混凝土鉆芯法抗壓強(qiáng)度主要影響因素探討

蘭建強(qiáng)

（福建省永正工程質(zhì)量檢測有限公司，福建 福州 350012）

針對實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢測以及質(zhì)量鑒定，可以合理應(yīng)用鉆芯法，此類方法應(yīng)用中具有直觀化，可靠，更貼近實(shí)際等應(yīng)用特征。在實(shí)踐操作過程中，技術(shù)人員要制取混凝土圓柱體試樣，采取精確化切割、打磨與補(bǔ)平措施。在芯樣加工過程及破型中，試驗(yàn)操作受到較多因素的綜合影響，如加載速率、芯樣端面加工及處理方式、芯樣直徑及高徑比、壓頭結(jié)構(gòu)形式等。本文通過對加載速率、芯樣端面加工及處理方式等試驗(yàn)操作要素進(jìn)行合理分析，建立試驗(yàn)操作過程與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)，以便于更好、更準(zhǔn)確地綜合反映混凝土的質(zhì)量。

1 端面加工及補(bǔ)平方式應(yīng)用研究

對混凝土芯樣進(jìn)行鋸切之后選取各類端面處理方式，常用的主要有機(jī)械化磨平操作、硫磺膠泥及水泥砂漿材料補(bǔ)平等措施。針對強(qiáng)度等級不同的混凝土芯樣，選取不同的端面處理方式。各個(gè)端面在全面處理過程中要對基本試驗(yàn)成效進(jìn)行分析。本文基于斷面處理方式綜合分析不同處理方式之間的差異性，再判定其對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的主要影響。采取的方案是選取三種強(qiáng)度等級混凝土C25、C40、C55，用不同的端面處理方式進(jìn)行強(qiáng)度對比試驗(yàn)。每種強(qiáng)度等級混凝土制備12組進(jìn)行試驗(yàn)，每組為3塊邊長150mm的立方體樣本。其中2組共6塊進(jìn)行立方體標(biāo)準(zhǔn)抗壓試驗(yàn)，5組鉆取高度與直徑比為1:1，直徑為100mm的圓柱體芯樣，應(yīng)用硫磺膠泥補(bǔ)平處理方式，補(bǔ)平厚度控制在1.5mm內(nèi)，剩余5組鉆取高度與直徑比為1:1，直徑為100mm的圓柱體芯樣，應(yīng)用機(jī)械磨平處理方式。所有試件成型后均在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28d后，進(jìn)行芯樣的鉆取及端面加工磨平處理，在進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)，芯樣抗壓試驗(yàn)時(shí)間與同標(biāo)號的立方體試件抗壓試驗(yàn)時(shí)間差控制在4h以內(nèi)[1]。端面全面加工補(bǔ)平處理之后其基本垂直度與平整度要全面適應(yīng)規(guī)范化鉆芯檢測混凝土技術(shù)規(guī)程要求，依照規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)展開強(qiáng)度試驗(yàn)操作。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理以及正態(tài)檢驗(yàn)對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入檢驗(yàn)分析，判定各項(xiàng)數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出的正態(tài)變化規(guī)律。再根據(jù)正態(tài)樣本離群值判定與處理，借助檢驗(yàn)法對離群值進(jìn)行綜合分析[2-3]，具體結(jié)果如表1、表2所示。

表1 不同的端面加工及處理方式試驗(yàn)結(jié)果分析

表2 不同強(qiáng)度等級混凝土立方體抗壓強(qiáng)度值

組2（MPa） 29.2 45.8 59.7平均值（MPa） 29.5 45.4 59.3

從表1、表2的具體實(shí)踐操作結(jié)果中能得出，抗壓強(qiáng)度等級在C25到C55之間，當(dāng)前相關(guān)技術(shù)人員合理應(yīng)用硫磺膠泥補(bǔ)平和機(jī)械磨平處理芯樣后再進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，機(jī)械磨平由于會(huì)對芯樣進(jìn)行二次干擾，磨平的工藝不均勻，存在一些表面缺陷，受力傳遞方式的不同，整體的芯樣抗壓強(qiáng)度值偏低，且離散性更大一些。

應(yīng)用硫磺膠泥補(bǔ)平的試樣，整體抗壓強(qiáng)度值較機(jī)械磨平方式處理的芯樣高且分布更加集中，與混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓值結(jié)果相當(dāng)，更接近構(gòu)件實(shí)體的強(qiáng)度真實(shí)值，更有代表性。

對于強(qiáng)度等級在C60及以上的混凝土芯樣，本文未進(jìn)行相關(guān)對比試驗(yàn)，需要后期通過試驗(yàn)進(jìn)行論證機(jī)械加工磨平，硫磺膠泥補(bǔ)平對高強(qiáng)混凝土的擾動(dòng)影響程度。

