混凝土芯样高径比与强度换算系数关系研究.pdf

2 0 1 2 年 第 8 期 (总 第 2 7 4 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 T 玎 巳 ORETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 8 0 1 6 混凝土芯样高径比与强度换算系数关系研究 刘梦溪 ( 江苏建筑职业技术学院 ，江苏 徐州 2 2 1 l 1 6 ) 摘要： 通过试验制取了大量混凝土芯样， 通过分析论证提出了直径 1 0 0 m m芯样非标准状态下的强度换算系数， 同时还提出了直径 7 5 m m和直径 4 8 m m芯样非标准状态下的强度换算系数 ， 此换算系数是在 自 然养护下取得， 对工程实践具有指导意义。 关键词 ： 混凝土抗压强度值 ；钻 芯法 ；标准芯样 中图分类号 ： T U 5 2 8 叭 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 8 - 0 0 5 1 0 4 Res e a r ch o n t he c onn e c t i on be t we en t he he i gh t t o di a me t e r r adi o a nd t he s t r eng t h con v er s i on c oe ffi c i e nt LI U M e n g- x i ( J i a n g s uI n s t it u t e o f A r c h i t e c t u r a l Te c h n o l o g y ， Xu z h o u2 2 1 1 1 6 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：T h e s tre n g t h c o n v e r s i o n c o e ffi c i e nt o f 1 0 0 m i l l i me t e r d i a m e t e r i n n o n - s t a n d a r d s t a t e i s p r o v e d t h r o u g h t h e t e s t o fc o n c r e t e c o r e s a m p i e s F u r t h e r mo r e t h e s t r e n g t h c o n v e r s i o n c o e ffic i e n t o f 7 5 mi l l i me t e r d i am e t e r and 4 8 mi l l i me t e r d i a me t e r o f c o n c r e t e c o r e s a mp l e s i n n o n - s t a n - d a r d s t a t e a r e o b tai n e d o n the c o n d i t i o n o f t h e n a t u r a l c u r i n g Th e r e s u lt h a s i n s t r u c t i v e s i g n i fi c anc e t o the p r o j e c t p r a c t i c e Ke y wor d s： c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e ； d r i l l e d c o r e； s t and a r d c o r e s pe c i me n 0引言 1 试验过程 随着我国城乡建设的高速发展 ， 混凝土的用量也逐步提高， 混凝土强度是影响混凝土质量的重要因素， 为保证混凝土结构 的可靠性， 必须对混凝土的生产进行控制和对混凝土的质量进行 合格性评定， 为了统一混凝土强度的检验评定方法， 保证混凝土强 度符合混凝土工程质量的要求 ， 国家制定了GB T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 混凝土强度检验评定标准 。 