混凝土强度的新型剪压法检测技术研究

孙飞鹏 金自清

上海建工材料工程有限公司 上海 200086

混凝土是当下结构工程中所应用的主要材料之一，其自身强度对结构实体质量有着重要影响。目前，对于评定混凝土的质量一般通过标准试块（150 mm×150 mm×150 mm）抗压强度，按照标准方法成型、养护后，检测其28 d龄期。

用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度已成为混凝土结构设计及施工、验收的基本依据。但在实际生产施工中，标准试块由于各方面的影响因素（成型、养护条件、受力状态等），导致试块强度只能被认定为在特定的环境条件下的性能，而不代表实际应用于建筑中的情况。

基于上述考虑，通过大量的试验数据积累，研究了用于上海市的剪压法测强曲线，建立了上海地区剪压法测强曲线[1-4]。

1 试验方案

1.1 混凝土试块成型

制作不同强度等级和不同龄期的同条件标准试块，对现有的R值回弹专用曲线进行验证，制订上海市剪压法测强曲线，要求如下：根据上海工程建设常用的混凝土强度区间和混凝土强度需要检测时的龄期等具体情况，此次剪压法检测研究选择的混凝土强度等级为C20、C30、C35、C40、C50、C60、C80，混凝土试块龄期为14、28、60、90、120、180、360、720 d；每个强度等级的混凝土在取样时，应从同一盘中取样，成型尺寸为150 mm×150 mm×150 mm，每个强度等级在每一龄期制作18块，共计1 008块，过程中经振实台振实[5-8]。

1.2 原材料及配合比

1）水泥的质量应符合GB 175—2007《普通硅酸盐水泥》的要求。

2）细骨料的质量应符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求。

3）粗骨料的最大粒径为31.5 mm，其质量应符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求。

4）粉煤灰及矿粉的质量应符合相关标准的要求。

5）外加剂的质量应符合相关标准的要求。

6）根据不同强度等级的要求确定相应的混凝土配合比，以适应于上海地区混凝土或工程实际应用为宜，初始坍落度一般控制在160～220 mm范围内，混凝土强度的富余系数不宜过大，混凝土拌和物的含气量应控制在5%以内。

7）成型所用的脱模剂应为中性或偏碱性（pH≥7），混凝土的成型、养护应符合GB 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》的要求。

1.3 检测要求

1）同一强度等级、同一龄期的试块利用剪压仪（图1）进行剪压试验，剪压试验的测点应当布置在试块立方体的浇筑侧面，在每个试块的浇筑侧面进行一次剪压试验，并记录试验数据。

2）剪压试验完毕后的试块按GB 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定进行抗压强度检测，得到的试块抗压强度精确至0.1 MPa。

2 试验结果

2.1 试验数据汇总

试验共得到剪压法回归数据总数376个（试块强度≥70 MPa的数据未列入），其中：强度＜30 MPa的有58个，强度30～＜40 MPa的有73个，强度40～＜50 MPa的有117个，强度50～＜60 MPa的有98个，强度60～＜70 MPa的有30个。

2.2 数据回归

剪压法检测强度回归方程用一元线性方程为：

式中：F——抗压强度，MPa；

N——剪压力，kN；

a、b——系数。

对检测活动的剪压法数据进行了线性回归（图2），求得a=1.25、b=5.04，平均相对误差为10%，相对标准差为12.1%，相关系数为0.91。

图2 剪压法线性回归

2.3 回归曲线分析

为了更好地制订剪压法曲线，委托3家检测单位对试块进行了检测。

3家检测单位合并数据线性回归方程的平均相对误差δ为10.0%，小于14.0%；相对标准误差er为12.1%，均满足地区测强曲线的要求。

根据3家检测单位合并后的剪压法检测强度回归方程F=1.25N＋5.04，与CECS 278：2010《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》的回归方程F=1.4N进行了对比（图3）：

1）当剪压值为10～33 kN（对应强度15～45 MPa）时，其强度计算值比CECS 278：2010《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》的回归方程F=1.4N的强度计算值高0～3.5 MPa。

2）当剪压值为33～60 kN（对应强度45～80 MPa）时，其强度计算值比CECS 278：2010《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》的回归方程F=1.4N的强度计算值低0～2.5 MPa。

图3 剪压法线性回归与CECS 278：2010线性回归比对

3 结语

通过制作不同强度等级、不同龄期的同条件试块，检测其剪压力和立方体抗压强度值，对相关数据进行回归统计分析，提出了剪压法测强专用曲线（线性回归）。专用曲线平均相对误差δ和相对标准差er能够满足地区测强曲线的要求。制订了剪压法检测混凝土抗压强度方法，剪压法测强专用曲线的回归方程为：F=1.25N＋5.04。上述测强专用曲线与CECS 278：2010《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》相比，当剪压值为10～33 kN（对应强度15～45 MPa）时，其强度计算值略高；当剪压值为33～60 kN（对应强度45～80 MPa）时，其强度计算值略低[9-10]。