结构实体混凝土强度（共7篇）
结构实体混凝土强度 篇1
摘要：为落实强化验收的原则, 《混凝土结构工程质量验收规范》GB50204-2002第一次列入了对结构实体混凝土强度检验的要求, 并以同条件养护强度作为验收的依据。规范公布执行两年以来, 对加强施工质量控制, 保证结构安全起到了积极作用。但是, 由于是新列入的检查项目, 与传统习惯和概念有较大的差别。因此, 在执行过程中往往引起误解, 甚至发生错误。现根据两年来的执行情况, 针对其中容易发生的问题, 提出应该注意的事项和建议。
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。
结束语:根据规范执行四年以来提出的问题, 作出了以上的解释。希望施工、监理 (建设) 单位正确理解并执行, 以保证工程质量和结构安全。对于一些暂未确定的问题目前正进行试验研究, 将来会通过规范修订的形式加以明确。这里不足之处, 敬请批评指正。
结构实体混凝土强度 篇2
结构工程质量验收、单位工程鉴定加固以及某些工程质量事故的分析均涉及到一个非常关键的环节, 那就是这些混凝土结构实体所具有的强度, 而与之相关的现场检测技术则对其强度的确定具有重要作用。我国现行的行业国家标准均针对所有关系到结构安全以及使用功能的重要混凝土工程结构作出了明文规定, 要求必须要对其实施抽样检测。
2 凝土结构工程强度检测实际应用
在当前, 现场检测混凝土结构工程强度的方法分为非破损与微破损两个大类。在非破损方法中主要有回弹法与回弹超声法等;在微破损方法中主要有钻芯法与拔出法等。
2.1 回弹法
在应用回弹法对混凝土的实体强度进行检测时, 需要对细节问题进行重点关注和处理, 才能保证回弹法的应用效果, 提高检测结果的精确度。现对回弹法现场混凝土强度检测的重点分析如下: (1) 在检测之前, 需要保证回弹仪运行正常, 不能购买已损坏或者质量不过关的回弹仪; (2) 要控制回弹仪的使用环境温度, 其最佳温度为零下4℃到零上40℃左右; (3) 在检测过程中, 回弹仪的轴线尽量和构件的表面呈90°。
2.2 超声波法
超声波法也是检测混凝土质量的一项重要方法, 在检测混凝土质量方面也受到了人们的关注。这种办法主要是通过超声波对于不同质量的混凝土具有不同的反应, 来检查混凝土的质量。但是这项方法有自身的有点, 也存在着很多的弊端。例如, 这项办法在对混凝土进行质量检测的时候不会对混凝土的质量造成任何的伤害, 混凝土和之前一样, 没有任何的改变, 但是这项办法也寻在检测的不彻底性的缺陷。因为混凝土的含量存在着结构复杂化的现象, 很多的问题通过这项方法根本无法检测出来, 对于混凝土的质量检测并不是非常准确。但是这项办法无疑也是一项重要的混凝土检测办法, 对于混凝土的检测技术的提高起到了很大的帮助作用。
2.3 钻芯法
钻芯法是一种半破损现场检测混凝土结构实体强度的方法, 其操作中需采用专用的钻芯机在混凝土结构上直接钻取芯样, 然后再根据该芯样的强度来估算整个混凝土构件的强度。当芯样直径为100mm或150mm时, 其强度可直接等效于150mm立方体试块的强度, 因此不需要进行相关物理量与强度的换算。将钻芯法的应用关键点总结如下: (1) 先进行非破坏混凝土强度检测, 确认钻芯的具体位置, 为了减少工作量, 可以适当增加钻芯点的数量; (2) 为了保证钻芯获得的混凝土样本能够和非破损强度相互对应, 需要设置合理的修整系数, 钻芯的位置也尽量设置在非破损检验区; (3) 对钻头的尺寸进行合理设置, 保证钻取的混凝土芯样是粗骨料最大粒径的三倍, 若钻芯条件不允许, 那么钻去的芯样直径也要达到粗骨料最大粒径的两倍; (4) 确定钻芯的位子, 钻芯位置的设定必须尽量避开主筋、预埋件以及管线等, 当混凝土结构的受力较小时, 此区域的钻芯取样过程中要尽量避免对周围结构体的损伤; (5) 钻芯的数量需要根据实际情况灵活控制, 具体来说, 一般单个体积和尺寸较大的构件, 钻芯的数量应当在3个以上, 如果构件较小, 则去两个钻芯位点即可, 钻芯的位置应当尽量分散, 避免对混凝土结构造成伤害的同时, 也符合取样的原则, 增加了取样的范围。
