抗剪法和原位单剪法测定混凝土强度的试验研究

陈娜 韩进宇

1.沈阳建筑大学； 2. 中国建筑第二工程局有限公司；辽宁沈阳 110168

摘要：无损检测技术逐步向操作简便，精度高，工序少，节能环保等优点的新方向探索和发展。本文采用混凝土强度检测新型技术一抗剪法和原位单剪法，通过钻取混凝土小芯样的抗剪强度对其抗压强度进行评价。

关键词：无损检测 抗剪法 原位单剪法

1 混凝土强度无损检测技术的特点

（1）对构件或建（构）筑物的结构不破坏或只有轻微的部分破坏/但不影响结构使用性能，

且方便快捷；

（2）可对混凝土结构进行多方位检测，准确、全面、有效的反映混凝土的质量，避免“试

块破坏法”不能准确有效的反映工程实际情况的不足和缺陷；

（3）能检测到“试块破坏法”以外的材料性能参数，比如可以检测到内部结构孔洞情况，

致密性，裂缝位置，材料不均匀性，碳化程度，冻害及化学腐蚀等信息，以上内部重要信息

均是标准试块破坏法不可提供的；

（4）标准“试块破坏法”只对新建工程的混凝土质量检查适用，且试块养护条件有差异，

易丢失。而无损检测技术，可以对新建工程和既有建（构）筑物都能适用。

2 抗剪法试验研究

2.1 抗剪法工作基本原理

无损检测一般的原理，可由测得几个物理参数值u、z、m...和Y来建立函数关系，

Y= （2.1）抗剪法则是建立混凝土的抗压强度 与抗剪强度 之间的

函数关系： （2.2）由式（2.2）建立的函数关系，通常用具体数学公式或曲线

来表达，称为抗剪法回归方程或测强曲线。在结构体或构件上只需测定抗剪强度 的

值，就可根據公式（2.2）算出构件混凝土的强度值 。

釆用无损检测方法测定混凝土的强度，是以破损试验为基础，它与传统常用的“试

块破坏法”区别为：首先建立 关系时，采用与被测构件同条件的混凝土试块，

一般要考虑构件在现场施工过程中由于尺寸大小、成型工艺、养护条件、龄期长短等不

同而引起混凝土强度的变化。通常，用于建立 关系的试块数量较多，可以在

一定程度上反映混凝土某些性能变化的自然规律，即二者均具有相同的强度变异正态分

布。

抗剪法检测混凝土抗压强度技术通过在现场的混凝土构件中钻取小直径混凝土芯

样，测定其抗剪强度值来推定混凝土抗压强度的新型检测方法。抗剪法中的混凝土

芯样抗剪强度，是指在混凝土结构上钻取尺寸为直径44mm × 150mm的抗剪芯样，将其

放入抗剪压模中，利用万能压力机提供压力加载，通过活动的剪压头和固定的剪切环共

同给抗剪芯样施加剪切力，直至将试件剪断，读取压力机上施加荷载为剪断抗剪芯样的

剪切力。记录抗剪力 、试件中部两相互垂直方向 和 的直径平均值D，利用公式

计算对应的抗剪强度 并代入已建立的抗剪强度与混凝土抗压强度拟合公式，计算出

换算混凝土的强度 ，以此来评价混凝土的抗压强度。

2.2 抗剪芯样要求

（1）混凝土设计强度等级选为：C15-C100。

（2）标准抗剪芯样试件尺寸应为 44mm×15mm。

（3）抗剪芯样试件相互垂直方向直径不大于0.1mm。

（4）抗剪芯样试件（泵送混凝土）粗骨料直径应小于 31.5mm。

（5）抗剪芯样试件应自然风干后进行抗剪法试验。

3 原位单剪法试验研究

3.1 原位单剪法工作基本原理

原位单剪法检测混凝土抗压强度技术（简称“原位单剪法），与抗剪法原理基本相似，

建立混凝土的抗压强度 与原位单剪强度 之间的函数关系：

（3.1）

由式（3.1）建立的函数关系，通常用具体数学公式或曲线表示，称之为原位单剪法回

归方程或测强曲线。在混凝土结构或某一构件上测出原位单剪强度值 ，通过公式

换算出构件混凝土的强度值 。与抗剪法不同的是：单剪法是在结构上钻取直

径为44mm，长约30-40mm（不取出），利用原位弟剪仪在结构上直接测量其抗剪强度，其

抗剪力、抗剪强度是在一个断面上完成的，而抗剪法是抗剪力、抗剪强度在抗剪芯样上

（取出）两个断裂面上完成的。

原位单剪法是采用原位弟剪仪运用机械杠杆扭力原理，通过扭转原位举剪仪上方的

加力扭转手柄，使下方相互错位的两个半圆剪切头向里收缩而对混凝土原位单剪芯样施

加剪切力，直至原位单剪芯样被剪断，见示意图2.2。此时传感器会自动记录在加载过程

中的最大峰值 ，试件中部两相互垂直方向 和 的直径平均值D，代入混凝土的原

位单剪强度和抗压强度的拟合公式公式，计算出对应的原位单剪强度 计算出换算

强度 ，以此来评价出混凝土的抗压强度。

（3.2）

3.2原位单剪芯样试件要求

（1）被检测混凝土强度宜为C15-C80。

（2）混凝土单剪标准试件尺寸为 44mm×35 mm-44 mm，单剪试件相互垂直方向直径不

大于0. 1 mm。

（3）混凝土単剪试件粗骨料粒径不宜大于32mm。

（4）钻成的混凝土雄剪试件应清洗干净、风干。

4 总结

本文主要对新型检测方法一抗剪法和原位单剪法进行介绍，评细介绍了这两种不

同检测方法的工作基本原理，使用条件及要求，在试验前要满足抗剪芯样和试验设备等技

术指标要求。

参考文献：

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