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天津市市政工程质量检测中心

天津市交通科学研究院——天津市市政工程质量检测中心

 
 
 

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天津市市政工程质量检测中心隶属于天津市交通科学研究院(原天津市市政工程研究院,2015年4月起更名),为独立事业法人单位,是从事市政、公路、桥梁、房建工程材料和实体的质量检测、鉴定验收、法律仲裁、技术咨询的综合性第三方专业检测服务机构。

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混凝土结构实体强度检测的几点思考与建议  

2014-07-25 15:42:20|  分类: 混凝土理论知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    1 前言
    我国和世界各国一样,都以混凝土标准养护试件的强度作为评定混凝土强度的依据,即在标准规定的计量误差范围内,在标准规定的搅拌、成型和养护条件下,按标准规定的检测方法得到混凝土试件的强度数据,用来评定混凝土材料的力学性能是否合格。
    与混凝土标准养护试件相比,结构混凝土从浇筑伊始,强度即受到多种因素的影响,从而表现出与混凝土标准养护试件的差别,这些因素主要表现为以下几个方面:
    (1) 养护温度:不是20±2℃,而与实际结构相同;
    (2) 养护湿度:不是95%以上,而与实际结构相同;
    (3) 体积效应:不是标准试件,而是结构实体试件,且试件是加工试件,尺寸偏差远大于标准试件;
    (4) 承载时间:不是28d才受载,而是施工过程中即已开始承载受力(施工荷载);
    (5) 养护龄期:不是28d作为试验测定强度的时间,而是根据结构施工与验收的需要而确定。
    以上几点影响因素表明,结构混凝土的强度与混凝土标准养护试件的强度必然存在一定的差异,要对结构混凝土的强度作出综合、客观和公正的评定,必须明确各种 检测方法对混凝土强度评定误差的大小,并以置信度较高的检测方法为工程验收的主要依据,其它方法作为复核及校准的辅助方法,综合评定结构混凝土的质量。

    2 结构混凝土验收常用的检测方法
    (1) 等效养护龄期的同条件试件
    混凝土同条件试件的等效养护龄期是按日平均温度逐日累计达到600℃?d时所对应的龄期,0℃及以下的龄期不计入;等效养护龄期一般不小于14d,也不大 于60d。同条件试件的强度代表值应根据强度试验结果按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107-87)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。

    (2) 回弹法
    回弹法原理是通过测量混凝土表面硬度来推定其立方体抗压强度,目前我国所采用的用于检测混凝土抗压强度的回弹仪,其标准状态下的冲击能量为2.207J, 示值系统为指针直读式。检测时,通过对建筑结构实体的回弹,得到回弹值,再根据测强曲线推定出结构实体混凝土的强度。

    (3) 钻芯法
    钻芯法是用标准尺寸的钻头在结构实体混凝土中钻取芯样并加工处理后,按标准规定的方法检测芯样的强度,从而推定结构混凝土的强度。由于芯样是从实际结构中钻芯取的试件抗压强度,因此比较直接地反映了实体结构的混凝土强度。

    3 各种检测方法存在的问题
    (1) 等效养护龄期的同条件试件
    同条件试件是以混凝土成熟度达到600℃?d时所对应龄期的强度作为检测结果,再依据《混凝土强度检验评定标准》进行评定和验收。这种检测及评定方法只考 虑了养护条件中的温度对混凝土强度的影响,而且0℃及以下的龄期不计入,但结构实体处于自然条件下,不同结构、不同部位所受到的各种影响因素极为复杂,采 用这样一种单一的检测与评定方法能否准确判断建筑结构实体的强度,是值得商榷的。
    例如,在0℃及以下环境中,由于混凝土配合比及具体环境温度的差异,混凝土的强度可能增长,也可能存在冻害,破坏强度。如果混凝土中掺有引气剂或防冻剂, 并且温度仅仅略低于0℃,混凝土强度仍然可以增长,若不计入0℃及以下的龄期,混凝土的实际龄期比计算龄期偏长,难以真实地反映混凝土在该条件下的强度。
    此外,结构中混凝土的某些部位,例如基础梁、柱、地下室剪力墙等,构件的下部可能长期处于土壤湿润的环境,而构件的上部暴露在空气中,二者的湿度或温度条件相差很大,同条件试件对该部位构件的代表性值得怀疑。

