混凝土不同强度检测方法相关性技术研究

2020年2月22日16:32:35 2 2,234

(中铁五局四公司试验检测分公司  朱永清)

摘要

由于各种检测方法不能够面对相同的客观对象,其结果必有差异。立方体抗压法与钻芯法都是面对直接的检测对象得出的直观结果,而回弹法是根据现行标准通过查表计算得出,不能反映出直观的结果。在此基础上,标准养护法和同条件试件法作为常规的混凝土强度检测方法是较为科学的,对于结构实体的强度检测采用钻芯取样法得出的结果较准确,但钻芯取样是有损检测,不易大面积推广,如果采用回弹法,会比采用其他方法得出的结果低15%以上,如果不计算碳化深度,回弹法在较高的龄期所得出的结果与其他方法是较为接近的。对于结构实体的强度检测,回弹法还是很有作用的,但其结果应作为比较和参考之用,但将其作为混凝土实体强度评定或夸大其作用认为可取代抗压试验,则是不能接受的。

关键词:混凝土  强度  检测方法

1绪论

在混凝土工程中,混凝土的强度检测有多种方法,最为常用的有立方体抗压法(分为标准养护和同条件养护)、回弹法、钻芯法。但这几种方法通常会出现较大差异,而使检测结果存在争议。为了对比不同的强度检测方法对混凝土强度检测结果的差异及其相关性,能够在不同的情况下选择较为合适的检测方法,也便于对混凝土实体强度更准确地作出评估,特制定了本研究方案。本方案采取了四种不同的检测方法,分别为:钻芯取样法、回弹法、同条件试件立方体抗压法和标准养护试件立方体抗压法。

2试验方案

2.1试件制作

选用C35混凝土配合比,制作150mm×150mm×150mm立方体试件18组,标准养护试件9组,同条件养护试件9组;非标准试件为50cm×50cm×250cm,制作一块,用于回弹和钻芯取样。

2.2制作要求

2.2.1混凝土和易性要求

正常施工时,选择C35混凝土,要求坍落度在180±20mm范围内,和易性良好,不得有离析、泌水现象。

2.2.2标准立方体试件制作

制作要求使用重量为900g的新塑料试模,采用振动台震动密实,试件在初凝后必须认真二次收面,保证试件平整,且高度误差不超过0.5mm。

2.2.3非标准试件制作

要保证模板平整、光滑,模板要固定牢固,不得出现变形、漏浆;用插入式振捣器分两层振捣至无气泡上浮且保证石子不沉底;待初凝后进行二次收面。

2.3试件养护

试件成型后及时进行养护,标准养护时间脱模后即入标养室养护;非标准试件在收面后采用湿土工布加塑料薄膜覆盖养护的方式,养护时间为14天,14天后进行自然养护,同条件试件与非标准试件一起养护。

2.4强度检测

2.4.1立方体抗压法

标准养护试件与同条件试件检测14天、28天、56天、105天抗压强度。每次试验检测1组试件。

2.4.2钻芯取样法

在非标准试件上,分别在14天、28天、56天、105天龄期时用钻芯取样法进行强度检测;注意每次取芯的位置距离试件边缘不少于10cm,不同龄期钻取芯样时应从试件一端依次到另一端;芯样加工时务必保证芯样的垂直度与端面平整度,芯样高度控制在100±1mm的范围内。

2.4.3回弹法

分别在14天、28天、56天、105天龄期在非标准试件上进行回弹检测,至少检测10个测区,且每次检测需测量碳化深度。

3试验结果与分析

3.1试验结果

按照方案内容,分别用同条件养护法、标准养护法、钻芯取样法和回弹法,检测了混凝土14天、28天、56天、105天的抗压强度,其中回弹法依据JGJ T 23-2011进行计算,并采用了计算碳化和不计算碳化两种方法,检测结果见表1。

表1 四种不同检测方法检测结果

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3.2四种检测方法结果对比

根据四种不同的检测方法同龄期的强度检测结果对比(见图1),不难看出,在14天龄期时同条件养护试件的强度最高,钻芯法获得的结果最小,标准养护试件和回弹法检测结果接近,同条件试件是受益于较高的外部温度条件,早期强度增长较快;28天龄期时钻芯法获得的强度结果最高,回弹法获得的强度最低;56天龄期时钻芯法获得的强度结果最高,回弹法获得的强度最低;105天龄期时同条件获得的强度结果最高,回弹法获得的强度最低。总的来说,在28天及其后的龄期内,前三种方法所获得的检测结果明显高于回弹法所获得的的结果,但是回弹法的检测结果如果不计算碳化深度,在105天龄期与他三种方法得出的结果较为接近。

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图1 四种检测方法同龄期强度检测结果对比

3.3同条件法、钻芯法、回弹法与标准养护法对比

我们通过同条件法、钻芯法、回弹法的试验结果与标准养护试件的检测结果之差,求得与标准养护试件检测结果的百分比(以下称为标准养护差值百分比),通过标准养护差值百分比(见表2),来分析四种检测方法的区别。