在混凝土强度检验评定标准 5 3 1 中 规定， 当检验结果满足第 5 1 2条或第 5 1 3条或第 5 2 2条的 规定时， 则该批混凝土强度应评定为合格； 当不能满足上述规 定时， 该批混凝土强度应评定为不合格。 5 3 2 还规定 ， 对评定为 不合格批的混凝土， 可按国家现行的有关标准进行处理I t 。 我国 各地对混凝土强度不符合设计要求时常采用的检测方法是回 弹法、 超声一 回弹综合法及钻芯法。 钻芯法由于具有不受混凝土 龄期限值、 测试结果误差范围小、 直观、 能真实地反映混凝土强 度等诸多优点 ， 因而在实际工程中得到了广泛的应用 。 并且 C E C S 0 3 ： 2 0 0 7 ( 钻芯法检测混凝土强度技术规程 ( 以下简称规 程) 规定： 抗压试验的芯样试件宜使用标准芯样( 取芯质量符合 要求且芯样公称直径为 1 0 0 n n 、 高径比为 1 ： 1的混凝土圆柱体 试件) 试件， 抗压芯样试件的高度与直径之比( 删 ) 宜为 1 O 0 2 。 但是随着楼层的增高和抗震结构的需要， 选用的钢筋用量越来 越大， 间距愈来愈密， 要做到钻取直径为 1 0 0 mm， 保证高径 比 为 1 ： 1 且不包含钢筋( 或最多包含 2支直径 1 0 i n r n 钢筋) 混凝土 芯样难度也越来越大。 因此本研究对钻取直径为 1 0 0 、 7 5 、 4 8 r n l T l 的 3种类型的混凝土芯样及非标准状况下的高径 比和 1 ： 1 标准 状况下的高径比芯样强度之间的关系进行了研究。 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 2 - 2 3 1 1混凝土 配合 比 采用了徐州地区淮海水泥厂生产的P S 3 2 5 级水泥， 新沂沂 河产河砂， 细度模数为 2 3 3 0 ， 采用了周边地区产 2 0 - 4 0 u n 连续级配的碎石。 表 1 中列出了混凝土的配合t L t 。 表 1 混凝土配合 比表 1 2 0 4 0 3 4 0 ： 6 9 5 ： 1 1 9 0 ：2 0 5 1 5 0 1 5 0 l 5 0 2 2 0 4 0 3 1 5 ： 6 7 5 ： 1 2 5 5 ： l 8 5 同条件 或 5 5 O 1 0 0 、 7 5 、 4 8 3 2 0 ,- -4 0 3 7 5 ： 6 2 0 ： 1 25 5 ： l 7 5 1 2 加 工混 凝土 芯样 规程 6 0 - 3规定， 锯切后的芯样应进行端面处理 ， 宜采取在 磨平机上磨平端面的处理方法。 承受轴向压力芯样试件的端 面， 也可采取下列处理方法 ： 用环氧胶泥或聚合物水泥砂浆 补平 ； 抗压强度低于 4 0 MP a 的芯样试件， 可采用水泥砂浆 、 水 泥净浆或聚合物水泥砂浆补平 ， 补平层厚度不宜大于 5 n l lT I ， 也 可采用硫磺胶泥补平， 补平层厚度不宜大于 1 5 m r n 。 条文解释为， 对芯样试件端面加工提出要求。 锯切后芯样的端面感观上比较 平整， 但一般不能符合抗压试件的要求。 山东省建筑科学研究院 的试验研究表明， 锯切芯样的抗压强度比端面加工后芯样试件 的抗压强度低 1 0 3 0 嘲 。 山东临沂鲁班混凝土有限公司的赵恒树先生在 回弹法和 钻芯法检测过程中存在的问题与对策 文章中提出芯样端面平 整度超差的问题嗣 ， 笔者也亲自对芯样平整度做过对比试验， 平 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 整度超差应是一个不容大家忽视的重要问题。 为了保证平整度 的要求， 需要对混凝土芯样多次进行磨平， 这又带来另外一个 问题， 就是 1 ： 1 的标准芯样难于保证， 有时会超过规程 6 0 5的 限制， 即芯样试件尺寸偏差超过芯样试件的实际高径比( 月 ) 小 于要求高径比的 0 9 5或大于 1 0 5时， 相应的测试数据无效伫 】 。 