本文研究了取芯法检测的混凝土强度偏离混凝土实际强度的影响因素,诸如混凝土芯样端面形式,直径大小,端面修补方法及修补材料等,介绍了国外相关的研究资料,提出了修正建议。 This paper studies the influence factors of the concrete strength deviation from the actual strength of concrete, such as the concrete core sample end surface form, diameter size, end surface repair method and repair materials. Relevant foreign research materials are introduced. Recommendations for amendments were made.
本文研究了取芯法检测的混凝土强度偏离混凝土实际强度的影响因素,诸如混凝土芯样端面形式,直径大小,端面修补方法及修补材料等,介绍了国外相关的研究资料,提出了修正建议。
取芯法,检测,混凝土强度,处理方法
Minggang Yu1, Chunsheng Wang2, Heng Chi3, Peiyun Chi4
1Qingdao High-Tech Zone Real Estate Development Co., LTD., Qingdao Shandong
2Qingdao City of Construction Engineering Management and Service Center, Qingdao Shandong
3Qingdao Institute of Construction Technology and Testing Technology Co., LTD., Qingdao Shandong
4School of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao Shandong
Received: Aug. 26th, 2022; accepted: Sep. 13th, 2022; published: Sep. 20th, 2022
This paper studies the influence factors of the concrete strength deviation from the actual strength of concrete, such as the concrete core sample end surface form, diameter size, end surface repair method and repair materials. Relevant foreign research materials are introduced. Recommendations for amendments were made.
Keywords:Core Extraction Method, Detection, Concrete Strength, Treatment Method
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试块的强度常常不符合设计要求。然而,试块强度不能满足要求并不意味着构件混凝土的强度也不满足要求。因此,在这种情况下需要测试构件混凝土的强度。取芯法检测构件混凝土的强度普遍被国内外的专家认为是最直接最准确的方法。
但是,彼得森斯(Petersons) [
中华人民共和国行业标准《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(JG/T384-2016) 2.1.2规定 [
大量实践经验表明,采用取芯法检测得到的强度与构件混凝土的实际强度存在相当大的差别,其准确性受到许多因素的影响,诸如芯样直径、高径比(注:各国标准基本上都规定此比为1:1。本项研究也采用该比例,故在此不再讨论该因素的影响。)、端面加工精度、端面修补方法以及端面修补材料的种类等。本文就是研究这些因素对采用取芯法检测混凝土强度准确性的影响程度。
试验拟采用C40混凝土,混凝土拌合物坍落度控制在180~220 mm,自然养护(环境温度为15℃~25℃,环境湿度为35%~75%)。采用的原材料为:水泥P.C42.5;河砂,中砂;花岗岩碎石,粒径5~20 mm;自来水;聚羧酸高性能减水剂,掺量1.0%。混凝土配合比及其试验结果见表1。
采用表1的混凝土拌合物分别制作混凝土立方体试件2组(试件尺寸:100 × 100 × 100 mm)和混凝土板2块(板尺寸分别为:长 × 厚 × 高 = 1000 × 100 × 600 mm、600 × 70 × 600 mm),混凝土板的模板
混凝土配合比(kg/m3) | 坍落度 (mm) | 抗压强度(MPa) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
C | S | G | W | Ad | f7 | f31 | |
375 | 830 | 1015 | 165 | 3.75 | 205 | 35.8 | 46.5 |
表1. 混凝土配合比及其试验结果
采用竹胶板制作,侧面竖向模板外侧采用钢管加固,以防产生弯曲变形。之所以混凝土板厚选择100 mm和70 mm,是因为国内外的资料都表明:采用高径比为1的混凝土芯样试件测得的抗压强度与立方体试件强度极为相近 [
两种尺寸的板厚100 mm和70 mm,分别与取芯钻头直径相对应。因为在板成型时采用竖向浇筑,所以,在侧面取芯时,当芯样规格(H × d)为100 × 100 mm和70 × 70 mm的两个顶面是模板面,无需切割加工,使之与试块的承压面类似,以消除切割加工对芯样的不良影响,每个板厚取9个芯样,养护3 d后进行抗压强度试验,试验结果见表2。
