实体强度（共5篇）
实体强度 篇1
1 引言
结构实体混凝土强度是保证建筑工程建设质量的基础, 与建筑结构的安全性和耐久性息息相关。当遇到工程质量纠纷、鉴定或对试件 (标准养护与同条件养护) 检验结果有异议时, 可使用无损检测技术对结构实体混凝土强度进行检测, 但是当前的检测规范中没有提出明确要求。对于结构实体混凝土强度的具体测评方法和质量验收要求等都没有详细说明, 因此, 本文就对结构实体混凝土的一般检测与评定方法进行探讨。
2 实体混凝土强度检验的评定概述
相关规定指出混凝土强度检测评定需要通过统计或者是非统计方法得出最终结果, 但是这种检验方法是能够对同一个混凝土试件检验做出详细规定, 并不能够对工程所有的混凝土试件做出明确规定, 因此, 施工单位需要按照以往的工作经验选择具有代表性的混凝土试块。部分施工单位对于结构混凝土试件的检验过于严苛, 使得混凝土试件的检验批单位定的过小, 这样就使得结构混凝土强度检测结果不够客观。同时, 按照当前实行的规范来说, 当使用强度较高的混凝土试件进行检验, 时间的强度平均值就会较高, 且检验不合格率也会有所提升。如果高强度混凝土结构实体混凝土试件参与检验的批次单位划分得过大, 就会使得检验不能过关, 按照现行标准, 参与检验的试件就要返工, 增加了施工量。另外, 小批量或者是小工程混凝, 只需要按照非统计方法对结构混凝土强度检验进行评定就可以满足要求。
3 实体混凝土强度的检验与评定
相关研究表明, 当前使用的掺合料和外加剂的种类较多, 且应用比较广泛, 其使用的主要目的是促进凝胶, 但是在此反应过程中, 混凝土原料的性质会发生改变。很多试验结果表明, 掺合料混凝土的强度会随着龄期的变化而变化, 所以, 需要对不同的混凝土进行性能研究, 使用具有针对性的检测方法得出准确的试验结果。就检测方法来说, 一方面可以提高一种检测技术的准确度, 另外一方面也可以开发更加可靠的综合性测评方法。因此, 本文对掺合料商品混凝土的四种测强方法进行了分析, 并且建立了混凝土各类强度在等效龄期 (或成熟度) 下的检测方法, 也就是对单一的检测方法做出详细要求, 并在回弹测强曲线的基础上提出芯样强度综合测评方法。在评定时, 需要先对不同尺寸的混凝土试件强度进行换算, 换算需按照表1的标准进行。需要注意的是, 上述检验方法的检测前提是混凝土试件为同一等效龄期或者是同一成熟度。混凝土养护期间的等效龄期或成熟度M的确定是在结构实体混凝土浇筑结束开始对周围的环境温度进行测定。
对此, 需要提高测强方法的准确度。结构实体混凝土强度的检验方法主要包括8d等效龄期检验法、定强度检验法、简化的成熟度方法。要想确定结构混凝土强度检验时的等效龄期或者是成熟度, 需要根据实际检测需求和检测方法选择适宜的检测方法。本文就相同条件下养护试件强度以及标准养护条件强度之间的关系、相同条件养护试件强度和2d d标准条件养护试件强度之间的转换系数进行深入分析, 并通过计算得出具体的系数值。
本文选取置信度为0.90为评定要求, 下面对28d等效龄期检验法、定强度检验法和简化成熟度法满足90%保证率情况下的限制进行确定, 具体评定步骤如下:
3.1 28d等效龄期检验法
根据试验过程中的温度记录来看, 可以计算出混凝土的等效龄期tT或成熟度M, 当混凝土的等效龄期达到28d时, 就可以推算出同条件养护试件的强度比率fcu, s28d/βs/o (28) fcu, o28d。通过该比值, 可以判断结构混凝土强度是否过关。对于掺合料商品混凝土, 在进行强度检验时, 若采用的是同一条件养护试件强度fcu, s代表混凝土的强度值, 为了保证其检测合格, 需要满足以下要求:
其中:βs/o (28) =βcc (28) =0.745
如果只是采用结构混凝土回弹强度fs, r作为代表值进行检验时, 为了保证结构混凝土强度合格, 需满足下述条件:
如果只是采用结构混凝土取芯强度fs, r作为代表值进行检验时, 为了保证结构混凝土强度合格, 需满足下述条件:
其中:βc/o (28) = (fs, c/fcu, s) βcc (28) =1/1.01×0.745=0.738
3.2 定强度检验法
根据结构实体混凝土强度和等效龄期的关系和增长规律, 可以推算出同条件养护试件强度fcu, s达到28d标准养护强度fcu, o28d时所需的等效龄期tT″。根据施工过程养护龄期内记录的温度情况来看, 当等效龄期等效龄期tT满足等效龄期tT″时, 再对混凝土试件进行检验。
对于掺合料混凝土, 在结构实体混凝土强度检验时, 如果只是采用同条件养护试件强度fcu, s作为强度代表值来进行检验, 为了保证结构混凝土强度合格, 需有如下要求:
其中:tT″=88d, βs/o (t) =1.0
如果使用采用回弹法对强度fs, r进行检验, 为了保证结构混凝土强度检测结果合格, 需要细化其要求, 如下:
