表面锚固法检测混凝土强度试验研究.pdf

第 4 6 卷第 9期 2 0 1 5年 9月 V0 I _ 4 6 No 9 S c o t 2 01 5 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o 8 0 3 表面锚 固法检测混凝土强度试验研究 崔士起 ， 孔旭文 ，刘延延 ( 1 山东省建筑科学研究院，2 5 0 0 3 1 ，济南；2 烟台市住房与城乡建设局房产经营与物业服务中心 ， 2 6 4 0 0 0 ，山东烟台 ) 摘要：通过确定表面锚固法检测混凝土强度的试验步骤及试验参数，分析表面锚固法的破坏形式、适 用条件，建立表面锚固法检测混凝土强度测强曲线，对比表面锚固法测强曲线与回弹法、超声回弹综合法测 强曲线的精度 ，证明表面锚固法回归曲线精度高于回弹法和超声回弹综合法。 关键词：表面锚固法；破坏形式；测强曲线；回归精度 中图分类号 ：T U5 2 8 文献标志码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 5 ) 0 9 0 8 0 3 0 4 EXPERI M ENTAL STUDY oF CONCRETE S TRENGTH TESTI NG BY S UR置 ACE ANCHORAGE M ETHOD CUI Sh i 。 q i ， K ONG Xu - we P , ， L I U Ya n y a h ( 1 S h a n d o n g P r o v i n c i a l A c a d e my o f B u i l d i n g Re s e a r c h ， 2 5 0 0 3 1 ，J i n a ll ，C h i n a ；2 Y a n t a i c i t y o f h o u s i n g a n d u r b an- r u r a l c o n s t r u c t i o n b ure a u p r o p e r t y mana g e me n t and p r o p e r t y s e r v i c e c e n t e L 2 6 4 0 0 0 ， Y a n t a i ， S h a n d o n g ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Thi s p a p e r p r o v i d e d f a i l u r e f o r i l l ， a pp l i c a bl e c o n d i t i o n， t e s t p r o c e d u r e a n d pa r a m e t e r s of c o n c r e t e s t r e n g t h t e s t i ng b y s u r f a c e a n c ho r a g e me t ho d Th e r e g r e s s i o n c u r v e o f s u r f a c e a n c ho r a g e m e t h o d wa s e s t a bl i s h e d， t he n t h e a ut h o r c ompa r e d r e g r e s s i o n a c c u r a c y o f t hi s me t ho d wi t h t h a t o f r e b o u n d me t h o d a n d u l 仃a s o n i c r e b o u n d c o mb i n e d me t h o d t l l e r e s u l t pr o v e d t h a t t h e r e g r e s s i o n a c c u r a c y o f t h i s me t h o d i s h i g h e r t h a n t h a t o f r e b o u n d me t h o d a n d u l t r a s o n i c r e b o u n d c o mb i n e d me t h o d Ke y wo r ds ： s u r f a c e an c h o r a g e me tho