对于小芯样试件而言， 试件加工情况对强度影响更为敏感， 所以 这就要求在芯样加工时要特别小心， 对于强度相对较低的混凝 土， 即使在芯样加工过程中非常注意， 也常常产生蹦边现象 ， 不 容易得到满足技术要求的 1 ： 1 混凝土芯样来。 1 3 混凝土芯样抗压强度 芯样试件抗压强度值 ， 按现行国家标准 规程 中7 0 5 条 计算。 芯样试件的混凝土抗压强度值可按式( 1 ) 计算： 丘 ( 1 ) 式中 ， 芯样试件的混凝土抗压强度值， MP a ； 芯样试件的抗压试验测得的最大压力， N； 芯样试件抗压截面面积， F m q 2 。 条文说明： 原规程强度换算公式中有个高径比换算系数口， 由于近几年芯样加工水平的大幅提高， 已完全能满足高径比 的要求 ， 故将口系数取消 2 】 。 2 强度换算系数研 究 8 8年出版的 C E C S 0 3 ： 8 8 ( 规程 对标准芯样尺寸的表述为 高度和直径均为 1 0 0 tu r n 或 1 5 0 m lT l 的芯样为标准芯样 ， 其抗压 强度值与标准尺寸立方体试块强度十分接近， 可直接作为混凝 土的强度换算值嘲 。 2 0 0 7 年出版的 规程 对标准芯样尺寸的表 述为取芯质量符合要求且芯样公称直径为 1 0 0 m m、 高径比为 l ： 1 的混凝土圆柱体试件。 规程 3 1 3 还规定 ： 抗压试验的芯样 试件宜使用标准芯样试件， 其公称直径不宜小于骨料最大粒径的 3倍； 也可采用小直径芯样试件 ， 但其公称直径不应小于 7 0 mm 且不得小于骨料最大粒径的 2倍。 条文说明中指出： 在一定条 件下， 公称直径 7 0 7 5 m m芯样试件抗压强度值的平均值与标准 芯样试件抗压强度值的平均值基本相当。 因此 ， 允许有条件地使 用小直径芯样试件翻。 是否可以这样理解， 在一定条件下公称直 径 7 0 7 5 m l n芯样高径比为 1 ： l时也为标准芯样? 但在实际工程检测中， 由于被检结构或构件尺寸、 钢筋间 距等条件的限制， 往往很难满足规程要求采用的标准芯样川 。 例 如 ， 当结构柱或梁截面尺寸较小且钢筋配置密集时， 若钻取标 准芯样则会不可避免地截断受力主筋且较难操作， 同时也会大 大削弱构件截面尺寸， 反而降低结构构件的承载能力3 1 。 因而， 实际检测中除考虑粗骨料粒径外常根据被检结构或构件的实 际情况如截面尺寸、 钢筋间距 、 结构安全性等采用小直径芯样 试件。 此外， 当检测构件较薄如楼板、 大型屋面板等或截面较 小时， 钻取的标准芯样高度无法达到 1 0 0咖的要求时 ( 高径 比 1 ) ， 而 规程 中并未给定高径 比大于或小于 t 时的强度换 算系数， 但强度换算系数确实存在， 极大地限制了钻芯法检测 应用的范 围。 混凝土强度换算系数在不同的行业标准中有所不同， 见表 2 。 根据表 1中的 3种配合 比， 根据 J G J 5 5 2 O 1 1 普通混凝 土配合比设计规程 规定的方法制作了混凝土小梁， 采用 规程 中 规定的方法钻取了大量直径为 1 0 0 、 7 5 、 4 8 mi l l 非标准芯样和标 准芯样， 并进行了抗压强度试验 ， 采用格拉布斯检验法对芯样 抗压强度数据进行了取舍 ， 获得的强度换算系数见表 3 、 4 ， 强度 换算系数变化趋势见图 1 - 3 。 表 2 不同情况下的强度换算 系数表【1 一 原东德标准 日本 清水建设港 口工程混凝土非钻芯法检测混凝土 水运工程混凝土 本次研究直径 本次研究直径 本次研究直径 一 T GL 3 3 4 0 1 株式会 社标准破损检测技术规程 强度技术规程 试验规程 1 0 0 ml n 7 5 ml n 4 8 r t ll n 1 O 8 1 o 4 1 0 0 O 9 6 0 9 0 1 0 7 1 o 4 1 0 0 09 5 0 9 0 1 2 4 1 2 4 1 2 2 1 1 7 9 1 1 1 3 1 08 7 1 o o O 1 28 2 1 2 5 6 1 1 3 8 1 0 7 0 1 0 0 0 O91 1 1 2 6 0 1 1 2 4 1 0 3 6 1 0 0 0 3 结论与建议 规程中规定了试样应制作为直径 l o o l mn ， 高径比为 1 ： 1 的 标准芯样 ， 实际高径比( 删 ) 小于要求高径比的 O 9 5或大于 1 0 5时， 相应的测试数据无效。 