如果只对结构混凝土取芯强度fs, c进行检验, 要想保证其强度过关, 需要满足以下要求:
其中:tT″=88d, βc/o (t) =fs, c/fcu, s=1/1.01=0.99
3.3 简化成熟度法
由上述内容可知, 混凝土强度和成熟度以及等效龄期有关系, 如果工程中没有对其进行明确要求, 那么为了计算简便, 需要对成熟度进行简化, 再对结构实体混凝土强度进行验收评定。
(1) 采用成熟度进行控制, 当结构混凝土试件的强度达到600℃·d时, 混凝土同调价养护试件强度会和28d标准养护试件强度的比值为0.95, 而结构混凝土强度与28d标准养护试件强度比值为0.96。当成熟度为600℃·d时进行试验, 那么对于掺合料商品混凝土, 在进行检验过程中, 采用相同条件养护试件的强度fcu, s代表混凝土试件的强度, 就要保证混凝土强度符合要求, 其要求如下:
其中:βs/o (t) =βccM=600=0.858
如果只是采用回弹法推定强度fs, c来进行检验, 为了保证结构混凝土强度合格, 必须满足:
其中:βc/o (t) = (fs, c/fcu, s) βccM=600=1/1.01×0.858=0.850
(2) 如果对强度进行严格控制, 当结构混凝土的强度达到标准时, 成熟度在1148℃左右, 如果设定成熟度为1148℃·d时展开强度检测试验, 那么需要满足以下要求。
从试验结果得知, 掺合料商品混凝土在进行强度检验时, 若采用的是同一种养护试件强度fcu, s代表强度, 要想保证其强度检测合格, 必须满足:
其中:M=1148℃, βs/o (t) =1.0
采用回弹法对强度fs, r进行检验, 需要按照如下要求对结构混凝土强度进行检测:
其中:M=1148℃, βr/o (t) =fs, r/fs, c× (fs, c×fcu, s) =0.87/1.01=0.86
使用取芯强度fs, c代表混凝土结构强度, 为保证其强度达标, 需满足以下要求:
其中:M=1148℃, βc/o (t) =fs, c/fcu, s=1/1.01=0.99
在实际工程中, 往往由于构件成型、养护与结构实体的不同, 采用非结构强度的代表值表示实体强度检测和测评结果过于单薄。所以, 当同条件养护试件强度fcu, s和回弹强度fs, r存在纠纷时, 可以用取芯强度fs, c对实体混凝土进行鉴定。当使用取芯强度进行检验时, 需要综合使用28d等效龄期检验法和定强度检验法进行测评, 其计算公式如上。可以根据工程的实际情况选择适宜的检测方法和检测方案。
4 结束语
综上所述, 由于实体混凝土强度各检验方法都存在一定的局限性, 因此, 对其进行检测评定时, 需要针对实体构件加载测定其强度, 与结构回弹强度、结构取芯强度做比较, 准确确定各强度测定方法的应用, 保证评定结果的准确性。
摘要：混凝土强度对于建筑工程的建设质量有着重要影响, 因此, 需要对其进行检测, 符合要求之后才能投入施工。本文对实体混凝土强度检验的评定进行分析, 供相关人士参考。
关键词：实体混凝土,强度检验,评定
参考文献
[1]杨宇晨.结构实体混凝土强度检验与评定的试验研究[J].商, 2014 (46) :220.
[2]滕宏军.关于混凝土强度检测评定方法的探讨[J].房地产导刊:中, 2014 (11) :15~16.
[3]刘向东, 朱坚, 齐永正.混凝土结构实体强度现场检测技术探讨[J].工程质量 (A版) , 2012, 30 (1) :26~29.
实体强度 篇2
关键词：混凝土,结构实体,强度检验
1 等效养护龄期的理解和执行
1.1 等效养护龄期的原理
水泥水化和混凝土强度的增长, 在很大程度上取决于养护条件的热工效应 (热量) , 表现为时间-温度曲线下的积分面积 (累积温度) , 亦即成熟度, 其量纲为℃·d (度日积) 。标准养护的温度 (20±2) ℃, 龄期是28d, 故成熟是560℃·d。
同条件养护所反映的结构实际环境受到大气温度和养护条件的限制, 当然难以保证 (20±2) ℃的恒温条件。但从热工效应的角度, 如能保证接近560℃·d的成熟度, 则热量对强度增长的影响基本可以“等效”。为简化操作并留有一定裕量, 修订规范取成熟度为600℃·d的相应龄期为等效养护龄期。
1.2 日平均温度的确定
在为修订规范而进行的试验研究时, 同条件养护试件的日平均温度是取当地气象台站公布的日最高温度与最低温度的平均值。目前气象预报又相当准确, 而且根据积分中值定理, 以最大、最小值的平均值对应的矩形面积来等效积分曲线所围的面积, 不会有很大的误差。更何况在长达600℃·d的等效养护龄期内, 这种随机误差正负相抵, 是不会有很大的系统累积偏差的。上述做法的最大好处是简便易操作, 在施工现场很容易执行。
1.3 等效养护龄期的限值
除控600℃·d的等效养护龄期外, 规范还规定:实际的龄期“不应小于14d”也不宜大于60d这主要是出于以下的考虑:
