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混凝土強度現場測試的6種方法
發布時間:2021-08-20 瀏覽次數:3893 來源:歐美大地

如何準確評價混凝土抗壓強度始終是土木工程領域的一大課題。如果能及時、準確評估混凝土抗壓強度,我們就有可能對施工流程進行把控,避免很多事故的發生,同時優化流程,在合理范圍內降低成本。比如,模板拆卸時間,恢復交通時間,預應力鋼筋張拉時間,以及優化混凝土配合比。混凝土配合比的優化,可能會很大程度影響到原材料的用量,比如最重要的水泥。

作為全球最大的水泥生產也是需求最大的國家,2019年中國水泥產量達23.3億噸,占全球產量的57%之多。優化混凝土配合比可能減少水泥用量,在節能減排的大背景下,這種優化有著重大的社會和經濟價值。

圖片來源:前瞻產業研究院

目前較常用的混凝土抗壓強度確定方法依然是制備混凝土立方體試塊,養護28天后,實驗室進行抗壓試驗,也就是劇中提到的送檢,這種方法的好處是,測試結果準確、直觀,然而,用于抗壓試驗的僅僅是少數幾個試塊,并不能完全代表整個結構的混凝土強度;而且,這種試驗方法獲取混凝土強度所需的時間極長,顯然,現場無法依賴這種方法來評價混凝土強度,指導下一步工作。

盡管現在已經有了很多現場評估混凝土強度的試驗方法,但不可否認,實驗室抗壓試驗仍然是使用最多,認可度最高的方法。究其原因,主要是現場測試方法還相對缺乏足夠的專業性、方便性與精確度,不過隨著人們大量的研究投入,與實踐經驗的積累,這些現場測試方法的實用性將進一步提高。

下面簡單介紹幾種現場測試混凝土強度的檢測方法。

No.1回彈法

回彈法采用的設備是回彈儀,回彈儀是用一彈簧驅動的重錘,通過彈擊桿(傳力桿),彈擊混凝土表面,并測出重錘被反彈回來的距離,根據測得的回彈值(反彈距離與彈簧初始長度之比),來推定混凝土強度的一種方法。

由于測量在混凝土表面進行,所以應屬于一種表面硬度法,是基于混凝土表面硬度和強度之間存在相關性而建立的一種檢測方法。回彈法簡單、方便,成本低,是現場經常采用的強度測試方法。不過回彈法容易受到很多因素的影響,造成其測試精度不高,如混凝土表面的干濕程度,測點下正好有粗骨料的存在,混凝土碳化程度,混凝土受凍程度,以及鋼筋的存在等,都會影響到回彈法的測試精度。

No.2貫入法

貫入法是指用貫入儀將探針貫入到已硬化的混凝土中,測量探針的貫入深度,根據預先確定的貫入深度與混凝土強度相關關系,來推算混凝土的抗壓強度。該方法容易受到混凝土表面狀況以及混凝土骨料類型的影響。

No.3超聲波波速法

超聲波法是通過儀器設備,測試超聲波穿透混凝土的波速(如下圖所示),超聲波在混凝土內部的傳播速度是與混凝土的彈性模量和密度相關的,而彈性模量與混凝土強度也是相關的,因而可以根據超聲波波速來推算混凝土抗壓強度。不過彈性模量跟強度并不是線性相關的,所以超聲波波速與混凝土強度也不是簡單的線性關系。超聲波法會受到混凝土內部鋼筋,骨料,以及濕度等因素的影響。這種方法還可以用來評價混凝土內部質量,檢測混凝土內部可能存在的缺陷或裂縫。

No.4拉拔試驗

拉拔試驗可用于新老結構混凝土強度的測試。該方法需要在混凝土中預置或者后裝一個金屬桿,結合受拉錐體形狀以及拉拔力,可推算混凝土的抗壓強度。拉拔試驗是破壞性試驗,并且需要在不同位置多次測試,才可能建立比較可靠的相關性,盡管如此,其檢測結果的不確定性還是很大。

No.5取芯試驗

當我們對混凝土結構強度存在疑問,或者對實驗室試塊抗壓試驗取得的抗壓強度值有所懷疑,我們可以采用取芯法,取樣測試混凝土抗壓強度。這樣的結果必然比制備混凝土立方體試塊測得的抗壓強度更準,因為芯樣代表的才是結構實際的混凝土狀況。不過,取芯試驗也是一種破壞性測試,而且需要耗費較多的人力物力。

No.6成熟度法

成熟度概念是以混凝土的溫度史為基礎的,成熟度既可以用于混凝土質量控制,也可以用于混凝土抗壓強度計算。下圖展示的成熟度概念表明,某一配合比的混凝土,如果成熟度指數相同,則其抗壓強度也相同,該強度值不取決于具體的溫度或者時間。作為一種非破壞性的測試方法,成熟度法相比其他現場強度測試方法更有優勢。一旦建立了正確合理的成熟度曲線,其結果就是準確可靠的。更重要的是,這種方法是在混凝土凝固過程就進行并能得出結論的,其時效優勢不言而喻。

成熟度法需要在混凝土中內置傳感器,持續測試混凝土凝固過程中的溫度。具體的測試方法,我們將在后續的更新中介紹,敬請關注。

 

寫在最后:質量檢測數據的真實與準確,就是工程質量的保障。

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