如若在加工芯样的过程中超出 了上述限制 ， 检测人员势必再次到工地进行取芯 ， 一定程度上 容易造成施工单位、 监理单位、 建设单位和混凝土搅拌站之间 52 的相互猜疑， 即使没有误会， 也在一定程度上加大了实验室的 工作量。 考虑到实际工作的需要 ， 完全抽取直径为 1 O 隅 的芯样 ， 这在实际工程中会有一定的限制 ， 虽然 规程 中明确可以采用 小直径芯样， 笔者认为小直径芯样的强度不能等同于标准芯样 的强度， 存在着修正系数问题， 这个内容笔者曾在 不同直径的 混凝土芯样强度探讨 文章中讨论过， 希望得到大家的共鸣。 加 B 加 盯 1 l l l 1 l O O =2 m n 1 l 1 1 0 O O O O O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 L 1 O O O O O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 直 径1 O 0 mm的芯样 高径 比 图1 直径 1 0 0 mm的芯样高径比与强度换算系数的变化趋势 1 9 8 8 年的 吼 程 中有高径比与强度换算系数表， 但在 2 0 0 7年 的 规程 中取消了这个强度换算表 ， 通过研究认为非标准芯样 ( 高径比不等于 1 ) 的抗压强度与标准芯样的抗压强度存在着一 定的关系( 见表 4 ) 换算表的存在可以减少实际工作中遇到的实 际困难， 有利于合理利用资源， 提高工作效率。 直径7 5 mm的芯样高 径 比 图2 直径 7 5 m m的芯样高径比与强度换算系数的变化趋势 本研究不仅提出了直径 1 0 0 r n l n芯样非标准状态下的强度 换算系数， 同时还提出了直径 7 5 mi l l 和直径 4 8 m i l l 芯样非标准 状态下的强度换算系数 ， 此换算系数是在 自然养护下取得， 建 议同行们继续深化研究， 以更好地完善国家标准或建立地方规 程 ， 更好地为工程实践服务。 5 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 黎 垛 球 骥 直 径7 5 mm的芯样 高径 比 图 3 直径 4 8 mm 的芯样 高径 比与强度换算系数的变化趋势 参 考文献 ： 1 G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 ， 混凝土强度检验评定标准【 s 1 北京 ： 中国建筑工 业出版社， 2 0 1 0 2 1 C E C S 0 3 ： 2 0 0 7 ， 钻芯法检测混凝土强度技术规程【 s 】 北京： 中国计划 出版社， 2 0 0 7 3 1 刘梦溪 + 7 5 m m混凝土芯样抗压强度应用性研究 混凝土， 2 0 0 9 ( 6 ) 4 】 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准 s 】 - E 京： 中 国建筑工业出版社， 2 0 0 3 5 】 刘梦溪 混凝土无损测强地区曲线试验研究【 J 北京 ： 施工技术 ， 2 0 0 4， 3 3 ( 4 ) 6 】 赵恒树 回弹法和钻芯法检测过程中存在的问题与对策叩试验研究， 2 0 1 1 ( 2 7 ) ： 5 8 6 0 【 7 】 刘梦溪 不同直径的混凝土芯样强度探讨 J 四川建筑科学研究， 2 0 1 0 ， 3 6 ( 3 ) 【 8 】 刘梦溪 无损伤测定混凝土强度区域性应用研究叨 混凝土， 2 0 0 9 ( 3 ) 【 9 9 C E C S 0 3 ： 8 8 ， 钻芯法检测混凝土强度技术规程I s 北京 ： 中国建筑工 业出版社， 1 9 8 8 【 1 0 J T J T 2 7 2 -1 9 9 9 ， 港D- l - 程混凝土非破损检测技术规程 s J - E 京： 人 民交通出版社， 1 9 9 9 1 1 J T J 2 7 0 - - - 1 9 9 8 ， 水运工程混凝土试验规程【 s 】 E 京： 人民交通出版 社 。 