验过程为：(1)检测回弹仪弹击拉簧是否处于自由状态，弹击锤与弹击杆碰撞瞬间，弹击锤起跳点是否对应于指针刻度尺上的“0”处;(2)检测前，按标准方法进行回弹仪的率定，率定宜在室温5~35℃的条件下进行;(3)依据标准要求，按比例抽取构件，布置测区，每个样本测区数不应少于5个，相邻测区的间距不宜大于2m，靠近构件端部或施工缝边缘的测区距构件端部或施工缝边缘不宜大于0.5m且不宜小于0.2m，进行回弹法混凝土强度检测及碳化深度检测，并记录回弹值;(4)依据标准JTS239—2015进行回弹法混凝土强度计算，并确定混凝土强度推定值。

　　2.2小直径钻芯法

　　依据JTS236—2019《水运工程混凝土试验检测技术规范》进行钻芯法混凝土强度试验，确定混凝土强度，具体试验过程为：(1)现场钻取混凝土芯样;(2)芯样锯切并磨平，试件的高径比范围为0.95~1.05，端面不平整度不小于0.1mm，垂直度误差±1°;(3)依据标准JTS236—2019进行芯样抗压试验;(4)抗压强度值按下式计算：f=4aF/πd2式中：f—芯样试件的抗压强度值(MPa)，精确至0.1MPa;a—系数，芯样为直径100mm标准芯样，a=1;芯样直径小于100mm，a=1.12;F—芯样试件最大荷载(kN)，精确至1kN;d—芯样直径(mm)，精确至0.5mm。

　　2.3钻芯法影响因素试验分析

　　(1)高径比为1，选取不同直径的芯样，确定芯样直径对混凝土强度的影响;(2)芯样直径为50mm，分别选取高径比为1和2，确定高径比对混凝土强度的影响。其中，芯样抗压强度试验与2.2节一致。

　　3试验结果

　　3.1回弹法试验结果

　　回弹法测定的混凝土抗压强度试验，混凝土抗压强度为16.7~22.8MPa，其最大值仅为设计强度的76%，且与混凝土标准试样强度值差值较大，不满足设计要求。混凝土结构所处环境的湿度常年>50%，年温度变化范围-10℃~+30℃，混凝土强度仍处于缓慢增长阶段，回弹法试验结果无法测得混凝土强度真值。因弹击过程中，回弹能消耗过大，回弹法不适用于薄壁小型混凝土构件混凝土强度试验。

　　3.2小直径钻芯法试验结果

　　小直径钻芯法测定的混凝土抗压强度试验，混凝土抗压强度为33.5~41.8MPa，变异系数为0.049，离散性较小。小直径钻芯法试验结果更接近混凝土标准试样强度值，同比回弹法，其具有更高的准确度;因取芯过程、制样过程受人为因素影响较大，同组芯样强度试验结果可能存在较大差异，应有效控制芯样质量，避免芯样存在较大裂纹、出现偏心受压及剪切破坏现象。

　　3.3钻芯法影响因素试验分析

　　影响钻芯法试验结果的主要因素有芯样质量(平整度、垂直度及缺陷)、试样直径及高径比。随机加工技术成熟，芯样质量较易控制，故本节主要对试样直径、高径比两因素进行试验分析。

　　3.3.1芯样直径对混凝土强度试验结果的影响

　　高径比为1，不同直径混凝土芯样抗压强度试验结果见表3。由表3可知，混凝土芯样直径越大，受尺寸效应影响，混凝土抗压强度越低，当芯样直径为构件厚度的60%左右时，小直径取芯法试验结果更接近混凝土强度真值。

　　3.3.2高径比对混凝土强度试验结果的影响

　　芯样直径为50.0mm，不同高径比混凝土芯样抗压强度试验结果，同一混凝土构件，高径比为1的混凝土抗压强度大于高径比为2的混凝土抗压强度，差值近5MPa，但高径比为2的混凝土抗压强度更接近真值。考虑薄壁混凝土构件厚度尺寸均偏小，建议芯样高径比为1进行试验较为合理。

　　结论

　　(1)回弹法检测薄壁小型构件混凝土抗压强度结果与真值偏差较大，且数值离散，不适用于此类结构混凝土强度试验。(2)小直径钻芯法检测薄壁小型构件混凝土抗压强度结果更接近真值，且数值离散性较小，具有较高的准确度;故薄壁小型构件混凝土抗压强度试验推荐采用小直径钻芯法。(3)小直径钻芯法检测薄壁小型构件混凝土抗压强度建议试样直径为构件厚度尺寸的60%，试样高径比为1。

　　参考文献：

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　　[2]原有芬.小直径钻芯法在检测薄壁构件强度中的应用[J].东北水利水电,2019(1):58-60.

　　[3]许颜雄.薄壁混凝土面观质量控制浅谈[J].建材与装饰,2017(44):41.

　　[4]中华人民共和国交通部.水运工程混凝土结构实体检测技术规程:JTS239—2015[S].北京:人民交通出版社股份有限公司出版,2015.

　　作者：白军营

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