2 加載速率分析

在芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中主要是依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 384-2016[4]，應(yīng)用混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法開展，規(guī)范具體要求的加載速率如表3所示。

表3 規(guī)范要求的加載速率

在試驗(yàn)操作過程中主要是選取不同等級混凝土芯樣進(jìn)行加工，例如應(yīng)用 C25以及C50強(qiáng)度等級混凝土芯樣，對其進(jìn)行全面加工之后，要通過規(guī)范化措施對獲取樣品垂直度以及平整度進(jìn)行規(guī)范化測量，促使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。基于多個(gè)加載速率展開多項(xiàng)試驗(yàn)操作，統(tǒng)計(jì)具體結(jié)果如表4所示[2]。

表4 不同加載速率試驗(yàn)結(jié)果分析

在C25、C50強(qiáng)度等級混凝土芯樣中，應(yīng)用規(guī)范化的最低、最高速率以及超出標(biāo)準(zhǔn)要求速率開展針對性試驗(yàn)。從表4各項(xiàng)數(shù)據(jù)中能得出，當(dāng)加載速率在規(guī)范要求的范圍內(nèi)變化時(shí)，混凝土的強(qiáng)度檢測值基本穩(wěn)定，變化的幅度不大，相對較小，當(dāng)加載速率增大，超過標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，混凝土強(qiáng)度值出現(xiàn)較大增幅，針對C25等級混凝土，加載速率由0.3MPa/s提高到0.8MPa/s，混凝土芯樣強(qiáng)度檢測值由26.9MPa提高到29.0MPa，提高了7.8%，針對C50等級混凝土，加載速率由0.5MPa/s提高到1.0MPa/s，混凝土強(qiáng)度檢測值由53.4MPa提高到57.7MPa，提高了8.1%。從上述各項(xiàng)結(jié)果中能得出，在試驗(yàn)操作中將加載速率控制在規(guī)范規(guī)定范圍中對具體試驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生較大影響，結(jié)果具有對比性。采用高加載速率進(jìn)行測試，獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果偏高。針對高于C60等級的混凝土芯樣，對不同加載速率中要分析對試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的綜合影響。相關(guān)檢測部門在工程質(zhì)量監(jiān)督檢測過程中，要調(diào)節(jié)各個(gè)環(huán)節(jié)操作，對加載速率進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控，整合記錄多項(xiàng)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

混凝土屬于各類復(fù)合型材料混合制作而成，在混凝土中各類性質(zhì)的力學(xué)強(qiáng)度是基本屬性，在數(shù)量值中會(huì)表現(xiàn)出較大差異性，在混凝土芯樣抗壓試驗(yàn)中，要合理的選擇芯樣端面加工處理方式、芯樣抗壓試驗(yàn)的加載速率。不同的端面處理，對抗壓結(jié)果的影響不同，在C25到C55等級范圍內(nèi)硫磺膠泥補(bǔ)平方式比機(jī)械磨平方式強(qiáng)度更高，其檢測值更接近相同等級的立方體試件標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度。需要注意的是，補(bǔ)平的時(shí)候，如果芯樣出現(xiàn)有明顯刀痕或邊緣有凸起，應(yīng)該進(jìn)行打磨后再補(bǔ)平。不同的加載速率對抗壓結(jié)果有不同的影響，在具體的試驗(yàn)操作中將加載速率控制在規(guī)范規(guī)定范圍中對試驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生較大影響，結(jié)果具有對比性，采取超出規(guī)范的高加載速率進(jìn)行試驗(yàn)，獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果偏高，在具體的試驗(yàn)中，將速率設(shè)定為某一數(shù)值時(shí)，壓力機(jī)的實(shí)際速率會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，所以我們在試驗(yàn)中應(yīng)該將速率設(shè)定在規(guī)范要求范圍的中值，這樣可以減小加載速率不同帶來的試驗(yàn)結(jié)果偏差。

硫磺膠泥補(bǔ)平由于操作較為麻煩，需要精確控制硫磺膠泥的加熱溫度，同時(shí)人員在操作的過程中也涉及到一些安全防護(hù)問題，可以再進(jìn)行一些研究，應(yīng)用水泥凈漿、云石膠及一些性能優(yōu)良的砂漿進(jìn)行端面處理對比試驗(yàn)，積累經(jīng)驗(yàn)，最終選擇一種性能優(yōu)良、補(bǔ)平操作方便、結(jié)果與立方體抗壓強(qiáng)度接近的材料做為芯樣抗壓試驗(yàn)的補(bǔ)平材料。