有关混凝土模块抗压强度试验的探讨

刘丽丽 顾银钟

混凝土模块是指混凝土通过专用加工设备制作，用于砌筑构筑物，具有不同形式和系列比模数的混凝土单块砌筑产品，简称模块。主要分为标准模块、弧形模块、轴头模块和角度模块。标准模块外形为长方体，主要用于砌筑矩形小室、矩形储液池及矩形沟渠墙体结构的模块。弧形模块外形为圆弧形，用于圆形构筑物墙体结构的模块。轴头模块是采用标准模块切割而成，用于直壁墙体端头及节点的模块。角度模块用于直壁墙体转弯处连接墙体结构，且折线角度与之相适宜的墙体结构模块，其形状见图1.

图1.混凝土模块形状表

一、混凝土模块的性能要求

混凝土模块的性能要求主要包括：尺寸允许偏差、模块的开孔率应在35%～80%之间、模块外观质量、抗压强度、模块干缩率和相对含水率。模块用混凝土的抗渗等级应为S4和S6。严寒及寒冷地区，用于露天环境的模块混凝土应具有抗冻性能，其抗冻等级应符合设计规定。

通常，模块抗压强度等级分为MU7.5、MU10、MU12.5和M15四级。这是《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T 230-2015中的要求，而在全国各地的生产企业标准中，混凝土模块强度等级各不相同，最低的有MU3.5（《混凝土模块》企业标准Q/XWD 001-2017）、最高的有MU35（《检查井用混凝土模块》企业标准Q/3201 HSJC02-2016）。但检测抗压强度的方法有所不同，表面上看强度等级一致，但实际模块的承载能力可能不同。

二、抗压强度的检测方法

抗压强度的检测方法在《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T 230-2015附录B中主要有两种方法。一种是换算法，即MU=P/LB×δ/[δ]

式中：MU—抗压强度(MPa)；

P—破坏荷载(N)；

L—受压面的长度(mm)；

B—受压面的宽度(mm)；

δ—混凝土模块实际开孔率；

[δ]—混凝土模块基准开孔率，取0.40。

也就是要将模块的实际抗压强度换算成基准开孔率[δ]=0.40的模块抗压强度。另一种是取芯法，芯样直径为70mm，其公式为：

式中：φ—试件直径(mm)；

ηA—不同高径比试件的换算系数（高径比从0.8至1.2不等）；

ηk—换算系数，换算成直径和高度均为100mm的抗压强度值；

ηk＝1.12；

K0—换算系数，换算成边长150mm立方体试件的抗压强度的推定值。而在《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T 4111-2013中，其抗压强度也有两种方法，一种是标准抗压强度试验方法，还有一种是取芯法。对于直角六面体的主块型砌块及辅助砌块采用标准抗压强度试验方法，即f=P/LB。但需注意，当长宽比H/B≥0.6时，直接制备试件试压，而当H/B＜0.6时，则需采取叠加方法来进行试压，如390mm×190mm×90mm的砌块则需叠加后试压，否则比390mm×190mm×190mm的砌块数值高5MPa左右。另一种取芯法中也分为直径100mm和70mm两种。直径100mm的芯样其抗压强度推定值fcucoe100不需要换算，而70mm的芯样则需要换算，其公式与《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015中的一致（应该说《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015借鉴了《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T 4111-2013的方法）。

三、检测中需要注意的问题

比较《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015和《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T4111-2013，我们发现检测时需注意的问题如下：

1、开孔率的测量

在《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》《CJJ/T230-2015第3.2.10中讲到开孔率的试验方法应符合现行国家标准《混凝土砌块和砖的试验方法》GB/T 4111-2013的有关规定，可是在此标准中未明确什么是开孔率，而在《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T 4111-2013中也没有开孔率的指标，只有尺寸偏差和空心率指标。经请教专家，开孔率实际是指模块孔洞面积占模块总面积的比值，研究指标图集《混凝土模块式排水检查井》12S522发现标准模块和弧形模块的开孔率应按中间孔的面积两倍来计算。参照一些企业标准，测量实际开孔率在40%～60%之间居多。需要注意的是《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T 4111-2013试压标准模块，则没有涉及开孔率的问题。同种产品用《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015和《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T 4111-2013不同的试验方法，则会得出不同的结果，当δ＞40%时，用《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015测得的结果较大。

2、取芯检测

用《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T 4111-2013方法，则在B.3.2中明确芯样钻取方向宜与砌块成型时的布料方向垂直，也就是可以从块体的条面或顶面钻取。而在《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015中则无此规定，也就是芯样可以在任意方向钻取。这里需要注意的一个问题是换算系数K0，对应不同的混凝土强度等级有不同的K0。强度越高，换算系数越大，即单个试件的抗压强度越小。这里的混凝土强度等级在标准中也未交待指的是什么，经询问表示，认为是制作砌块时生产厂家混凝土的试配强度等级。这在《混凝土模块》Q/WLW 001-2018也有体现，在此标准中明确MU10对应的混凝土强度等级 C25，MU12.5对应C30，MU15对应C35。

3、根据产品标准不同，选择不同强度检测方法

经比较，河北、江苏、福建、浙江、安徽等地混凝土模块产品标准发现，不同的企业其检测方法依据不同，许多采用了《混凝土砌块和砖试验方法》GB/T 4111-2013的方法，也有的采用《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015的方法，检测时需根据不同的产品标准，选取不同的检测方法，避免误判。

结论

混凝土模块抗压强度试验方法要根据产品标准的要求选用，换算系数K0应根据生产模块的混凝土配合比强度不同进行选用，同种产品用《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015和 GB/T 4111-2013，不同的试验方法，则会得出不同的结果：当δ＞40%时，用《排水工程混凝土模块砌体结构技术规程》CJJ/T230-2015测得的抗压强度结果较大；标准修订时，应考虑开孔率及抗压强度试验方法的一致性。