2.4 拔出法
拔出法也是一项重要的检测方法, 主要是通过将锚固件从混凝土构建中拔出时的拉力的大小通过数学方法来计算混凝土的拔出强度, 并以该拔出强度推算混凝土结构的抗压强度, 该方法可通过预埋与后装两种方式来实现。预埋拔出法需要预先将锚固件埋入混凝土表层下一定的距离, 而在其被拔出时对混凝土构件的破环机理尚有待研究, 因此在我国的应用尚未普及。而后装拔出法则比较容易受混凝土骨料、构建内部缺陷、钢筋间距以及某些人为因素的影响, 所以要快速建立完善的拉拔强度与混凝土抗压强度之间的稳定关系目前还存在一定困难。总之拔出法也尚需在理论与实践方面获得更多的突破后, 才有望成为一种常规的混凝土结构实体强度现场检测方法。
3 实例分析混凝土结构实体强度现场检测
为纠正技术人员在特殊环境下回弹检测技术和钻芯取样技术应用的错误, 借助某水运工程混凝土施工进行研究。研究选在3月上旬至4月中旬, 根据研究现场的统计, 当地混凝土生产及养护期室外环境平均气温只有7.5~16.5℃, 日平均气温在12℃, 气温相对较低;施工现场生产的混凝土为普通混凝土, 设计强度为C30。技术人员连续10d对生产环境相同且龄期正好达到28d的自然养护混凝土进行一次结构实体回弹、钻芯取样抗压和标准条件养护的混凝土试块抗压检测。采用3种方式检测的10个样本数据见表1。
在工程建设过程中, 因为技术人员的素质差异, 使得28d标准养护混凝试块制作水平有所不同, 此时技术人员要尽量使用结构实体回弹或结构实体钻芯取样抗压测定结构实体的强度值。由表1可以看出, 若只将实体回弹、结构实体钻芯取样抗压结果作为评估实体结构强度是否能够满足设计要求的保准, 可以表明该样本其代表的结构混凝土强度不能满足设计强度, 由表1数据可知, 结构实体回弹、钻芯取样抗压、标养试块抗压每种方法所使用的10个样本强度值都会有所不同;标养试块抗压强度也必须符合设计要求。结构实体回弹、钻芯取样抗压强度值差异不大, 结构实体回弹、钻芯取样抗压与标养试块抗压强度值差异较大。
实际工作中, 研究人员为了保证检测数据的真实有效, 需要在试验之前做好准备和调查工作, 对试验进行合理规划, 充分利用理论知识对试验中存在的影响因素进行分析和计算, 实现对研究流程的有效控制。 (1) 需要关注人为操作因素的影响, 在研究过程中, 混凝土生产、标准养护试块留置以及养护钻孔取芯及回弹、抗压都是由专门的技术人员负责的。 (2) 保证混凝土生产计量系统以及检测设备合格, 研究期间混凝土生产使用的原材料性能稳定, 混凝土生产控制方法、试块制作试压方法、取芯试压方法、回弹方法要统一, 标准试块所处的室内温度在20℃左右。
研究表明, 上述三种检验样本的龄期都达到了28d, 但是得出的实体强度值和标准养护试块数据有很大的出入, 对此需要深化分析和研究。
4 结束语
综上所述, 混凝土结构是建筑工程必不可少的组成部分, 其结构的强度与质量对于建筑工程整体建设质量也有着重要的影响。为了保证建筑工程建设质量, 需要对混凝土结构强度进行检测。回弹法以及钻芯法是当前混凝土强度检测中比较常见的, 其优势鲜明。为了保证现场混凝土强度的检测质量以及工程效益, 需要对当前回弹法和钻芯法的优缺点进行比对进行综合应用, 扬长避短, 再根据检测对象的实际情况保证技术应用合理。
参考文献
[1]郑健, 强龙, 周亚林.特殊环境混凝土实体强度检测技术应用研究[J].港工技术, 2015 (06) :67~69.
[2]金永华, 金兴生, 朱林辉.浅谈建筑工程混凝土结构的现场检测[J].中国高新技术企业, 2010 (3) :161~162.