混凝土的强度增长在早期很快, 且趋势不稳定。14d以内的龄期尚处于强度的早期快速增长阶段, 强度值不稳定, 离差大而缺乏代表性, 故等效养护龄期不得小于14d。实际只有日平均气温超过43℃才有可能发生此种情况, 在我国的气候条件下实际上是不太可能的。另一方面, 养护时间过长也可能引起不利于被检验方面的偏差, 因此也要加以限制。
1.4 秋冬季节的等效养护龄期
在我国北方地区的秋冬季节, 由于持续降温, 同条件养护试件往往在成熟度未达600℃·d时就已达到等效养护龄期的限值60d, 因而发生确定试验龄期的困难。对此作出解释如下:
规范中规定的限定词是“宜”而不是“应”。这意味着并不一定要强制执行而要有一定的灵活性。也就是说, 在保证600℃·d的条件下, 如龄期超出60d也是允许的。这里600℃·d的成熟度是必须保证的, 因为成熟度 (积温) 对强度的发展具有更重要的影响。
为了减少龄期过长干燥失水对于试件强度的不利影响, 建议在60d以后对同条件养护试件用塑料布覆盖, 防止试件在冬季干燥多风条件下继续失水而降低强度, 影响验收结果。在这种覆盖条件下继续同条件养护, 直到成熟度累计达到600℃·d时再进行强度试验即可。
1.5 等效养护龄期的误差问题
规范规定达到600℃·d的等效养护龄期时进行强度试验。这应理解为在未达到600℃·d时试验, 而一旦达到或超过此值时即进行试验。有的提出意见, 规范应规定以成熟度 (℃·d) 或以天 (d) 计的允许误差范围。超过允许偏差范围时试验结果无效。
这种做法执行有难度, 因为要恰好达到600℃·d时试验是很困难的。由于气温变化无规律以及平均值等原因, 成熟度一般总有超出, 且数值范围很难控制, 对此不必过于苛求。与此类似, 标准养护强度也只提出28d的养护龄期, 而并未严格规定允许的龄期误差。
实际上, 龄期或成熟度对混凝土强度增长的影响是先快后慢, 先强后弱。到28d龄期或600℃·d的成熟度时, 实际上已进入强度增长停滞期。即使有些误差, 对强度值的影响不会太大。因此不必斤斤计较于允许偏差的确定。当然在实际执行中, 还是应该遵守规定的龄期或成熟度条件作为进行强度试验的时间。
2 强度代表值的修正
2.1 同条件养护强度的代表性问题
同条件养护试件与结构实体的混凝土具有几乎完全一致的原材料质量、配合比组成、搅拌运输工艺以及养护条件。温度差异引起热工效应的影响已由成熟度所反映的等效养护龄期考虑, 因此其有很大的代表性而被选定作为检验实体混凝土强度的依据。即使是直接从结构实体中取样而测定的钻芯强度, 由于钻芯工艺造成对芯样的累积损伤以及试样端面处理的操作, 也会发生偏差。而同条件养护试件则不会有这种影响。
2.2 强度代表值的折算系数
工程中混凝土浇筑后养护初期浇水, 中后期则基本处于暴露的自然状态, 湿度条件变差, 继续水化受到影响。这对体积厚实的结构混凝土不会有多大影响, 而比表面积很大的试件就明显不利。系统的试验分析证明, 同条件养护试件后期强度增长停滞, 甚至因混凝土“粉化”有所下降。此外, 同条件养护试件跨越的试验期较长, 试件不多, 离差可能较大, 可能对检验评定带来不利影响。
2.3 折算系数的调整
规范规定为:“同条件养护试件的强度代表值应根据强度试验结果按GBJ107的规定确定后, 乘折算系数取用;折算系数宜取为1.10, 也可根据当地的试验统计结果作适当调整。”这里包含了以下三重意思: (1) 试件试验后的强度代表值应乘折算系数; (2) 折算系数宜取1.10; (3) 允许根据具体情况, 由系统的试验统计结果作适当调整。
请注意规范中对折算系数的用词为“宜”而非“应”, 即1.10仅为“建议”性质的系数。由于修订规范时所进行的试验虽已较多, 并有相当的统计依据, 但难以全面、准确反应全国不同地域材料及气候的影响, 还可能有些出入。因此, 应允许并鼓励各地进行相应的系统试验及统计分析, 从而对验收时的折算系数加以适当调整。
3 同条件养护强度的应用范围
3.1 冬期施工
由于寒冷, 冬季施工混凝土强度增长受到影响, 且成本太高, 一般并不提倡。如有需要必须在冬季浇筑混凝土时, 同条件养护试件的养护龄期的累积不考虑0℃以下的天数, 即按0计入成熟度。应注意的是, 对于低于日平均温度0℃以下的情况, 也不以负成熟度从累积中扣除。这主要考虑0℃以下的负温时, 水化作用基本停滞, 混凝土强度增长已经中止。
对于我国严寒地区, 持续低温时间很长且温度很低, 则当连续5d平均温度低于5℃而进入规定的冬期施工条件时, 按专门的冬期施工规范执行。对于冬期施工条件下混凝土同条件养护试件的强度验收则由该规范的修订解决。
3.2 人工加热养护
人工加热养护常用于冬期施工或预制混凝土构件的工厂化生产中。由于修订规范时尚未进行这部分科研试验工作, 因此未作明确规定。即按“与在标准养护条件下28d龄期试件强度相等的原则确定”。具体方法由各方协商解决。