1 9 8 8 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 刘梦溪( 1 9 6 8 一 ) ， 男， 硕士， 高级工程师， 副教授， 从事建筑 材料检测、 试验、 教学、 科研工作和社会服务工作。 江苏建筑职业技术学院建筑工程管理学院( 2 2 1 1 1 6 ) l 3 6 0 5 2l 3 0 5 9 南方路机再次亮相 2 0 1 2上海宝马展会 2 0 1 2年 1 1 月 2 7日， B a u ma C h i n a 2 0 1 2 上海国际工程机械、 建材机械、 工程车辆及设备博览会又将在上海新国际博览中心拉开 帷幕， 作为亚洲地区工程、 建材机械的顶级盛会， b a u ma C h i n a 2 0 1 2将再次成为行业、 贸易、 服务提供商和决策者的汇聚之地， 市场领 军企业和全球范围内的主要厂商将在此展示其最新研发成果和先锋革新。 两年一届的上海宝马展， 南方路机非常重视， 自2 0 0 2年首届起， 每届都参展， 而且展位面积和展品规模逐年扩大。 2 0 1 2年上海宝马展， 南方路机展位为室外展台， 总占地面积 1 1 4 4 m2 ， 在整个展区以功能区的形式展示南方路机和合资公司 T E R E X 南方路机 自主创新的最新系列设备， 全方位立体地展示南方路机高品质的设备和最新研发成果。 在室外展区您可以近距离接触南方路机与合资公司 T E R E X 南方路机实物设备的风采，由现场工作人员带领您登上设备， 详 细了解南方路机领先行业的技术。而在室内展区， 有设备模型展示区、 售后服务展区和兼具人性化设计的电气控系统演示区， 让您 直观感受电控操作。在洽谈区您可稍作休憩， 一边饮茶水一边聆听工作人员为您讲解您想了解的设备细节。 在二楼贵宾区， 设置了 会议室、 餐饮区和具有闽南风味的特色茶艺表演区， 从二楼的观景台， 您可以直接登上沥青搅拌设备的最高点， 在参观南方路机设 备的同时 ， 还可以鸟瞰整个宝马展会盛况。 南方路机展台看点一： 参展展品 ( 一) 商品混凝土搅拌技术 ： 新产品 H Z S 1 8 0 B 5商混搅拌站( 在商混搅拌站上， 还将展示一台 2 m i l l 剖视主机， 新型混凝土搅拌主 机的衬板与叶片间隙在 2 3 mm的范围， 使用寿命可提高 1 5 2 倍。) 商品混凝土搅拌楼、 水工搅拌楼、 预制构件施工设备、 新型废混 凝土 回收设 备。 ( 二) 沥青搅拌技术： P L B 4 0 0 0型沥青混合料搅拌设备 + R L B 2 0 0 0型沥青厂拌热再生搅拌设备、 连续式沥青搅拌设备 +泡沫沥 青搅拌设备。 ( 三) 干混砂浆搅拌技术： F B T 3 0 0 0 B型干混砂浆搅拌楼和新型包装机。 ( 四) 固废处理和制砂技术： 世界最先进的 v 7干式制砂楼上安装着专利技术产品破碎主机和空气筛； 引领行业技术的建筑垃圾 处理设备； VS I 2 0 0 0 S P AR E S原装进口制砂主机。 ( 五) 电气控制技术： 室内展位放置八台电脑， 重点演示南方路机 自主研发的四大系列搅拌设备电气控制系统。 ( 六) T E R E X 南方路机合资公司参展设备： 1 、 6 9 4 +型移动式筛分站( 四段出料 ) 2 、 C 一 1 5 4 0 型移动式破碎站； ( 圆锥破碎主机) 3 、 J - 1 1 6 0型移动式破碎站； ( 颚式破碎主机) 4 、 I l 1 1 型移动式破碎站； ( 反击式破碎主机 ) 看点二 ： 现场产 品研讨会 在二楼的接待厅， 南方路机提供了多场产品研讨会和技术交流会 ， 技术工程师现场讲解产品技术， 并提供相关问题的解答。 看点三： 服务创造未来 在一楼展区特别设置安装售后服务角， 展示很多自制和外购配件 ， 同时， 进行售后服务问题的交流和解答 ， 恳请现场客户填写 建议和意见， 以作工作改善。 在此， 南方路机诚挚邀请您莅临南方路机展位品鉴、 参观与指导， 更期待与您携手共创合作机会! 5 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m