结构实体混凝土强度 篇3
针对这些争议, 应该从回弹法检测的原理、操作、泵送混凝土材料特点等各方面进行分析其对回弹法检测误差的影响, 据此采取相应的措施, 以提高回弹法检测精度。
1 从回弹法检测原理及泵送混凝土特点分析其检测误差
回弹法的检测原理是, 利用弹簧驱动一个重锤, 以规定的能量冲击混凝土表面, 混凝土受到冲击后会产生塑性变形和弹性变形, 其中弹性变形的能量驱动重锤反弹, 重锤反弹与击发距离之比称为回弹值, 通过该回弹值可以量化反应混凝土的表面硬度, 而混凝土表面硬度与强度具有相关关系, 因此可以计算混凝土抗压强度。
根据上述检测原理, 为了保证混凝土强度检测的精度, 必须在检测中对影响到混凝土表面硬度其它与强度无关的因素加以排除, 否则这些无关的因素, 会对回弹法检测产生干扰。这些因素诸如混凝土表面的石子、气孔、金属预埋件等, 检测标准均要求在检测时应避开。除此之外, 混凝土的碳化对混凝土表面硬度的影响是最大的。混凝土碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气中的水分和二氧化碳反应生成碳酸钙的过程。该反应过程实质上是碱性的氢氧化钙被碳酸中和, 因此在日本等国家称之为“中性化”。反应产物碳酸钙硬度比氢氧化钙高, 但是氢氧化钙生成碳酸钙除了使混凝土表面硬度提高外, 并不能使混凝土强度得到同步的提高, 但是却造成了回弹值的提高, 所以必须予以修正。我国规范中规定的修正方法是进行混凝土碳化深度的测量, 在计算混凝土强度时, 将碳化深度值代入换算曲线进行计算。相应地在换算曲线中必须引入碳化深度这个参数, 并且随着混凝土碳化深度的增大, 对于同样的回弹值, 其混凝土换算强度值是递减的。
从泵送混凝土的特点看, 为便于泵送, 采用较小粒径的石子 (粗骨料) ;对于商品混凝土, 考虑到运输过程中的坍落度损失, 外加剂掺量较大;由于现在的主体结构配筋率较大, 为便于混凝土的浇筑, 需要更好的工作性 (和易性、保水性等) , 因此还要掺加掺合料如粉煤灰、矿粉等, 而且掺量较普通混凝土大;从混凝土的主要原材料--水泥看, 有些水泥厂商在国标允许的15%的掺量范围内加大了掺合料掺量, 而在混凝土拌制过程中还要掺加掺合料, 最后总的掺合料掺量大大提高了, 甚至可以高达水泥用量的50%。上述的特点都影响到泵送混凝土的表面硬度, 从而影响其回弹值。
由于泵送混凝土的石子粒径较小 (不大于31.5mm) , 在回弹仪的冲击能量作用下更易产生塑性变形 (永久变形) , 导致其弹性变形的比例相对下降, 降低了回弹值。
由于泵送混凝土掺合料掺量较大, 磨细的掺合料在振捣以后常常富集于构件表层, 同时掺合料的水化反应比较慢, 因此其硬度比水泥水化产物低, 也会导致回弹值偏低。某些泵送混凝土成型后表面会出现厚达10mm左右甚至20mm以上的“软弱浮浆层”, 笔者见过最极端的一个工程浮浆层达到50mm厚, 导致其回弹值非常低。
还有, 泵送混凝土的外加剂掺量也比较大, 现在较常采用的聚羧酸型外加剂引气量较大, 而在运输过程中又不断地搅拌, 从而增加了混凝土的含气量, 导致混凝土表面气孔比较多, 进一步降低了回弹值。
还有一个与普通混凝土有很大差异的因素则是, 由于泵送混凝土掺加了粉煤灰、矿粉、钢渣等活性掺合料, 这些活性掺合料能与水泥水化产物氢氧化钙反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等, 并可以填充混凝土内部的缝隙或者气孔等, 使得混凝土更加密实, 这对于提高混凝土强度是有益处的, 但这种水化反应使得混凝土中的氢氧化钙含量降低, 导致混凝土的"表观碳化深度"增大, 即从表面上看, 泵送混凝土的碳化深度较普通混凝土增长得快, 但这种增长并不是生成碳酸钙, 而是与活性掺合料反应了并且对提高混凝土强度是有作用的, 如果按照普通混凝土回弹法的计算曲线, 则碳化深度的修正会造成混凝土强度换算值的降低。
由于泵送混凝土的掺合料较多, 而掺合料与水泥水化产物氢氧化钙的二次水化需要大量水分的参与, 因此泵送混凝土的养护条件也对混凝土的碳化深度存在影响。在养护不足时, 泵送混凝土碳化深度较大, 回弹值明显较低。