经近期补充的试验研究分析表明, 人工加热养护混凝土试件的早期强度增长很快, 但中后期强度增长减缓。故参考人工加热标准养护试件的方法并简化处理, 建议可将人工加热养护温度作为日平均温度计入等效养护龄期, 等达到600℃·d后再进行试验。
3.3 保温养护
冬季施工时, 也有将原材料预热后搅拌混凝土, 井在浇筑后用塑料布和保温材料 (棉毯、草帘、塑料布等) 覆盖结构构件造成局部的人工小气候环境, 以与外界的冬季气温环境隔绝。此时可以通过量测保温养护实际的日平均温度, 按600℃·d累积成熟度作为等效养护龄期进行试验。其原理是, 此时混凝土强度增长只与局部养护小环境的温度有关而并不取决于外界气温了。
实体强度 篇3
1.1 等效养护龄期的原理。
水泥水化和混凝土强度的增长, 在很大程度上取决于养护条件的热工效应 (热量) , 表现为时间-温度曲线下的积分面积 (累积温度) , 亦即成熟度, 其量纲为℃·d (度日积) 。标准养护的温度 (20±2) ℃, 龄期是28 d, 故成熟是560℃·d。同条件养护所反映的结构实际环境受到大气温度和养护条件的限制, 当然难以保证 (20±2) ℃的恒温条件。但从热工效应的角度, 如能保证接近560℃·d的成熟度, 则热量对强度增长的影响基本可以“等效”。为简化操作并留有一定裕量, 修订规范取成熟度为600℃·d的相应龄期为等效养护龄期。
1.2 日平均温度的确定。
在为修订规范而进行的试验研究时, 同条件养护试件的日平均温度是取当地气象台站公布的日最高温度与最低温度的平均值。目前气象预报又相当准确, 而且根据积分中值定理, 以最大、最小值的平均值对应的矩形面积来等效积分曲线所围的面积, 不会有很大的误差。更何况在长达600℃·d的等效养护龄期内, 这种随机误差正负相抵, 是不会有很大的系统累积偏差的。上述做法的最大好处是简便易操作, 在施工现场很容易执行。有些意见认为必须派专人在现场定时测温, 甚至必须用自动仪表连续纪录温度曲线, 这种必要性不大。其实, 无论定时测温求平均, 或对曲线进行数值积分, 都属于近似计算的范畴。更何况即使是结构实体, 在其不同部位、不同方向上的温度也是不一致的, 过分苛求“精确”完全没有必要。
1.3 等效养护龄期的限值。
除控600℃·d的等效养护龄期外, 规范还规定:实际的龄期“不应小于14d也不宜大于60d”这主要是出于以下的考虑:混凝土的强度增长在早期很快, 且趋势不稳定。14 d以内的龄期尚处于强度的早期快速增长阶段, 强度值不稳定, 离差大而缺乏代表性, 故等效养护龄期不得小于14d。实际只有日平均气温超过43℃才有可能发生此种情况, 在我国的气候条件下实际上是不太可能的。
1.4 秋冬季节的等效养护龄期。
在我国北方地区的秋冬季节, 由于持续降温, 同条件养护试件往往在成熟度未达600℃·d时就已达到等效养护龄期的限值60d, 因而发生确定试验龄期的困难。对此作出解释如下:规范中规定的限定词是“宜”而不是“应”。这意昧着并一定要强制执行而有一定的灵活性。也就是说, 在保证600℃·d的条件下, 如龄期超出60d也是允许的。这里600℃·d的成熟度是必须保证的, 因为成熟度 (积温) 对强度的发展具有更重要的影响。
1.5 等效养护龄期的误差问题。
规范规定达到600℃·d的等效养护龄期时进行强度试验。这应理解为在未达到600℃·d时试验, 而一旦达到或超过此值时即进行试验。有的提出意见, 规范应规定以成熟度 (℃·d) 或以天 (d) 计的允许误差范围。超过允许偏差范围时试验结果无效。
2 强度代表值的修正
2.1 同条件养护强度的代表性问题。
同条件养护试件与结构实体的混凝土具有几乎完全一致的原材料质量、配合比组成、搅拌运输工艺以及养护条件。温度差异引起热工效应的影响已由成熟度所反映的等效养护龄期考虑, 因此其有很大的代表性而被选定作为检验实体混凝土强度的依据。即使是直接从结构实体中取样而测定的钻芯强度, 由于钻芯工艺造成对芯样的累积损伤以及试样端面处理的操作, 也会发生偏差。而同条件养护试件则不会有这种影响。
2.2 强度代表值的折算系数。
工程中混凝土浇筑后养护初期浇水, 中后期则基本处于暴露的自然状态, 湿度条件变差, 继续水化受到影响。这对体积厚实的结构混凝土不会有多大影响, 而比表面积很大的试件就明显不利。系统的试验分析证明, 同条件养护试件后期强度增长停滞, 甚至因混凝土“粉化”有所下降。此外, 同条件养护试件跨越的试验期较长, 试件不多, 离差可能较大, 可能对检验评定带不不利影响。反映这种差别带来的不利影响, 规范作了两条规定:限制同条件养护的等效养护龄期不宜大于60d;对同条件养护试件的强度代表值进行修正, 乘大于1的折算系数。对比试验表明, 比表面积不同, 温度差异引起的影响大约为4-6%, 考虑必要的检验裕量, 可取为10%。即折算系数为1.10。