    (2) 回弹法
    回弹法原理是测量混凝土表面硬度来推定其立方体抗压强度,而硬度与强度是完全不同的物理量,这种间接推定的强度存在一定的误差。混凝土强度是整体的表现, 在整体上进行检测,而表面硬度仅在某些点上进行检测,且规范要求取值时避开气孔和石子,也就是说,回弹仅在表面砂浆层上进行,这种“以面代体”的检测方法 存在较大的误差,会影响到结构实体检测结果的准确性、客观性和公正性。
    影响回弹法精确度的主要原因有:结构混凝土的保湿养护时间、结构表面光洁度、混凝土含气量、结构表面干湿程度、回弹仪精度、是否涂刷养护液、掺合料质量与掺量、砂率的大小、碳化深度测量的准确性以及回弹测强推定曲线的准确性等等。
    近些年来,由于技术进步和混凝土施工工艺的改革,混凝土组成成分有了很大的变化:水泥强度等级提高,细度变大,砂率增大,掺合料掺量增大等。这些巨大的变 化,在许多地区使用原标准的对应关系推定的混凝土实体强度波动和离散性很大,往往偏低,难以真实反映结构实体的混凝土强度。因此,如果仍不顾条件地以原标 准的对应关系推定混凝土的结构实体强度,将容易发生错判或漏判,引起生产方和施工方的风险加大。
结构混凝土在浇筑后即暴露于空气中,施工单位往往 不注重养护,造成混凝土表面失水较快,而内部失水相对较慢,湿度对水泥水化反应有显著影响,如果湿度不够,水泥水化不能正常进行,甚至停止水化,不仅严重 降低混凝土强度,而且使混凝土表面疏松,加快了混凝土的碳化,从而影响了混凝土回弹推定强度的准确性。

    (3)  钻芯法
    利用钻芯法从实际结构中取得的芯样,可以比较直接的反映实体结构的混凝土强度,这种方法有比较大的可信度,但是仍有一定的局限性。芯样强度并不完全代表结 构实体中的混凝土强度。因为钻芯过程中会对芯样造成干扰和伤害。这种伤害的积累将降低芯样的实际强度,对高强混凝土尤为明显。此外,钻取的芯样在试验前要 磨平端面或进行坐浆处理,操作误差也将影响试验结果,且操作复杂,成本高,伤害结构和芯样试件。
   《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:88)条文说明第6.0.1条指出:“据国外的一些试验结果,由于受到施工、养护等条件的影响,结构混 凝土强度一般仅为标准强度的75%~80%左右,国际标准草案为75%~85%”。据中国建筑科学研究院结构所对试验用墙板的取芯试验证明,龄期为28d 的芯样试件强度换算值也仅为标准强度的86%,为同条件试块的88%。因此,钻芯一般仅适用于复核、校准之用,并不适合作为结构实体验收的主要检测方法。

    4 几点建议
    混凝土强度是混凝土结构中影响承载受力的最重要参数,一向都是施工质量检验最关注的问题。由于预拌混凝土只能以半成品的形式进入工地,其强度的形成还与施 工条件有关,而且从各种不同的角度,检测手段及检验目的也不同。对于混凝土而言,立方体强度、芯样强度、推定强度的可信度是渐次降低的。因此,根据强度检 测的手段及检测目的、验收界限的不同,应该选择合适的检测方法,以确保工程质量,减少工程验收过程中不必要的麻烦。笔者对混凝土结构实体强度检测与验收的 建议如下:
    (1) 以标准养护试件作为检验批强度验收的依据。
    混凝土强度的增长在很大程度上取决于养护时的环境条件。因此,规范规定预拌混凝土强度质量的验收以标准养护试件为依据。所以,需方应建立标准养护室对交货检验成型的试件进行标准养护,以得到置信度较好的混凝土立方体抗压强度检测数据。
    (2) 同条件养护试件强度作为各强度等级实体强度验收的依据。
    需方应严格按有关规范要求对施工工艺、结构实体采取有效的控制措施,使结构实体强度能够得到正常发展;严格按规范要求加强同条件养护试件的取样、维护、记温及累计工作,确保同条件养护试件强度具有可靠的代表性。
    (3) 钻芯法芯样强度作为实体强度及推定强度复核、校准依据。
    (4) 非破损检测推定强度作为非正常验收的依据。
    (5) 同条件养护试件强度作为施工工艺控制水平的评定依据。


作者:王智刚

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