芯样直径(mm) | 芯样端面 状态 | 芯样混凝土抗压强度(MPa) | f ¯ | f ¯ f 31 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
f1 | f2 | f3 | f4 | f5 | f6 | f7 | f8 | f9 | ||||
100 (L1) | 模板面 | 37.1 | 36.7 | 40.6 | 39.4 | 39.2 | 42.7 | 38.9 | 40.3 | 38.7 | 39.3 | 0.85 |
70 (L2) | 模板面 | 37.7 | 38.6 | 37.3 | 39.2 | 37.7 | 38.7 | 37.5 | 39.6 | 37.4 | 38.2 | 0.82 |
表2. 芯样混凝土抗压强度试验结果
再在100 mm厚的板上钻取直径70 mm的芯样54个,其中:
① 在芯样的一端切掉约28 mm,然后用磨平机将切割面磨平(即一端磨平),9块,养护3 d后进行抗压强度试验,试验结果见表3 (L3)。
② 在芯样的一端切掉约32 mm,然后分别用环氧树脂和高强硫铝酸盐水泥浆修补切割面至平整(即一端环氧树脂修补或一端水泥修补),补平层厚度控制在约2 mm,各9块,养护3 d后进行抗压强度试验,试验结果见表3 (L4、L5)。
芯样直径(mm) | 芯样端面 状态 | 芯样混凝土抗压强度(MPa) | f ¯ | f ¯ f 31 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
f1 | f2 | f3 | f4 | f5 | f6 | f7 | f8 | f9 | ||||
70 (L3) | 一端磨平 | 41.3 | 37.7 | 37.8 | 38.4 | 37.2 | 39.8 | 38.0 | 40.1 | 37.9 | 38.7 | 0.83 |
70 (L4) | 一端环氧 | 40.2 | 38.7 | 38.2 | 38.1 | 38.9 | 41.0 | 38.4 | 39.0 | 40.3 | 39.2 | 0.84 |
70 (L5) | 一端水泥 | 38.8 | 37.3 | 38.0 | 38.8 | 37.0 | 41.1 | 37.6 | 38.5 | 39.4 | 38.5 | 0.83 |
表3. 芯样混凝土抗压强度试验结果
③ 在芯样的两端分别切掉约13 mm,然后用磨平机将切割面磨平(即两端磨平),9块,养护3 d后进行抗压强度试验,试验结果见表4 (L6)。
④ 在芯样的两端分别切掉约17 mm,然后分别用环氧树脂和高强硫铝酸盐水泥浆修补切割面至平整(即二端环氧或水泥修补),补平层厚度也控制在约2 mm,各9块,养护3 d后进行抗压强度试验,试验结果见表4 (L6、L7、L8)。
芯样直径(mm) | 芯样端面 状态 | 芯样混凝土抗压强度(MPa) | f ¯ | f ¯ f 31 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
f1 | f2 | f3 | f4 | f5 | f6 | f7 | f8 | f9 | ||||
70 (L6) | 二端磨平 | 39.3 | 40.0 | 38.9 | 38.2 | 41.9 | 41.7 | 39.1 | 38.4 | 42.5 | 40.0 | 0.86 |
70 (L7) | 二端环氧 | 42.0 | 39.5 | 40.3 | 42.6 | 41.2 | 41.3 | 38.9 | 42.7 | 42.0 | 41.2 | 0.89 |
70 (L8) | 二端水泥 | 40.1 | 40.6 | 44.1 | 41.3 | 41.8 | 43.1 | 42.2 | 40.9 | 42.4 | 41.8 | 0.90 |
表4. 芯样混凝土抗压强度试验结果
从表2~4的试验结果可以看出,不论芯样断面采用何种处理方式,芯样抗压强度值都要比混凝土立方体试件的抗压强度值(f31 = 46.5 MPa)低10%~18%。其原因有以下几个方面:1) 在钻取芯样时会对芯样混凝土的内部结构造成损害。在表2的试验结果中,在芯样端面均为模板面的情况下,直径为70 mm的芯样试件(L2)强度( f ¯ = 38.2 MPa)要比直径为100 mm的芯样试件(L1)强度( f ¯ = 39.3 MPa)低2.8%。邦盖(Bungey) [
1) 采用取芯法检测结构混凝土的强度时,在条件许可的情况下宜尽可能采用直径较大的钻头。取芯时,钻机要安装牢固,钻头旋转要平稳,不得有颤动现象,以减小对芯样的损伤。
2) 芯样加工时,不宜保留模板面,宜采用两端切割的方法,切割时,应控制高径比为1,然后,端面可以采用机械磨光的方法,但最好采用高强硫铝酸盐水泥修补的方法。
3) 试验结果和国外的研究资料均表明,强度约为40 MPa的混凝土采用取芯法检测时,测得的强度要比实际强度降低10%~15%,且混凝土强度越高,强度降低越大。建议在实际检测过程中,宜参照美国混凝土协会 [
4) 采用取芯法检测混凝土强度是一种较直观较简单的方法,也能较准确地探知混凝土的真实强度和内部构造情况。所以,这是一种值得推广的方法。
于明刚,王春胜,迟 衡,迟培云. 取芯法检测混凝土强度与混凝土实际强度相关性的研究Study on the Correlation between Concrete Strength and Concrete Strength by Core Taking[J]. 土木工程, 2022, 11(09): 1014-1018. https://doi.org/10.12677/HJCE.2022.119110