混凝土抗壓強度的檢測方法

劉曉鳳 白小靈

摘要：混凝土作為當(dāng)前最為重要的建筑材料之一，其強度對于建筑物質(zhì)量有著非常重要的意義，因此人們對該項參數(shù)展開了大量的研究。相應(yīng)的研究方法也在不斷改進，從宏觀到微觀，從實操到模擬。本文對混凝土抗壓強度的測試方法進行了全面的敘述，希望通過本文可以為相關(guān)工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：混凝土;抗壓強度;檢測方法;分析

引言：

混凝土本身所具有的抗壓強度對于整個結(jié)構(gòu)工程設(shè)計工作而言有著非常重要的意義，是其不可或缺的重要參數(shù)之一。由于混凝土構(gòu)造較為復(fù)雜，屬于一種多相多缺陷的非融資材料，其在后續(xù)凝固中所產(chǎn)生的空隙以及裂縫會對抗壓強度產(chǎn)生極大的影響。而水灰比則是決定混凝土材料強度的重要因素，因此對于一種堅固耐用的混凝土有必要為其設(shè)置合理的水灰比。這些參數(shù)對于后期強度檢測工作有著非常重要的意義，在進行抗壓檢測時需要對這些參數(shù)進行有效分析。很多主流的檢測方法都可以對這些內(nèi)容進行有效測定。

1混凝土抗壓強度無損檢測方法

1.1回彈法及超聲波法

所謂的回彈法實際上指的是相關(guān)工作人員在施工現(xiàn)場對混凝土的表面硬度進行測量，相應(yīng)的數(shù)值測量完成之后，通過一定的公式對其抗壓強度進行合理推斷。這種方法由于在使用及應(yīng)用中所具有的一系列優(yōu)勢成為了混凝土抗壓強度現(xiàn)場檢測工作正式進行中最為常用的一種方法?；貜椃▽嶋H上是一種表面硬度法，工作原理較為簡單。將回彈儀垂直于混凝土被測表面，使用彈簧來對重錘進行有效驅(qū)動，并且通過彈力感彈擊混凝土表面讀取回彈高度。具體如圖1所示。

但是回彈法在實際應(yīng)用中所具有的缺陷也非常明顯。首先，精度低。對回彈儀準(zhǔn)確性造成影響的因素有很多，例如操作方法、儀器性能等等;其次，回彈儀在實際應(yīng)用中并不適合于一些表層以及內(nèi)部質(zhì)量有差異的混凝土抗壓強度檢測工作。一般來說，對于一些內(nèi)部存在缺陷的混凝土要使用超聲波法來對其強度進行有效監(jiān)測。在對混凝土抗壓強度進行檢測中，超聲波法是一項非常重要的無損檢測方法技術(shù)，在實際應(yīng)用中也是當(dāng)前唯一和材料的力學(xué)性能直接掛鉤的測試方法。由于超聲波在不同物質(zhì)中的實際傳播速度有著很大的區(qū)別，因此超聲波測試結(jié)果和混凝土強度之間表現(xiàn)出來的并不是簡單的線性關(guān)系。當(dāng)前對超聲波法測得的最終數(shù)據(jù)一般通過Matlab軟件對其進行回歸分析，進一步建立起混凝土抗壓強度的超聲波反射模型。

1.2超聲波回彈綜合法

超聲波回彈綜合法將回彈法以及超聲波兩者的優(yōu)勢進行了有效地結(jié)合，同時利用混凝土表面強硬度以及超聲波在混凝土中的傳播速度兩項參數(shù)來對其抗壓強度進行有效測量。這種方式可以全面提高參數(shù)的準(zhǔn)確性。

2混凝土抗壓強度微觀檢測法

混凝土在凝固之后所表現(xiàn)出來的實際強度和其具體的微觀結(jié)構(gòu)有著非常密切的聯(lián)系。經(jīng)過多年的發(fā)展，當(dāng)前在對混凝土微觀結(jié)構(gòu)進行觀察時可選擇的技術(shù)已經(jīng)有了很多類型，例如傅立葉紅外光譜技術(shù)（FTIR）、掃描電鏡技術(shù)（SEM）以及核磁共振技術(shù)（NMR）等等。具體如圖2所示。