14天龄期时,三种检测方法的标准养护差值百分比均未超过15%(见表2),说明在这个龄期4种检测方法获得的结果较为接近,差别不大;28天龄期时,钻芯法与回弹法的标准养护差值百分比为18.9%和-17.3%,回弹法不计算碳化为13.8%,同条件养护法为11.2%,说明在28天龄期时4种检测方法的区别开始增加;56天龄期时,同条件养护法、钻芯法、回弹法不计算碳化的标准养护差值百分比都在15%以内,而回弹法为-23.3%;105天龄期,同条件养护法、钻芯法、回弹法不计算碳化的标准养护差值百分比都在15%以内,而回弹法的标准养护差值百分比为-17.3%。总的来说,标准养护法和同条件养护法所获得的结果始终较为接近,没有出现较大偏差,在56天以上的龄期,标准养护法、同条件养护法、钻芯法、回弹法不计算碳化所获得的检测结果偏差较小(15%以下),而回弹法在28天以上的龄期所获得的检测结果比其他三种方法都低15%以上。

表2 与标准养护试件检测结果差值和标养试件检测结果的百分比(%)

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3.4混凝土强度随龄期增长情况对比

我们都知道,混凝土的强度会随着龄期的增加而增长,我们的试验也印证了这一规律,但是,采用同条件养护法、标准养护法、钻芯法所获得的增长曲线都较为接近(见图2),只是由于养护条件的不同,强度的增长速度稍有出入,但总的趋势是前期增长速度快,后期趋于平稳,这个趋势也符合国内外相关行业的研究结果,而采用回弹法所获得的强度增长曲线在90天的龄期内都是较为平缓的,而不计算碳化所得的结果是成直线增长,这显然是不符合混凝土强度增长规律的。当然这需要更多的数据来验证。

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图2 四种检测方法所体现出的混凝土强度增长趋势

4对于不同检测方法的比较

4.1四种方法的差别

由于各种检测方法不能够面对相同的客观对象,其结果必有差异。立方体抗压法与钻芯法都是面对直接的检测对象得出的直观结果,而回弹法是根据现行标准通过查表计算得出,不能反映出直观的结果。在此基础上,标准养护法和同条件试件法作为常规的混凝土强度检测方法是较为科学的,对于结构实体的强度检测采用钻芯取样法得出的结果较准确,但钻芯取样是有损检测,不易大面积推广,如果采用回弹法,会比采用其他方法得出的结果低15%以上,如果不计算碳化深度,回弹法在较高的龄期所得出的结果与其他方法是较为接近的。所以在实际工程检测中采用回弹法所得出的检测结果(不计算碳化)只能作为参考只用,不足以评定结构的实际强度。

4.2混凝土试件的代表性

采用混凝土试件进行强度试验的最根本目的,是估算结构中混凝土的强度。这里强调“估算”,事实上也不可能获得其他结构强度的预估值,因为这还与混凝土的密实度和养护条件有关。试件的强度与其形状、配合比及尺寸有关。尽管如此,若用两种混凝土制备两组相同的试件,且其中一组试件的强度较高,那就有理由认为这组试件表征的混凝土的强度也更高。

4.3钻芯法的强度损失

芯样的强度一般低于标准圆柱体试件强度,一方面是试件钻取操作的原因,另一方面是因为现场养护总是比不上标准试件规定的养护条件。但钻取过程无论怎么小心,都存在轻微损害的风险。对于高强混凝土,此风险更高;国外有研究者认为,对于40MPa以上的混凝土强度损失率可高达15%,英国混凝土协会认为,强度损失率在5%~7%范围内是合理的。

4.4回弹法的局限性

回弹试验法的原理是弹性物质的回弹值取决于受冲击表面的硬度。但是,尽管回弹仪表面装置简单,但却涉及到冲击及相关应力波传导等复杂问题。此试验方法对混凝土的局部变化较为敏感,例如:若撞杆下正好有一颗粗骨料,就会导致回弹值异常地高;相反若类似部位有空隙,则回弹值就会很低,另外混凝土吸收的能量与其强度和硬度的共同作用才决定回弹值大小。由于混凝土硬度受所用骨料种类的影响,因此回弹值并不仅仅与强度相关。

在任何情况下,回弹仪测得的都只是混凝土表面的强度。

回弹试验很大程度上仅用于相互比较,因此,在评价结构混凝土或预制混凝土构建的均匀性时十分有用,有助于确定何时拆模或结构何时服役。

总而言之,在一定范围内,回弹试验还是很有用的,但如果将该试验方法用于强度测试或夸大其用途认为可取代抗压试验,则是不能接受的。

5结论

5.1标准养护法、同条件试件法、钻芯法所面对的对象不一致,其所处环境条件也不一样,所以其检测结果在较短龄期时差别较大,但随着龄期增加,偏差会降低到合理范围内。

5.2在28天及更长的龄期,采用回弹法检测混凝土强度要比同条件试件法、标准养护法、钻芯法所得到的混凝土强度结果低15%以上,但如果不计算碳化深度,在56天以上的龄期,四种检测方法的差异较小,说明当前标准采用的碳化深度修正存在较大的不确定性。

5.3标准养护法和同条件试件法作为常规的混凝土强度检测方法是较为科学的,但要注意试件与混凝土实体的相关性。

5.4对于结构实体的强度检测,回弹法还是很有作用的,但其结果应作为比较和参考之用,但将其作为混凝土实体强度评定或夸大其作用认为可取代抗压试验,则是不能接受的。

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朱永清
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目前评论:2   其中:访客  2   博主  0

    • 哲呵呵 哲呵呵

      后期强度同养比标准养护高,值得怀疑

        • 朱永清 朱永清

          试验是在夏季做的,同条件养护比标准养护高属于正常现象,另外标准养护会由于长期受水淋,氢氧化钙溶解流失使混凝土中产生空隙,相当于长期受水侵蚀,同条件养护不存在这样种情况,所以这样的结果是合理的。