混凝土強(qiáng)度的新型剪壓法檢測(cè)技術(shù)研究

孫飛鵬 金自清

上海建工材料工程有限公司 上海 200086

混凝土是當(dāng)下結(jié)構(gòu)工程中所應(yīng)用的主要材料之一，其自身強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量有著重要影響。目前，對(duì)于評(píng)定混凝土的質(zhì)量一般通過標(biāo)準(zhǔn)試塊（150 mm×150 mm×150 mm）抗壓強(qiáng)度，按照標(biāo)準(zhǔn)方法成型、養(yǎng)護(hù)后，檢測(cè)其28 d齡期。

用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度已成為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工、驗(yàn)收的基本依據(jù)。但在實(shí)際生產(chǎn)施工中，標(biāo)準(zhǔn)試塊由于各方面的影響因素（成型、養(yǎng)護(hù)條件、受力狀態(tài)等），導(dǎo)致試塊強(qiáng)度只能被認(rèn)定為在特定的環(huán)境條件下的性能，而不代表實(shí)際應(yīng)用于建筑中的情況。

基于上述考慮，通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，研究了用于上海市的剪壓法測(cè)強(qiáng)曲線，建立了上海地區(qū)剪壓法測(cè)強(qiáng)曲線[1-4]。

1 試驗(yàn)方案

1.1 混凝土試塊成型

制作不同強(qiáng)度等級(jí)和不同齡期的同條件標(biāo)準(zhǔn)試塊，對(duì)現(xiàn)有的R值回彈專用曲線進(jìn)行驗(yàn)證，制訂上海市剪壓法測(cè)強(qiáng)曲線，要求如下：根據(jù)上海工程建設(shè)常用的混凝土強(qiáng)度區(qū)間和混凝土強(qiáng)度需要檢測(cè)時(shí)的齡期等具體情況，此次剪壓法檢測(cè)研究選擇的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20、C30、C35、C40、C50、C60、C80，混凝土試塊齡期為14、28、60、90、120、180、360、720 d；每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土在取樣時(shí)，應(yīng)從同一盤中取樣，成型尺寸為150 mm×150 mm×150 mm，每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)在每一齡期制作18塊，共計(jì)1 008塊，過程中經(jīng)振實(shí)臺(tái)振實(shí)[5-8]。

1.2 原材料及配合比

1）水泥的質(zhì)量應(yīng)符合GB 175—2007《普通硅酸鹽水泥》的要求。

2）細(xì)骨料的質(zhì)量應(yīng)符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

3）粗骨料的最大粒徑為31.5 mm，其質(zhì)量應(yīng)符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

4）粉煤灰及礦粉的質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5）外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

6）根據(jù)不同強(qiáng)度等級(jí)的要求確定相應(yīng)的混凝土配合比，以適應(yīng)于上海地區(qū)混凝土或工程實(shí)際應(yīng)用為宜，初始坍落度一般控制在160～220 mm范圍內(nèi)，混凝土強(qiáng)度的富余系數(shù)不宜過大，混凝土拌和物的含氣量應(yīng)控制在5%以內(nèi)。

7）成型所用的脫模劑應(yīng)為中性或偏堿性（pH≥7），混凝土的成型、養(yǎng)護(hù)應(yīng)符合GB 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

1.3 檢測(cè)要求

1）同一強(qiáng)度等級(jí)、同一齡期的試塊利用剪壓儀（圖1）進(jìn)行剪壓試驗(yàn)，剪壓試驗(yàn)的測(cè)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)布置在試塊立方體的澆筑側(cè)面，在每個(gè)試塊的澆筑側(cè)面進(jìn)行一次剪壓試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2）剪壓試驗(yàn)完畢后的試塊按GB 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，得到的試塊抗壓強(qiáng)度精確至0.1 MPa。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

試驗(yàn)共得到剪壓法回歸數(shù)據(jù)總數(shù)376個(gè)（試塊強(qiáng)度≥70 MPa的數(shù)據(jù)未列入），其中：強(qiáng)度＜30 MPa的有58個(gè)，強(qiáng)度30～＜40 MPa的有73個(gè)，強(qiáng)度40～＜50 MPa的有117個(gè)，強(qiáng)度50～＜60 MPa的有98個(gè)，強(qiáng)度60～＜70 MPa的有30個(gè)。

2.2 數(shù)據(jù)回歸

剪壓法檢測(cè)強(qiáng)度回歸方程用一元線性方程為：

式中：F——抗壓強(qiáng)度，MPa；

N——剪壓力，kN；

a、b——系數(shù)。

對(duì)檢測(cè)活動(dòng)的剪壓法數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性回歸（圖2），求得a=1.25、b=5.04，平均相對(duì)誤差為10%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為12.1%，相關(guān)系數(shù)為0.91。

圖2 剪壓法線性回歸

2.3 回歸曲線分析

為了更好地制訂剪壓法曲線，委托3家檢測(cè)單位對(duì)試塊進(jìn)行了檢測(cè)。

3家檢測(cè)單位合并數(shù)據(jù)線性回歸方程的平均相對(duì)誤差δ為10.0%，小于14.0%；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差er為12.1%，均滿足地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線的要求。

根據(jù)3家檢測(cè)單位合并后的剪壓法檢測(cè)強(qiáng)度回歸方程F=1.25N＋5.04，與CECS 278：2010《剪壓法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的回歸方程F=1.4N進(jìn)行了對(duì)比（圖3）：

1）當(dāng)剪壓值為10～33 kN（對(duì)應(yīng)強(qiáng)度15～45 MPa）時(shí)，其強(qiáng)度計(jì)算值比CECS 278：2010《剪壓法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的回歸方程F=1.4N的強(qiáng)度計(jì)算值高0～3.5 MPa。

2）當(dāng)剪壓值為33～60 kN（對(duì)應(yīng)強(qiáng)度45～80 MPa）時(shí)，其強(qiáng)度計(jì)算值比CECS 278：2010《剪壓法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的回歸方程F=1.4N的強(qiáng)度計(jì)算值低0～2.5 MPa。

圖3 剪壓法線性回歸與CECS 278：2010線性回歸比對(duì)

3 結(jié)語

通過制作不同強(qiáng)度等級(jí)、不同齡期的同條件試塊，檢測(cè)其剪壓力和立方體抗壓強(qiáng)度值，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)分析，提出了剪壓法測(cè)強(qiáng)專用曲線（線性回歸）。專用曲線平均相對(duì)誤差δ和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er能夠滿足地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線的要求。制訂了剪壓法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度方法，剪壓法測(cè)強(qiáng)專用曲線的回歸方程為：F=1.25N＋5.04。上述測(cè)強(qiáng)專用曲線與CECS 278：2010《剪壓法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》相比，當(dāng)剪壓值為10～33 kN（對(duì)應(yīng)強(qiáng)度15～45 MPa）時(shí)，其強(qiáng)度計(jì)算值略高；當(dāng)剪壓值為33～60 kN（對(duì)應(yīng)強(qiáng)度45～80 MPa）時(shí)，其強(qiáng)度計(jì)算值略低[9-10]。