2.3 折算系数的调整。
规范规定为:“同条件养护试件的强度代表值应根据强度试验结果按GBJ107的规定确定后, 乘折算系数取用;折算系数宜取为1.10, 也可根据当地的试验统计结果作适当调整。”这里包含了以下三重意思:2.3.1试件试验后的强度代表值应乘折算系数;2.3.2折算系数宜取1.10;2.3.3允许根据具体情况, 由系统的试验统计结果作适当调整。请注意规范中对折算系数的用词为“宜”而非“应”, 即1.10仅为“建议”性质的系数。由于修订规范时所进行的试验虽已较多, 并有相当的统计依据, 但难以全面、准确反应全国不同地域材料及气候的影响, 还可能有些出入。因此, 应允许并鼓励各地进行相应的系统试验及统计分析, 从而对验收时的折算系数加以适当调整。
3 同条件养护强度的应用范围
3.1 冬期施工。
由于寒冷, 冬季施工混凝土强度增长受到影响, 且成本太高, 一般并不提倡。如有需要必须在冬季浇筑混凝土时, 同条件养护试件的养护龄期的累积不考虑0℃以下的天数, 即按0计入成熟度。应注意的是, 对于低于日平均温度0℃以下的情况, 也不以负成熟度从累积中扣除。这主要考虑0℃以下的负温时, 水化作用基本停滞, 混凝土强度增长已经中止。对于我国严寒地区, 持续低温时间很长且温度很低, 则当连续5d平均温度低于5℃而进入规定的冬期施工条件时, 按专门的冬期施工规范执行。对于冬期施工条件下混凝土同条件养护试件的强度验收则由该规范的修订解决。
3.2 人工加热养护。
人工加热养护常用于冬期施工或预制混凝土构件的工厂化生产中。由于修订规范时尚未进行这部分科研试验工作, 因此未作明确规定。即按“与在标准养护条件下28d龄期试件强度相等的原则确定”。具体方法由各方协商解决。经近期补充的试验研究分析表明, 人工加热养护混凝土试件的早期强度增长很快, 但中后期强度增长减缓。故参考人工加热标准养护试件的方法并简化处理, 建议可将人工加热养护温度作为日平均温度计入等效养护龄期, 等达到600℃·d后再进行试验。
3.3 保温养护。
冬季施工时, 也有将原材料预热后搅拌混凝土, 井在浇筑后用塑料布和保温材料 (棉毯、草帘、塑料布等) 覆盖结构构件造成局部的人工小气候环境, 以与外界的冬季气温环境隔绝。此时可以通过量测保温养护实际的日平均温度, 按600℃·d累积成熟度作为等效养护龄期进行试验。其原理是, 此时混凝土强度增长只与局部养护小环境的温度有关而并不取决于外界气温了。
结束语
实体强度 篇4
关键词：混凝土,实体强度,合格性,评定标准,应用
在建筑工程领域里, 有“实体混凝土强度可测而不可评”的说法, 这是长期以来建筑工程行业没有建立实体混凝土强度验收与合格性评定标准体系的缘故, 对实体混凝土质量验收的科学性、客观性带来严重影响。混凝土设计强度等级是实体混凝土强度合格性评定的唯一标准, 通过研究和探讨, 在混凝土设计强度等级与实体混凝土强度之间建立相互的联系, 为建立实体混凝土强度合格性评定的方法, 为同行提供可借鉴的实用技术。
1 混凝土抗压强度标准值fcu.k
指按照标准方法制作标准养护的边长为150mm的混凝土立方体试件在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。fcu.k是确定混凝土强度等级的依据, 也是结构设计有关混凝土性能力学指标的基本代表值, 这种方法也是世界各国所采用的方式。
2 实体混凝土抗压强fcu.e
实体抗压强度值是指采用检测仪器按现行技术规范要求在实体混凝土工程中进行测试和计算所获得的强度值。fcu.e是已有混凝土结构能否满足结构安全性的重要参数。
由于钻芯法检测具有直观、可靠等特点, 一般应从实体混凝土中钻取芯样并按技术规程要求进行试验和计算所得的强度值作为实体混凝土抗压强度值, 也可采用其他检测方法来推算实体混凝土强度值。
3 fcu.k与fcu.e二者的区别
二者都是混fcu.k与fcu.凝土抗压强度的力学性能指标, 主要用于强度等级的确定及结构设计的计算, fcu.e主要用于已有结构工程中实体混凝土强度测定及结构安全性的鉴定、评价与处理。
fcu.k与fcu.e在施工实施过程中, 配合比、环境条件、施工质量控制、龄期等方面有着很大的区别, 环境条件及龄期的影响尤为显著, 因此, fcu.k与fcu.e在数值上存在差异是客观存在的事实, 其差值要视具体情况而定 (如水泥品种、气温、湿度、龄期等之不同) 。
4 fcu.k与fcu.e二者的联系
4.1 fcu.k与fcu.e均为同一配合比指导下反映混凝土抗压强度的力学性能指标, 二者存在着密切关系。
4.2 根据国内外的研究, 当fcu.
e≥k0fcu.k就认为结构工程中实体混凝土强度满足设计强度等级和结构安全性能要求, 并将其编入相应的技术规范。
5 k0取值的探讨
5.1 由上可知, 各国各行业A取值虽有所不同, 但k0均在 (0.
