一种直接钻取芯样对建筑混凝土材料的密实回弹抗压强度测试方法

李晨星

摘要：为了提升建筑工程的整体质量，对建筑混凝土材料的强度进行测定，选取多个相同标准的立方体试件，将其分别置于标准养护和同条件养护条件下完成性能测试。采用钻芯法对结构实体混凝土试件的强度进行测试。该方法可直接在结构试件上钻取芯样，在抗压强度测量过程中，不需要借助其他物理量完成强度的换算，有利于提升试验结果的可靠性。将试件的等效龄期与成熟度作为主要依据，精准记录不同龄期下试件的变化情况。

关键词：建筑混凝土材料；抗压强度；回弹强度；取芯强度

中图分类号：TU528              文献标志码：A         文章编号：1001-5922（2023）03-0090-04

Research on strength testing of dense rebound through direct drilling of core samples in buildingconcrete materials

Li Chenxing

（Shangluo Vocational and Technical College，Shangluo 726000，China）

Abstract： In order to improve the overall quality of the construction project，the strength of the building concrete material was measured. A number of cube specimens with the same standard were selected to complete the perfor- mance test under the standard and the same condition curing conditions. The strength of structural solid concrete specimens was tested by drilling core method. This method can drill the core sample directly on the structure speci- men. In the process of compressive strength measurement，there is no need to use other physical quantities to com- plete the strength conversion，which is beneficial to improve the reliability of test results. The equivalent age and maturity of specimens were taken as the main basis to accurately record the changes of specimens at different ages. The research can provide some reference for the construction industry.

Keywords： building concrete material；compressive strength；rebound strength；core strength

混凝土材料作為建筑工程的核心材料之一，可直接决定建筑物的使用寿命、工程质量等。若混凝土材料的质量存在问题，可直接影响建筑物的安全性，如何提升建筑物的稳定性成为人们关注的焦点之一。为此，本研究通过强度测试的方式，测定混凝土材料的性能，有利于提高建筑工程的质量。

1 建筑混凝土材料强度检测

1.1 混凝土材料抗压性

建筑混凝土材料的抗压性能为强度检测的关键内容，该混凝土材料的持久性、稳定性与抗压性有关，为维持建筑混凝土材料的良好性能，首先应保证该材料的抗压性。在检测建筑混凝土材料的抗压性过程中，可采用多种不同类型的检测方法，不同的检测方法在效果上存在较大差异。混凝土材料强度检测方法包括钻芯法和回弹法。其中强度检测精度最高的方法为钻芯法，但是该方法可破坏材料的基本结构。回弹法的检测效率较高，与钻芯法相比，检测精度逊于钻芯法。在实际检测过程中，应结合实际情况选择不同的方法[1-2]。

1.2 混凝土材料密实性

建筑混凝土材料的承重性能取决于该材料的密实性，良好的密实性在一定程度上可提升材料的承载力。若混凝土材料的承载力不符合相关标准，可直接影响建筑的结构稳定性，最严重的结果会威胁人们的生命安全。常用的混凝土材料密实性检测方法包括：弹性波检测、热图无损检测技术以及电磁波检测。其中弹性波检测方法可利用声波对材料进行检测，若发现材料存在一定缺陷，可通过声波的变化进行提示，对声波的变化情况进行分析，即可确定材料的密实性。热图无损检测技术属于1种新兴技术，该技术可在不改变混凝土结构的基础上，实现密实性的检测，该技术具有较高的灵敏度和检测精度。电磁波检测方法可直接观察材料内部结构变化，最终结果以变速、反射等现象呈现，适用于存在严重缺陷的混凝土材料[3-4]。

1.3 混凝土成熟度测定

混凝土是由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。一般情况下，混凝土指用水泥做胶凝材料，砂石作骨料，与水进行正确比例配合，从而形成水泥混凝土，在土木工程中广泛运用。混凝土成熟度是指养护时间和等效养护温度的乘积，用于计算混凝土的早期强度，如果是冬季施工，可以根据混凝土强度来判断时都应该进行保温。

2 建筑混凝土材料强度试验方法

2.1 标准养护试件与同条件养护试件的抗压强度测定

对混凝土材料进行抗压强度进行测试时，选取多个相同标准的立方体试件，将其分别置于标准养护和同条件养护条件下完成性能测试。在试验过程中需要用到的设备为：DYE-2000型液压数字式压力试验机和YA-2000型电液式压力试验机。从不同养护龄期中选取一组进行试验，每组包含3个试件。混凝土材料的抗压强度计算公式为：

式中：fcu为试件抗压强度，MPa；F 为试件承受的最大载荷，N；A为试件的受压面积，mm2。

进行抗压强度测试时，选取非标准试件的尺寸为100 mm×100 mm×100 mm；标准试件的尺寸为150 mm×150 mm×150 mm。对非标准试件的抗压强度进行计算时，需要在求得的计算结果的基础上乘以换算系数0.95。为确定混凝土试件的强度代表值，可采用3种方法进行确定：（1）计算每组试件抗压强度的平均值，计算结果即为强度的代表值[5-6]。（2）若该组试件抗压强度的最大值或者最小值超过中间值的15%，即可确定该组试件的中间强度值为代表值。（3）若该组试件抗压强度的最大值和最小值均超过中间值的15%，该组试件的强度值作废。