从回弹法的检测原理可知, 回弹法是利用混凝土表面硬度计算其强度的, 并且需要事先建立回弹值与强度值之间的相关关系式, 称之为换算曲线。当混凝土与换算曲线制定时的条件存在较大差异时, 必然会导致检测误差增大。因此, 无论是统一测强曲线, 还是省地方测强曲线, 在泵送混凝土的回弹法检测中都具有较大的误差。在2001年修订的《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中, 已经考虑了该问题, 提出对于泵送混凝土直接对测区强度换算值进行修正补偿的方法, 但是该补偿值仅针对碳化深度不大于2.0mm的情况, 当碳化深度大于2.0mm时, 必须采用钻芯法进行修正, 不便于使用, 因此2011年新版的回弹法规程中发布了泵送混凝土测强曲线, 方便了泵送混凝土的检测, 有利于提高回弹法检测泵送混凝土抗压强度的精度, 获得了广泛的欢迎。
2 泵送混凝土统一测强曲线在福建省的适用性研究
为了全面了解JGJ/T 23-2011中的泵送混凝土统一测强曲线的精度, 拟定制作短柱类大试件进行试验, 并在试件上钻取芯样, 以芯样强度和回弹平均值、碳化深度值进行对比。试验方案如下:
(1) 采用C10~C50的泵送混凝土制作短柱型大试件, 每种强度等级不少于1组即可, 掺合料种类同标准试块分为单掺粉煤灰以及粉煤灰、矿粉双掺, 试件截面尺寸形状如图1、图2所示。
(2) 试件采用自然养护以模拟实际施工的混凝土构件, 与前述试块试验类似, 待龄期超过28d或等效龄期超过600℃·d后, 直接在试件上划分若干测区 (一般可以划分8个测区左右) 进行回弹测试、碳化深度测试, 并在对应回弹测试的部位钻取标称直径为80~100mm的混凝土芯样, 依据CECS03:2007标准加工芯样试件并进行抗压强度试验。
(3) 取得芯样试件的抗压强度值后, 与前述试块试验类似, 进行测区混凝土强度换算值的计算, 并将其与芯样试件混凝土抗压强度值进行比较, 计算其平均相对误差和相对标准差。
第三类别的试验方案主要是搜集有条件进行钻芯修正的工程实测数据, 将芯样试件的抗压强度值与测区混凝土强度换算值进行比较, 计算其平均相对误差和相对标准差。
2.1 试验结果
委托10家混凝土公司, 共制作了120个短柱大试件, 每个试件布置6~10个回弹测区, 并在对应测区钻取混凝土芯样进行抗抗压强度检验, 经过对比结果见表1。
从表1的试验结果看, 无论是本省地方曲线, 还是统一测强曲线, 其平均相对误差及相对标准差均超过了规范允许的限值, 而本省地方测强曲线对单掺的计算误差要比双掺小一些, 统一测强曲线计算误差则没有太大差别。
2.2 工程实测数据汇总结果
除了上述实验之外, 对于实际工程, 搜集有条件进行钻芯修正的工程实测数据, 将芯样试件的抗压强度值与测区混凝土强度换算值进行比较, 计算其平均相对误差和相对标准差, 由于条件所限, 仅统计了4个工程共计92个芯样数据的结果见表2。
从表2分析, 对于有限的工程实测数据, 采用本省测强曲线计算的结果误差超过了行业规程对地方测强曲线的误差限值, 而采用统一测强曲线的计算误差在测强曲线的误差范围之内, 但也偏大。
2.3 结果分析
从表1、表2的数据分析, 可以得到这样的结论:对于泵送混凝土的回弹法检测, 省地方测强曲线的误差已经超过行业规程允许限值, 不得继续使用;而2011版所发布的统一测强曲线, 从试块和工程实测的结果看, 其误差可满足要求。但从短柱大试件的较大量的数据分析, 无论是统一测强曲线还是本身地方曲线, 其误差均已超过规程允许范围。
检测人员有时候更关心曲线计算结果是偏高还是偏低, 而平均相对误差以及标准差均是将强度比值之差取绝对值或平方进行计算, 因此难以了解计算结果是偏高还是偏低。其实, 相对误差本身是带有符号的, 在此直接将带正负号的相对误差相加取平均值, 并统计计算其中<0的数据个数进行分析, 如下列步骤:
(1) 根据下式统计分析换算强度与实测强度的平均偏差值me:
从me值大小可知计算结果的平均值与实际强度平均值之间的偏离程度, 通过其正负号可以得知计算结果是总体偏高还是总体偏低。
(2) 统计上述公式中相对误差ei值小于0的个数, 并计算低于0的数据个数占整个数据的百分比, 可称为“相对误差负值率”, 当该数据介于40%~60%之间时, 意味着计算结果中大约一半左右的数据比实测结果低, 大约一半左右的数据高于计算结果, 即误差的期望基本上接近于0, 当其平均相对误差和相对标准差在限值之内时, 表明测强曲线较为适用;当该数据>60%时, 说明测强曲线低估了混凝土强度, 越高则低估的情况越严重, 当该数据<40%时, 说明测强曲线高估了混凝土强度, 越低则高估的情况越严重。