70~0.91) 之间, 均小于1.0, k0取值之大小取决于各行业及各个国家对结构安全度及实际施工质量控制水平的要求的程度。
5.2 国内有学者认为, 由于实体混凝土强度有随龄期增长而增
加的特性, 对同一强度等级的混凝土, 在同一配合比施工时, 不同龄期测得的fcu.e是不同的, fcu.k与fcu.e在不同龄期可能会出现小于1有时又会大于1的情况 (即后期强度问题) , 因此认为A确定为0
6 实体混凝土强度的检测
无损检测技术的发展为实体混凝土强度的合格评定奠定了基础。对结构工程中的实体混凝土强度已有成熟的无损 (或微破损) 检测技术, 我国也建立了相应的技术标准体系, 如《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》 (JGJ/T 23-2001) 、《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》 (CECS02:2005) 、《后装拨出法检测混凝土强度技术规程》 (CECS69:1994) 、《钻芯法检测混凝土强度技术规程》 (CECS03:2007) 。就这些检测方法的实用性和测试精度而言, 由于回弹法检测相对方便、快捷、无损, 检测费用相对较低, 因此在实体混凝土质量抽样检测中被广泛应用, 但受回弹法的限制, 其测试精度受混凝土材料组成、表面状态 (如潮湿、平整等) 因素影响较大, 其测试精度相对要低些;钻芯法 (仅限于标准芯样) 是国际上公认的检测混凝土强度的标准方法, 也是其他无损检测方法的参照标准 (一般情况下其他检测方法建立数学模型后, 其检测结果均与钻芯法检测结果进行比较, 以验证其准确性) , 但由于钻芯法操作麻烦, 检测周期长, 对结构有一定的损伤, 且检测费用相对较高, 在实际工程检测中一般不优先选用。
6.1 就检测技术而言, 当今的无损 (或微破损) 检测技术已经能够满足实体混凝土强度合格性评定的技术要求。
6.2 根据不同结构工程验收或鉴定的需要, 应合理地选择检测
方法, 兼顾现场检测的方便性、检测周期及检测费用等因素, 对于新建工程或者混凝土表面比较乎整、干燥的结构工程的质量验收宜优先选用回弹法, 且应采用数字化回弹仪以提高检测的公正性和效率;对于各方有争议或需获取比较准确的混凝土强度者宜优先选用钻取标准芯样的检测方法。
7 实体混凝土强度合格评定标准的建立
针对实体混凝土的客观实际及实际工程中对实体混凝土强度验收与合格性评定的迫切需要, 并结合实体混凝土现场检测特点, 建议采用如下方法来建立实体混凝土强度合格性评定标准:
对于同一检验批 (相同设计等级、同一配合比、相同施工工艺、相同龄期) 的实体混凝土强度、在具备检测条件时可以采用回弹法、超声回弹综合法、拨出法、钻芯法等无损 (微破损) 检测方法进行检测, 回弹仪应采用数字化回弹仪。地下工程、桩基工程及其他不具备无损或微破损方法进行实体混凝土强度检测时应采用同条件养护试件进行检验与合格性评定, 但应在工程施工合同中给予规定。
结束语
引入实体混凝土强度的抽样检测及合格性评定机制是提高混凝土工程质量的有效途径, 也是整治“偷工减料”、“豆腐渣工程”的有力手段, 它不仅能实实在在地发现一些混凝土质量缺陷, 更重要的是使工程质量控制及验收评价更加科学有效, 具有工程质量的真实性。
参考文献
[1]混凝土结构与施工规程[S].中国工程建筑标准化协会标准.
[2]混凝土试验方法[M].北京:中国建筑工业出版社.
实体强度 篇5
1 当前存在的误区
1.1 用单个芯样的检测数据质疑回弹法检测结果
回弹法规程自85年颁布以来, 每个版本都规定了采用钻芯法对回弹法检测结果进行修正, 因此给人造成一种印象, 就是钻芯法检测在精度上肯定优于回弹法, 尤其是在某些检测过程中, 常常会发现, 从构件中钻取的芯样试件混凝土抗压强度值往往比回弹法检测的强度推定值高, 因此质疑回弹法检测结果偏低。
笔者认为这是一个典型的误区。首先, 芯样试件的混凝土强度值本身也受到很多因素的影响, 因此《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS 03:2007对于芯样试件具有严格的规定, 必须符合下列要求:芯样试件的直径不能低于70mm, 宜为100mm, 且不宜小于骨料最大粒径的3倍, 不得小于骨料最大粒径的2倍, 高径比为0.95~1.05, 芯样试件的不垂直度不超过1°, 端面不平整度在100mm长度内不大于0.1mm, 任一高度的直径与平均直径相差不超过2mm, 且不得存在裂缝或其它缺陷。只有在满足以上的条件下, 芯样试件的测试数据才是有效的。
其次, CECS 03:2007标准规定当要用芯样试件的抗压强度值来修正回弹法检测数据时, 钻芯部位应与回弹法检测的测区重合, 即不能用单个芯样试件的抗压强度值来跟回弹法检测的推定值相提并论, 因为这两个数值在数学上是不可相比较的。原因在于回弹法是在构件上均匀布置若干测区 (至少5个, 通常为10个甚至更多) , 通过这些测区的数理统计, 得出在测区混凝土强度换算值总体分布中保证率不低于95%的值作为构件混凝土强度推定值, 因此回弹法所得出的强度推定值是一个统计量, 它是以构件混凝土强度的波动性为依据, 以正态分布为前提计算得出的, 包含了95%的保证率, 因此低于所检的测区混凝土强度换算值是很正常的, 而单个芯样试件的混凝土强度值只能和对应测区的混凝土强度换算值进行比较。