2.2 结构实体混凝土回弹强度与取芯强度的测定

为验证混凝土材料的强度，采用钻芯法对结构实体混凝土试件的强度进行测试。该方法可直接在结构试件上钻取芯样，在抗压强度测量过程中，不需要借助其他物理量完成强度的换算，可使试验结果具有直观、可靠等特点。通过钻芯法分别钻取直径为100、75、50 mm的试件，在钻取过程中，需要将芯样的高径比控制在1∶1。每个养护龄期均在构件中选取2组芯样，芯样的直径分别为100、75 mm，每组包含3个芯样[7-8]。等待养护时间达28 d时，从每个构件中选取直径为50 mm的10个芯样。芯样的抗压强度计算公式为：

式中：fs.c为芯样的抗压强度数值，MPa；Fc 为芯样承受的最大载荷，N；A为芯样的抗压的截面面积，mm2。

为确定混凝土芯样的强度代表值，可采用2种方法进行确定：其一，在检测构件尺寸适中的情况下，需要保证至少有3个有效芯样，在检测构件尺寸较小的情况下，需要保证至少有2个有效芯样，对单个构件进行强度测试时，需保留全部测定结果，最终选取的抗压强度代表值为众多测试结果中的最小值[9-10]。其二，对直径为50 mm的芯样进行强度值测定时，由于该直径芯样表面含有的混凝土含量较少，可使结果受到一定影响，无法采用极值的方法衡量混凝土的质量，可通过计算10个芯样强度的算术平均值，求取芯样的强度代表值[11]。

3 建筑混凝土材料强度试验结果与分析

3.1 立方体抗压强度试验

对混凝土材料的性能进行试验时，选取2组立方体试件作为试验样本，向其中一组试件内加入粉煤灰掺合料，另一组试件中加入粉煤灰和矿渣掺合料。在试验开始之前，需要保证2组试件均处于同一龄期和相同的强度等级条件下，每组包含3个相同标准的试件。等效龄期分别为7、14、28 d，在该龄期下完成试件抗压强度数值的测定[12-13]。立方体抗压强度试验结果如表1所示；同条件养护立方体试件抗压强度试验结果如表2所示。

3.2 标准芯样抗压强度与结构回弹强度试验对混凝土材料的性能进行分析时，采用回弹法和钻芯法测定2组试件的回弹强度和取芯强度，并按照等效龄期28、60 d完成性能的测定，混凝土材料的回弹强度和取芯强度试验结果如表3所示[14-15]。（注：F 为掺加粉煤灰组；FS为掺加粉煤灰和矿渣组。）

3.3 非标准芯样抗压强度试验

为验证非标准芯样混凝土材料的性能，对小直径的芯样进行试验，在此基础上，探究该芯样在结构实体混凝土材料强度检测中的适用性。试验开始之前，首先应完成试验的准备工作，利用相应的方法在混凝土实体构件上钻取非标准芯样，非标准芯样抗压强度的试验结果如表4所示[16-17]。

3.4 混凝土材料成熟度试验

为保证混凝土材料的强度，需要各龄期不同养护条件下测定的成熟度均一致。对该材料的成熟度进行计算时，首先应保证抗压、回弹以及取芯3种强度对应的龄期均为等效龄期，采用简单成熟度法完成计算，其公式为：

式中：M 为成熟度，℃·d；Ti为平均温度，℃。试验过程中全部强度等级对应的构件均在同一天成型，龄期为7、14、28、60 d的不同强度试件的成熟度依次分别为：146.5、276.3、562.1、1143.7。

通过将试件置于不同养护条件下进行试验，即可获取混凝土材料的强度检测结果。标准养护条件下混凝土材料强度的测试，可利用标准制作方法对标准条件下的试件强度进行计算。该材料的取芯强度可通过钻芯法钻取标准的芯样实现强度的测定。但是在实际测试中，混凝土材料易受外界环境、施工等因素的影响，可使混凝土材料的强度性能与实际结果之间存在较大差异。将混凝土试件置于同条件养护环境中，可使各试件的取芯强度基本一致。由此可表明，等效龄期的增幅一致，可将同条件养护环境中试件作为混凝土强度的代表。

4 结语

建筑混凝土材料的承重能力和质量可取决于该材料的基本性能，良好的密实性和抗压性能在一定程度上可提升材料的承载力。为对建筑混凝土材料的强度进行测定，选取多个相同标准的立方体试件，将其分别置于标准养护和同条件养护条件下完成性能测试，将试件的等效龄期与成熟度作为主要依据，并结合多个性能试验，精準记录不同龄期下试件的变化情况。通过对建筑混凝土材料进行强度测定，有利于延长建筑物的使用寿命。

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