对表1、表2中的数据进行了分析, 结果见表3。
表3结果表明, 如果考虑误差的正负号, 则采用泵送混凝土统一测强曲线进行计算, 其平均误差me全部大于0, 即全部偏高, 其中第一类试验 (试块试验) 及第二类试验 (短柱大试件) 试验结果中相对误差负值率均介于40%~60%之间, 表明该测强曲线计算结果基本上位于数据的中间;但工程实测数据的结果分析表明, 该测强曲线中相对误差负值率仅35.5%, 意味强度换算值中偏高的数据较多。
采用本省测强曲线计算的结果, 则全部严重偏低, 相对误差负值率均大于>60%, 最高的已经超过90%, 说明该曲线大大低估了混凝土的强度值。
考虑到短柱大试件最接近工程实际, 而其数据个数比工程实测数据多, 且数据覆盖了C10~C50的强度级别, 因此其统计数据比工程实测的数据更有代表性, 从这个意义上看, 泵送混凝土的统一测强曲线仍有一定的误差, 需要在今后的检测中进一步验证其精度。
3 结语
通过上述分析, 并通过对泵送混凝土制作的试块、短柱类大试件以及工程实测数据的分析, 可以得出下列结论:
(1) 对于泵送混凝土, 由于材料特点造成回弹值偏低, 需要采用泵送混凝土换算曲线以提高检测精度;
(2) 相比于旧版规程, 2011版回弹法行业规程发布的泵送混凝土测强曲线精度大大提高;
(3) 现行的福建省回弹法测强地方曲线对泵送混凝土的测强结果明显偏低;
(4) 从现有的工程实测数据看, 对于福建省泵送混凝土的回弹法测强, 泵送混凝土统一测强曲线仍有一定的误差, 会导致计算结果偏高, 为提高福建省泵送混凝土结构实体回弹法检测精度, 建议应尽快制订福建省泵送混凝土测强曲线。
摘要：回弹法普遍用于结构实体混凝土强度检测, 但泵送混凝土的回弹法检测结果常常与钻芯检测结果存在较大偏差。本文从回弹法检测原理以及泵送混凝土自身特点进行分析, 并对泵送混凝土统一测强曲线在福建省的适用性进行了试验研究, 对提高泵送混凝土结构实体强度回弹法检测精度进行了探讨。
关键词：结构实体混凝土强度,泵送混凝土,回弹法,误差分析
参考文献
【1】JGJ/T23-2011, 回弹法检测混凝土抗压强度技术规
结构实体混凝土强度 篇4
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.
结构实体混凝土强度 篇5
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.
结构实体混凝土强度 篇6
GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范实施以来,结构实体检验真实地反映了混凝土的强度及受力钢筋位置等重要的质量指标,加强了混凝土结构施工质量的验收,确保了结构安全。但在实施过程中,也存在一些对规范不能正确的理解,根据自己的工作实践,浅谈如何更好的做好混凝土工程结构实体检验的质量。
1做好混凝土工程结构实体检验质量控制的准备工作
1.1 混凝土工程结构实体检验的概念
混凝土工程结构实体检验,不是子分部工程验收前的重新检验,而是相应分项工程验收合格,过程控制是在质量得到保证的基础上,对重要项目进行的验证性检查。
1.2 混凝土工程结构实体检验的内容
混凝土工程结构实体检验的内容包括混凝土强度、钢筋保护层的厚度以及合同约定的项目。这里需要明确的是如果合同没有明确的约定,是不能随意扩大结构实体检验内容的。如果有约定,必须明确约定检验项目、检验方法、检验数量、合格条件且不得低于规范的规定。
1.3 混凝土工程结构实体检验的计划
根据工程项目的实际情况,制定有针对性的混凝土工程结构实体检验质量控制计划。内容包括混凝土工程结构实体检验的内容,混凝土强度试件留置的方式、取样数量、养护方法,同条件温度记录的方法与内容,钢筋保护层厚度检验的结构部位和构件数量,工程项目的具体管理人员,计划经工程项目部研究通过后,报监理部门批准后实施。
2做好混凝土工程结构实体检验质量控制的实施工作
1)混凝土强度检验实施中的质量控制。
同条件养护试件所对应的结构构件或结构部位,应在结构实体检验计划中明确,但仅限于涉及安全的柱、墙、梁等结构构件的重要部位。试件应由各方见证在混凝土入模处取样,按规范制作并注明强度、日期、部位及600 ℃·d标识。同条件养护试件拆模后,应放置在相应的结构部件或结构部位适当的位置,采取相同的养护方法。对同条件养护试件采取适当的保护措施,防止损坏、丢失。做好同条件养护试件的温度记录,每日不少于四次求平均值,累加至600 ℃后,进行试件检验。冬季施工期间,不受规范不宜超过60 d的限制,仍以达到600 ℃·d的日期为检验日期。