例如某个工程框架柱, 设计强度等级为C35, 采用回弹法检测结果见表1。
该构件测区强度平均值为36.3MPa, 标准差为2.93MPa, 强度推定值为31.5MPa, 由于其推定值低于混凝土设计强度等级C35, 因此施工单位又自行钻取了一个混凝土芯样, 该芯样试件混凝土强度值为40.5MPa, 因此质疑回弹法检测结果, 认为误差太大。经现场查看, 所取芯样位置恰好在回弹法第6测区附近, 原因在于该部位恰好在柱中部, 便于钻芯取样。从回弹法检测数据看, 第6测区混凝土强度换算值恰好为40.2MPa, 与芯样试件混凝土抗压强度值基本一致, 正说明了回弹法检测数据的准确。而如果根据芯样试件的抗压强度值去下结论认为该构件混凝土强度达到设计强度等级, 反而造成错误的结论。
1.2 用一个构件的钻芯法检测结果推翻回弹法检测结论
根据CECS 03:2007的规定, 采用钻芯法检测单个构件的混凝土强度时, 应在构件上钻取3个芯样, 取芯样试件抗压强度值的最小值作为该构件混凝土强度推定值。钻芯法标准所定义的推定值是“结构混凝土在检测龄期相当于边长为150mm立方体试块抗压强度分布中的0.05分位值的估计值”, 其数学含义跟回弹法的95%保证率的强度推定值基本上一致, 因此理论上可以与回弹法的强度推定值相比。但是在实际的检测数据对比中发现, 钻芯法检测的强度推定值与回弹法检测的推定值具有较大偏差时, 钻芯法检测的未必比回弹法更准确。例如表2的某个工程设计强度等级为C45的剪力墙混凝土强度回弹法检测结果。
该构件测区强度平均值为42.7MPa, 标准差为3.68MPa, 强度推定值为36.6MPa, 由于其推定值低于混凝土设计强度等级C45较多, 施工单位委托某检测单位采用钻芯法对该剪力墙钻取了3个芯样, 其芯样试件抗压强度值分别为:50.2MP、47.7MPa、49.6MPa, 根据CECS 03:2007的规定, 钻芯法检测该剪力墙的强度推定值为47.7MPa, 达到C45设计强度等级。由于两个检测结果相差较大, 引起了建设单位、施工单位、监理单位等的争议。笔者现场调查后发现, 钻取的3个芯样位置基本上与回弹法检测的测区3、测区5、测区7临近, 而该3个测区回弹法检测的测区混凝土强度换算值本来就比较高, 全部超过45MPa以上, 据此可以判断钻芯法检测结果其实与回弹法检测结果并无太大矛盾, 反而颇为一致。由于钻芯检测的部位没有覆盖到回弹法检测的测区换算值较低的测区, 因此给人造成一种错觉, 就是钻芯法检测结果比回弹法检测结果高很多。从本工程的实例看, 如果用钻芯法检测结果推翻回弹法检测结论, 会使达不到设计强度等级的构件被当作合格构件验收, 对结构带来较大的隐患。
上述的检测实例表明, 由于回弹法是非破损检测, 可以在构件上均匀布置10个测区, 而钻芯法对结果具有一定的损害, 只能在构件上钻取有限的3个芯样, 因此其检测数据反而不如回弹法更具有代表性。
1.3 在有钻芯修正的情况下不必认真进行回弹法的检测仍可保证检测精度
在钻芯修正回弹法检测数据的时候, 有个典型的误解就是认为既然采用钻芯法修正了, 那么无论回弹法怎么操作都不影响结果的准确性。事实上这个观点是错误的。因为依据JGJ/T 23-2011的规定, 钻芯修正也只能是选取不少于6个测区进行钻芯修正, 钻芯修正的本质还是将回弹法检测的测区混凝土强度换算值与对应的芯样试件混凝土抗压强度值进行比较, 根据差值 (或者是比值) 的平均值将所有的回弹法测区混凝土强度换算值修正到与芯样接近。除了钻芯的测区外, 其余测区并无钻芯数据, 因此钻芯法修正能否保证回弹法检测精度, 除了芯样的钻取、加工与试验必须满足要求以外, 还取决于回弹法检测的操作是否认真, 是否能真实反映结构混凝土强度的波动情况。否则即使采用了钻芯修正也无法满足回弹法检测结果的精度。
例如笔者2009年曾经参与处理的某个检测案例。该工程采用回弹法对设计强度等级为C40的四层柱按批量检测要求抽取了17根框架柱, 并钻取6个标准芯样进行修正。在检测工作完成后, 进行数据处理时, 发现芯样试件抗压强度值与对应的测区混凝土强度换算值差距较大 (当时还是采用的2001版行业标准以及2006版地方标准, 采用修正系数进行修正) , 如表3。
从表3的数据看, 其中第1个芯样试件和第4个芯样试件的强度值和对应的测区混凝土强度换算值的差别最大, 对应的比值达到了1.50以上甚至超过2.00。为了调查异常数据产生的原因, 笔者赴现场进行了查勘。经过现场调查, 笔者发现, 主要问题就是出在回弹检测过程中不够认真, 比如从弹击的痕迹判断可以看出有的测点弹击的时候并没有完全垂直于混凝土表面, 有的构件表面有些浮浆没有完全清除, 有些构件回弹测试的时候测点并未均匀分布在测区中, 甚至出现了个别构件弹击的痕迹到第8测区即结束了, 原因是回弹弹击的时候测点没有严格按照测区来均匀布置, 导致回弹测试的时候打到哪里算哪里, 而钻芯修正的时候却按照计算的数据来选取钻芯测区, 这就导致个别芯样部位与回弹测区不一致。由于钻芯以后已经破坏了原测区, 在其钻芯部位附近布置测区重新检测后, 计算得出的测区混凝土强度换算值与对应芯样试件混凝土强度值的比值就成了1.12以及0.97, 与其它数据相同了。但是为了了解其余构件是否存在类似情况, 只好对未钻芯修正的构件全部复查一遍, 费时费力。
1.4 钻芯法配合回弹法可适用于任何结构实体混凝土强度的检测