FTIR技術(shù)在實際應(yīng)用中可以對混凝土內(nèi)部的化學(xué)官能團進行全面研究，對其化學(xué)鍵的分布情況進行仔細(xì)辨別;SEM技術(shù)可以對混凝土內(nèi)部各個界面以及水化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)進行全面觀察，從而定性得到混凝土的抗壓強度;NMR技術(shù)最早應(yīng)用于石油勘探領(lǐng)域，后來在其他領(lǐng)域飛速發(fā)展。上述提到的幾類微觀技術(shù)由于其在實際應(yīng)用中所表現(xiàn)出來的一系列特點，為了保險起見研究人員通常將以上幾種技術(shù)綜合起來進行應(yīng)用。例如，有學(xué)者在對風(fēng)沙混凝土所表現(xiàn)出來的力學(xué)性能進行研究的時，為了保障最終結(jié)果的準(zhǔn)確性同時使用了FTIR、NMR、SEM三種技術(shù)，然后結(jié)合壓力測試以來對其抗壓強度進行綜合測量。通過這樣的方式可以更加準(zhǔn)確的得到風(fēng)沙混凝土的力學(xué)性能。

我國地大物博，幅員寬廣，南北地區(qū)溫度差異相對較大。為了滿足人們的居住需求，采取一系列有效的方式方法對低溫下混凝土的抗壓等強度進行有效研究對于我國經(jīng)濟的發(fā)展有著非常重要的意義。有學(xué)者為了對低溫混凝土抗壓強度進行有效研究，使用了SEM技術(shù)對處于零下20攝氏度到0℃的混凝土抗壓強度進行了全面的研究，并且根據(jù)實際測量需求得到了溫度與混凝土抗壓強度之間關(guān)系模型實驗。最終發(fā)現(xiàn)隨著溫度的不斷降低，混凝土抗壓強度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。而從SEM技術(shù)使用的最終結(jié)果來看，之所以會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象最根本的原因是由于當(dāng)混凝土周邊溫度越低時，完整而致密的冰進一步降低了混凝土本身所具有的空孔隙率所導(dǎo)致的。

3混凝土抗壓強度的模型預(yù)測方法

通過各種不同特性的儀器對混凝土所表現(xiàn)出來的抗壓強度進行檢測時，為了保證最終結(jié)果的有效性需要對不同處于不同齡期的混凝土進行多組平衡試驗來對最終的參數(shù)值進行有效確認(rèn)。整個實驗過程不但會耗費實驗人員大量的時間以及精力，而且在實際使用的過程當(dāng)中最終所得到的實驗結(jié)果會受到周邊環(huán)境的影響。因此為了有效降低實驗難度，近些年來有關(guān)于模擬預(yù)測混凝土抗壓強度的研究變得越來越多。由于混凝土本身所成分所具有的復(fù)雜性，在對其強度進行監(jiān)測時相應(yīng)的不確定性也比較多。有學(xué)者基于混凝土的實際成分采用了一種新的集成計算技術(shù)，并且將該種技術(shù)和其他方法所得到的最終結(jié)果進行了詳細(xì)的對比，最終發(fā)現(xiàn)該方法在最終預(yù)測準(zhǔn)確度上的優(yōu)勢較為明顯，更為符合實驗室的試驗結(jié)果。

為了全面克服制備混凝土中抗壓強度對不同參數(shù)的依賴性，有學(xué)者使用了machine learning （ML） 技術(shù)來對實驗的最終結(jié)果進行有效預(yù)測。在實際實驗中，研究人員將終端學(xué)習(xí)機和一種稱為灰狼優(yōu)化器的元啟發(fā)式算法進行密切結(jié)合，并且最終提出了一種全新的混合模型來對混凝土所表現(xiàn)出來的抗壓強度進行有效預(yù)測。通過大量實驗最終發(fā)現(xiàn)該方法可以使模型的表征性能得到全面提高。

4結(jié)束語

本文對混凝土抗壓強度的幾種檢測方法進行了全面研究。這幾種方式各有其優(yōu)勢，研究人員要根據(jù)自身實際需求進行合理選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]吳汝莉.蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度試驗方法的研究（四）[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2021，19（08）：3-6.

新疆建筑科學(xué)研究院

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