2)钢筋保护层厚度检验实施中的质量控制。
钢筋保护层的厚度所检验的结构部位,应在实体检验计划中明确,但仅限于涉及安全的梁、板等结构构件的重要部位,具体位置检验前由监理(建设)、施工单位根据检验数量要求选定。检验构件的梁以有支承柱间的梁为一构件单位(悬挑梁除外),检验构件的板以选取检验的梁围成的平面受力构件为一构件单位。梁类构件应对全部受力钢筋进行检验,板类构件应抽取不少于6根的受力钢筋进行检验。对每根钢筋,应在有代表性的部位测量一点,梁类构件宜在梁底跨中1/3的范围内测量,板类构件宜在板底跨中1/3的范围内测量,悬挑类构件宜在梁顶(板顶)尽量靠近根部的部位测量。
3)其他项目检验实施中的质量控制。
目前有关资料中体现其他检验项目主要有混凝土板的厚度、混凝土回弹强度和对柱、墙等混凝土构件的轴线及空间尺寸偏差的检测。
混凝土板厚度的检验通常约定的多,但检验的数量较少。非破损的检测结果争议较大,采用破损的办法较为准确,但对结构破坏较大,且难以修复如初,我们在检验过程中通常以预留洞或水钻钻水暖洞进行验证性检验,以混凝土结构工程施工质量验收规范中现浇结构分项工程中截面尺寸允许偏差来控制。
混凝土强度回弹实际回弹的点较多,但相对混凝土结构回弹鉴定的数量还是太少,难以形成整个混凝土结构的书面报告,只能以单个部位来判断强度是否符合要求。混凝土结构回弹与混凝土的龄期、人员的操作、碳化的测量都有很大关系,且规范无明确的合格标准,我们实际操作中仅为工程监督随机抽查初步判断的依据。
柱、墙等混凝土构件的轴线及空间尺寸偏差的检验通常约定的少,但易于检验,且工具简单,对工程结构没有破坏。我们在检验过程中通常以层间净高和轴线尺寸进行验证性检验,以混凝土结构工程施工质量验收规范中现浇结构分项工程中轴线位移和层间标高允许偏差来控制。
4)混凝土工程结构实体检验实施人员资格的质量控制。
同条件养护试件的制作必须由施工单位的取样员(实验员)操作,在监理(建设)单位具有见证资格的人员见证下完成,并填写相关的书面资料。
混凝土工程结构实体检验实施人员必须是施工企业的质量员,技术负责人监督检查,监理(建设)企业的专业监理工程师具体落实,总监监督检查。
3做好混凝土工程结构实体检验质量控制的检验工作
3.1 检验工作的实施
混凝土工程结构实体检验的单位必须是取得省级建设行政主管部门颁发“主体检测”专项资质的检测机构来实施。操作人员必须持有上岗证书。所有仪器必须在有效的标定期限内。检测过程必须严格依据操作规程进行。
3.2检验工作的报告
检验报告必须加盖检测单位法人章、计量认证章、资质章,必须有操作人员、技术审核人员、行政负责人员的亲笔签名。
混凝土强度检验报告必须注明“同条件试块”字样,以与标养试块区别。混凝土强度是否合格仍以GB/T 50107-2010混凝土强度检验评定标准的规定来执行,但必须注意强度代表值要乘以1.1的折算系数。
钢筋保护层厚度检验报告必须有检测位置的描述及简图。当有悬挑构件时,抽取的构件中悬挑梁类、板类构件所占比例均不宜小于50%。钢筋保护层厚度检验验收合格以混凝土结构工程施工质量验收规范附录E规定。梁类构件和板类构件必须分开验收。
其他项目检验结果是否合格以合同内容要求为准,但不得低于验收规范。
如果出现同条件养护试件强度被判为不合格,或钢筋保护层厚度不满足要求时,应委托具有相应资质等级的检测机构按国家有关标准的规定进行检测。
4混凝土工程结构实体检验质量控制的认识
混凝土结构工程是当前使用最广泛的结构工程,混凝土结构工程的质量好坏关系到国家建筑业的健康发展,而混凝土工程结构实体检验就是对混凝土工程进行的重要的验证性检验,检验的质量不仅仅是检验的结果,它还包括检验准备的质量、实施的质量、测试的质量,只有充分认识混凝土工程结构实体检验质量的重要性,全面、全过程的把握要点,那么检验工作一定能真实、可靠地反映工程质量。
目前,混凝土工程结构实体检验的内容还比较少,方法还相对单一,随着社会的发展,科学的进步,广大建设者的努力,我们一定会有更多检测项目来判断混凝土工程结构实体的质量,更多的方法来验证混凝土工程结构实体的质量,从而提高混凝土工程结构实体的质量,确保结构安全。
参考文献
[1]GB 50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].