JGJ/T 23-2011等回弹法标准中都规定了回弹法不适用于表层与内部质量存在明显差异的混凝土, 一般是指表层浮浆过厚、受火灾损伤、受酸碱盐腐蚀或者冻害损伤等的混凝土。但是有一种观点认为如果有钻芯法进行修正, 那么回弹法也能用于这种情况, 如有一些过火混凝土鉴定检测的文献资料或者标准就认为可以采用回弹法对过火后的混凝土构件强度进行检测。
为此, 笔者在对一个过火结构进行损伤鉴定时, 对过火损伤的构件采用回弹法进行了检测, 由于其中过火较严重的构件无法采用回弹法检测, 或者数据差异较大, 故仅选取过火损伤轻微的构件进行检测, 并用钻芯法进行对比, 结果见表4。
从以上数据看, 回弹法检测的结果都比芯样试件强度值大, 而且回弹法检测的测区混凝土强度换算值变化不大, 而芯样试件强度值则有一定的波动, 符合混凝土强度分布的规律。造成这一现象的主要原因在于, 对于过火轻微的构件, 其表面混凝土温度虽然不是很高, 但火灾的高温作用下仍然产生了一定的失水, 导致表面硬度提高, 并且硬度趋同, 因此不同的构件回弹值相差不多, 此时回弹值已经无法体现构件混凝土强度值了, 因此与芯样试件的强度值相差较大, 因此这种情况下无法采用回弹法进行检测。
2 正确应用钻芯法对回弹法检测数据进行修正才能提高回弹法检测精度
从前面的讨论可知, 尽管钻芯法可以用来修正回弹法检测结果, 但是如果没有正确应用, 那并不能提高回弹法检测的精度。只有掌握了正确应用钻芯修正的方法, 才能达到修正回弹法检测结果的目的。
首先, 必须严格按照回弹法规范的要求进行检测, 包括正确选取构件, 尤其是在按批量检测时, 一定要按照规范要求的抽检数量随机抽取构件, 构件要有代表性, 均匀布置测区, 必要的时候对构件表面进行清理以磨去浮浆等影响回弹检测的面层, 在回弹测试的时候规范操作, 测点在测区中也要均匀布置, 垂直于构件表面弹击, 每个测区读取16个回弹值等等。
其次, 在钻芯修正时应尽量选择测区强度换算值较低的测区, 以免给人造成芯样试件强度值比回弹法测试数据高的错觉, 同时也是为了尽可能降低检测人员的风险。
在选择钻芯修正测区的时候, 也要尽量选择能涵盖所检数据范围的部位, 即高、中、低都要选择, 以便芯样试件的强度值能代表所检混凝土的强度范围, 并使得检测人员能观察芯样试件的强度数据与回弹法检测数据之间的走向趋势是否一致, 可以将两个强度值进行对比, 如果采用修正系数法修正就用比值, 如果采用修正量法就要差值, 观察比值或者差值的大小是否一致或者符合正态分布, 如果出现个别明显偏大或偏小的值, 可以参照《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》GB/T 4883-2008的格拉布斯准则进行离群值的判断, 具体计算方法可参照省工程建设地方标准《回弹法检测高强混凝土抗压强度技术规程》DBJ/T 13-113-2009, 计算出差值的平均值、标准差, 然后计算最大值或最小值的格拉布斯统计量, 如表5所示。
经过格拉布斯检验, 由于Gn>G'n, 查表得, n=9时, Gn=2.520>G0.995=2.387, 则最大的偏差量即第3组数据明显异常, 可予以剔除。剔除第3点数据后, 重新计算修正量为2.9MPa, 说明检验的有效。
3 结语
由于回弹法是基于混凝土表面硬度来检测混凝土强度的方法, 因此当对回弹法检测结果有疑问时, 可采用钻芯法进行修正。因此造成了一些人认为钻芯法检测数据精度肯定优于回弹法的误解, 并且在修正回弹法检测数据中也存在很多细节上的错误造成无法达到修正的目的。
由于回弹法是无损检测方法, 可以在构件的重要部位或者薄弱部位布置测区, 并且可以在结构中大面积进行检测, 而钻芯法则是对结构具有一定的破损, 不宜大面积检测, 也不宜布置在构件的重要受力部位或者薄弱部位, 因此可以采用回弹法对结构构件进行全面检测, 并辅以钻芯法进行修正。只有正确认识回弹法和钻芯法各自的优缺点, 规范操作, 才能达到优势互补, 提高混凝土强度检测的精度。
摘要：当对回弹法检测混凝土强度的结果有疑问时, 常用钻芯法进行修正, 因此长期以来对钻芯法和回弹法之间的关系存在一些认识上的误区, 如认为钻芯法一定比回弹法准确, 或者有了钻芯法修正可以不必认真对待回弹法检测, 以及在有钻芯法修正的情况下可以对表面损伤的混凝土采用回弹法进行检测等。本文基于工程实例, 从理论上分析了这些观点的错误所在, 并提出相应的建议, 以真正达到钻芯法和回弹法优势互补提高检测精度的目的。
关键词：混凝土强度,回弹法,钻芯法,修正,误区
参考文献
[1]陕西省建筑科学研究院.JGJ/T 23-2011回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.
[2]中国建筑科学研究院.CECS 03:2007钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].北京:中国计划出版社, 2008.
[3]DBJ 13-71-2006回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].福建, 2006.
[4]中国标准化研究院.GB/T 4883-2008数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理[S].北京:中国标准出版社, 2009.