[2]建设部令第141号,建设工程质量检测管理办法[S].
结构实体混凝土强度 篇7
现浇钢筋混凝土板桥在运营一段时间后往往会出现各种病害, 从目前钢筋混凝土板桥的使用情况来看, 较为普遍的病害是裂缝。下面分别从设计角度和施工角度分析现浇钢筋混凝土板桥产生裂缝的原因。
( 1) 从设计上进行分析。在板的配筋设计时, 尤其是对宽跨比较大的现浇整体式板桥, 只考虑板的纵向主筋配筋, 而对于横向分布钢筋考虑的比较少。因现浇整体式板桥的跨径与板宽相差不大, 故在车辆荷载作用下为双向受力状态, 设计时通常仅以桥梁的纵向承载能力作为结构安全性验算的依据, 实际上对于宽跨比较大的现浇整体式钢筋混凝土板桥, 在板的横向仅设置不少于单位板宽纵向主钢筋面积15% 的横向分布钢筋通常是不能够满足承载力要求的。这是造成现浇混凝土板产生纵向裂缝的主要原因。
( 2) 从施工上进行分析。在施工过程中, 混凝土配合比控制不当, 导致混凝土产生裂缝; 振捣方法及时间不合理造成混凝土强度不足而产生裂缝; 模板拆除过早, 混凝土还没有达到设计要求的强度引起混凝土产生早起裂缝等。施工质量控制不当引起保护层厚度不足, 导致沿纵向钢筋的裂缝。
2 结构分析方法的改进
现浇钢筋混凝土实体板桥最常用的计算方法是刚接板梁法, 这种方法忽略了板的横向受力特点, 横向钢筋的配置没有设计依据, 导致此类桥梁极易出现裂缝, 因此刚接板梁法存在一定缺陷。本文通过一工程实例介绍梁格法在分析实体板桥空间受力行为中的应用。
2. 1 结构概况
该桥上部结构采用3 × 8m现浇钢筋混凝土连续实心板, 原位立模, 整体浇注, 桥宽7. 5m, 右前夹角为90°, 下部结构采用柱式台、柱式墩, 基础均采用钻孔灌注桩基础。桥面横坡由现浇板横向不等高进行调整, 中心板高50cm, 两侧板高45cm。设计汽车荷载为公路—Ⅱ级。现浇板采用C40 混凝土, 受力钢筋采用HRB335 级。
2. 2 计算思路
利用有限元方法分析桥梁结构内力时, 有多种离散模型, 常用的有空间梁单元法、板单元法、实体单元法以及较为实用的梁格法。由于梁格法基本概念清晰、易于理解、方便使用、能够与规范条文对应, 是分析桥梁上部结构较为实用有效的空间分析方法。该方法采用等效梁格代替桥梁上部结构, 将分散在桥梁每一区段内的弯曲刚度、抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内, 实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格内, 而横向刚度集中于横向梁格内。通过分析梁格的受力状态得到桥梁实际受力状态, 它适用于板桥、梁桥的上部结构以及斜弯桥梁的受力分析。
2. 3 模型的建立
2. 3. 1 单元划分的原则
划分梁格是建立有限元模型的一个重要环节, 它要求考虑的问题较多, 付出的工作量也较大。利用刚度等效原则对板式结构进行梁格划分时, 由于上部结构截面形状和支点布置方式的多样化, 网格划分总结出统一的规律, 一般根据结构布筋方向及结构形式来确定。本桥为正交等宽现浇板桥, 网格划分按照下列原则进行:
( 1) 纵向梁格的数目一般根据桥梁宽度确定。梁格间距一般为2 ~ 3 倍板厚。如果桥梁较窄, 可以模拟为一根纵梁。如果桥梁较宽, 可以设置若干根梁格。当梁格间距较小时, 计算分析精确, 但计算及整理数据的工作量较大, 浪费时间。当梁格间距较大时, 计算粗糙, 起不到梁格法分析的作用。因此梁格的划分需要统筹考虑。
( 2) 对于现浇实心板, 纵向边梁格一般设置在距离板边缘0. 3 倍板厚处, 主要是考虑到板边缘的垂直剪力流分量一般由边梁梁格承受, 这样设置能够真实反应实际结构的受力行为。
( 3) 横向梁格间距尽量与纵向梁格一致。
( 4) 在受力较大处、内力突变处、支点处等需要重点关注的区域, 应设置梁格。
2. 3. 2 计算参数
在对桥梁结构进行计算时, 首先应根据桥梁结构的使用环境拟定计算参数。
( 1) 汽车冲击系数
按照《公路桥涵设计通用规范》 ( JTG D60 -2004) 的规定计算结构基频, 由结构基频通过下式计算汽车荷载的冲击系数。
( 2) 二期恒载
本桥桥面铺装采用10cm厚C40 防水混凝土, 等效为梁单元荷载为2. 5k N/m, 护栏重量等效为梁单元荷载为10. 75k N/m。
( 3) 间接作用
温度作用按照《公路桥涵设计通用规范》 ( JTG D60 - 2004) 的规定取用, 收缩、徐变按照《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》 ( JTG D62 -2004) 的规定计算。支座不均匀沉降按5mm考虑。
2. 3. 3 模型建立
采用Midas civil 2010 空间有限元软件对模型进行计算分析, 全桥共划分纵梁9 道、横梁25 道, 共计单元434 个、节点299 个。支座处现浇板节点与板底节点通过刚性连接连接 ( 板顶节点为主节点, 板底节点为从属节点) , 支座节点与板底节点通过弹性连接的刚性来连接, 然后根据实际情况采用一般支撑约束支座节点。桥面铺装不参与结构受力, 仅作为恒载作用在桥梁上部结构上。防撞护栏等二期恒载按实际计算值作用在上部结构上。
2. 4 计算分析
现浇钢筋混凝土板桥的验算依据《公路桥涵设计通用规范》 ( JTG D60 - 2004) 以及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 ( JTG D62 -2004) , 按照承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求分别进行设计验算。
利用Midas civil 2010 软件的验算功能, 对结构纵向及横向进行持久状况下各个断面的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力进行验算, 均满足规范要求, 纵向弯矩包络图、横向弯矩包络图、纵向剪力包络图及横向剪力包络图见图2、图3、图4、图5。
由图2 ~ 图5 可以看出, 在荷载作用下, 除了板的纵向发生弯曲外, 横向也会发生弯曲, 受力为双向受力状态, 且横向内力较大 ( 宽跨比越大, 横向内力越大) , 应按照双向受力进行设计。当荷载位于桥梁中线上时, 板的正截面将产生正的横向弯矩; 当荷载位于板的两侧边缘时, 板的中部及另外一侧将产生负的横向弯矩。因此在垂直于纵向主筋方向, 还应按照受力要求布置一定数量的横向钢筋。主筋和横向钢筋构成的纵横钢筋网还可以防止由于混凝土收缩、温度变化等引起的裂缝。
计算表明, 在板的横向仅按照规范设置不少于单位板宽受力钢筋截面面积15% 的分布钢筋, 有时依然不能满足横向受力的需要, 横向分布钢筋不能抵抗实际弯矩的作用, 造成现浇板受拉侧出现纵向裂缝的主要原因。因此在重视现浇板纵向计算的同时, 横向配筋计算也应引起足够重视。对钢筋混凝土现浇板进行合理配筋, 是保证桥梁结构安全和对钢筋混凝土桥梁裂缝进行控制的前提, 也是控制现浇整体式钢筋混凝土板桥纵向裂缝的重要条件。
3 防治措施
( 1) 准确计算结构的横向弯矩, 并据此验算横向钢筋能否满足受力要求, 并不少于单位板宽纵向受力钢筋截面面积的15% 。
( 2) 以上计算结果表明, 由于汽车荷载的偏载作用, 在现浇板的简支端也存在负弯矩, 现浇板的上部也应合理配置横向钢筋, 尤其是整体式斜板。这是刚接板梁法所分析不出来的, 应引起工程师们的高度重视。
( 3) 计算结果表明, 现浇实体板桥由于有效抗剪面积较大 ( 截面为挖空) , 抗剪承载力较大, 因此该类结构出现斜裂缝的可能性较小, 除非施工质量达不到要求。
4 结语
在所有结构形式的桥梁中, 现浇钢筋混凝土板桥因建筑高度小, 外形简单而广受欢迎。尤其是在建筑高度受限的城市和平原区的中、小跨径桥梁建设中, 现浇钢筋混凝土板桥可以降低路基填土高度、减少土方填筑数量、节约土地资源、控制工程造价。对于高等级公路以及城市道路的交叉工程, 现浇钢筋混凝土板桥可以满足斜、弯、坡及S形、喇叭形等特殊要求。因此, 无论是在一般公路, 还是高等级公路、城市道路的桥梁选型上, 均被广泛采用。本文通过计算分析提出设计上、施工上需要注意的事项, 能够为该类工程的设计提供一定参考。
参考文献
[1]戴公连, 德建.桥梁结构空间分析设计方法与应用[M].北京:人民交通出版社, 2001.