d ；f a i l u r e f o r m； r e gre s s i o n c u r v e；r e gre s s i o n a c c ur a c y 结构 混凝土强度现场检测技术是通过 测定与混 凝土强度相关的物理量 ， 利用这些物理量与混凝土立 收稿 日期 ：2 0 1 5 - 0 5 0 1 作者简介：崔士起 ( 1 9 6 3 一 )，男，山东青州人，教授级高级工程师 ， 副总工程师，结构分院院长，e m a i l ： j i e g o u s u o s in a c o m 方体抗压强度的对应关系，间接推定出混凝土抗压 强度， 其现场检测方法很多， 包括回弹法、 超声波法、 后装拔出法、钻芯法、射钉法等。钻芯法测试结果 准确可靠，但取样加工复杂；且会对结构造成局部 破损，因而使用范围受限制；非破损检测方法以回 西向 ) 的窗墙比设置外窗，自然采光条件较好；而本 项目对自然采光的利用仅限于在北区和中区设置锯 齿形采光天窗和 l O 处下沉广场，及 9 个采光通风天 窗。南区设置导光管系统用于改善部分停车区域光环 境。而尽管如此，标准建筑的照明能耗并未明显高于 设计建筑。主要原因为：1 ) 本项 目空间照明功率密 度按现行 G B 5 0 0 3 4 -2 0 1 3 建筑照明设计标准的 目标值设计 ，而标准建筑依照现行值设计 ，具体数值 可参考表 3 , 4 ；2 ) 设计建筑采用智能照明系统，各层 公共走道、商业区域及地下车库部分采用照明集中控 制系统管理，由软件设定根据时间定时开关或照度环 境自动开关，而标准建筑无设置智能控制系统要求。 ( 2 )设计建筑的风机水泵能耗仅次于照明电 耗，而风机水泵能耗为标准建筑最高占比能耗。本项 目车库占地下二三层，占用建筑面积巨大 ( 达 2 0 万 )。车库按规范设置机械通风；同时商业部分新 风负荷高，相应风机负荷较大。 ( 3 ) 设计建筑的制冷和供暖能耗低于标准建筑， 表现出地下建筑土壤的良好保温隔热性能 。 5 结束语 本文根据江苏省 公共建筑节能设计标准分 别计算设计建筑与标准建筑的全年采暖、空调、通风 及照明能耗。设计建筑能耗占标准建筑能耗比例为 7 8 3 7 ， 满足 G B T 5 0 3 7 8 -2 0 0 6 ( 绿色建筑评价标准 5 2 1 6中建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能 标准规定值的 8 0 。其中，设计建筑的最高能耗分 项为照明耗能。而地下建筑在当地气候条件的节能技 术的适用性仍需进一步探索。 参考文献 1 】 王沣浩 ， 王东洋 ， 罗昔联 既有建筑围护结构能耗模拟及节能分 析 【 J 建筑科学 ， 2 0 0 7 ， ( 2 3 ) ： 2 2 2 6 【 2 】 马晓云 建筑能耗模拟软件 e Q U E S T及其应用 J 建筑热能通风 空调 ， 2 0 0 9 ， ( 2 8 ) ： 7 7 8 0 【 3 】 潘毅群 实用建筑能耗模拟手册 【 M】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 01 3： 5 0- 6 5 4 】 吴利军 ， 季翔 地下建筑空间节能策略研究 J 中外建筑 ， 2 0 0 9 ， f 7 ： 6 9 7 0 8 0 4 建筑技术 第 4 6卷第 9期 弹法、超声回弹综合法为代表，检测过程陕速简单， 对结构无损伤，但检测结果准确性受诸多因素的影 响；钻芯法适用于对局部确定有质量问题的混凝土 进行现场强度检f lJ ；而无损检测方法适合大范围混 凝土强度现场质量监控。如何提高混凝土强度现场 检测结果的准确性，同时使检测对结构的损伤降到 最低，是需要突破的难题。本文提出一种现场混凝 土强度检测新方法表面锚固法。 1 试 验方法 表面锚固法检测混凝土强度是在混凝土检测面 切割某一直径，深度大于 1 5 Il ll l l 的圆形槽，用高强 结构胶将圆盘锚固件粘贴在圆形槽内，待结构胶硬 化后连接安装检测仪，检测混凝土的拉脱破坏力， 由混凝土拉脱破坏力推定出混凝土强度。试验简图 见图 1 。 厂 2 试验步骤及破坏形式 ( I )用专用圆环切槽机或钻芯机，在 1 5 0 m m 立方体试块六个面中间分别切出 6 个深 1 5 2 0 m m的 圆形槽。 ( 2 ) 用吹风机吹干试块表面，再用角磨机清除 试块钻芯附近的表面浮浆并露出部分石子 ，涂一层 有渗透作用的环氧类胶粘剂。 ( 3 )待渗透性环氧类胶完全固化后，用快速固 化型胶将钢制圆形锚固件粘贴到已涂抹渗透性环氧 类胶的混凝土圆形槽表面。 ( 4 )待胶完全固化后连接安装检测仪，给圆形 锚固件垂直混凝土表面向外的拉力 ，直到表层混凝 土被拉脱破坏。检测混凝土表面锚固力，由此推定 混凝土强度。由于混凝土抗拉强度很低且圆盘截面 积较小 ， 试验的加载速率对检测结果影响非常显著， 本试验采用匀速加载，加载速率控制在 0 0 5 k N s 。 拉脱破坏形式如图 2 所示。 图 2中，前三种破坏不属于 混凝土的破坏 ，与 混凝土强度不可能有联系；破坏形式 ( d )为混凝土 的部分剥离破坏 ，也不能准确反映混凝土特性 ；只 广拗 环 - 形切槽 堕 耻拉力 离 图 2 拉脱破坏形式 ( a ) 锚固件与胶分离；( b ) 胶与混凝土分离； ( c ) 胶层内部分离； ( d ) 混凝- I- ；层部分剥离； ( e ) 混凝土基层完全剥离。 有破坏形式 ( e)完全属于混凝土的破坏 ，能反映混 凝土的特性。所以，试验过程中首先要控制拉脱破 坏以形式 ( e )出现 ， 这就要求对粘贴用胶进行选择。 欲实 现混凝土基 层完全拉 脱破坏 ，须保证胶 与 混凝土、胶与锚固件间有足够的粘结强度，且胶本 身有足够的强度。通过试验对比分析，确定锚固件 粘贴用胶分为两层 ，第一层胶须保证混凝土与胶的 可靠粘结 ，应选择与混凝 土浸润 良好 的树 脂 ，第二 层胶须保证锚固件与胶的可靠粘结，应选择与钢铁 有良好粘结性能的粘钢专用胶等。 上 晌 二 2 0 1 5 年 9 月 崔士起 ，等：表面锚固法检测混凝土强度试验研究 8 0 5 3 表面锚固法试验参数的确定 3 1 锚固件直径及 圆环槽直径 按理论分析，锚固件直径太大易出现受力不 均 ，破坏面不完整 ，表面锚固力离散性较大，受各 种因素影响更明显。试验初期，进行了 5 0 mm和 7 5 m m两种直径的试验 ，为对比两者的优劣，采用 线性回归对试验数据进行分析 ，得到其回归曲线， 如图 3 。 表面锚固力 k N (a) 表 面锚 固力 k N ( b) 图 3 表面锚固法回归曲线 ( a ) 锚固件直径 7 5 r o r n ； ( b ) 锚固件直径 5 0 m m 经对比证明，5 0 m m锚固件直径的相关系数小于 7 5 r n lT l 锚固件直径的相关系数，其标准差大于后者的 标准差，因此选择锚固件直径为 7 5 m m。 3 2 圆环槽深度 按理论分 析 ，圆环槽 深度过小时 ，锚固件拉脱 破坏受圆环槽以外混凝土约束作用，表面锚固力因 约束作用不同会有较大离散性 ，因此圆环槽深度至 少应大于锚 固件拉脱破坏作 用范围。为验证理论分 析结果进行对比试验，试验数据见表 1 ，结果汇总见 表 2 。 从试验对比可看出，圆环槽深度为 5 m m时，表 面锚固力平均值偏低，极差较大，拔出力随强度变 表 1 不同圆环槽深度试验数据 试验 表面锚固力 k N 混凝土立方体 编 号 槽深 5 mm 槽深 1 5 mm 槽深 2 0 mm 抗压强度 MP a PS 3 0 1 4 6 1 _ 3 8 1 2 5 3 _ 3 7 32 8 35 6 3-3 0 3 1 5 3 4 6 3 76 3 BN5 O 221 1 5 9 1 4 5 7 5 5 82 5 6 1 O 78 O 7 2 3 7 0 8 5 9 8 5 P 5 0 2- 3 2 1 49 1 6 7 7 0 O 747 655 6 5 3 7 6 3 7 1 2 5 9 0 0 BN3 0 1 8 1 5 7 1 3 3 5 1 4 558 558 5 7 2 5 2 5 5 4 5 45 5 0 表 2 不同圆环槽深度试验结果汇总 表面锚固力 k N 混凝土立 试验 槽深 5 mm 槽深 1 5 ra m 槽深 2 0 m m 方体抗压 编号 平均值 极差比 平均值 极差比 平均值 极差比 强度 MP a PS 3 0 l _ 3 6 0 1 5 34 0 0 0 8 3 - 3 0 O 0 9 3 7 6 3 BN5 O 1 7 5 0 43 7-3 O 0 1 9 7 - 3 7 O 1 0 5 9 8 5 P5 O 1 8 3 0 45 70l 0 1 3 7 0 9 0 1 6 5 900 BN3 0 1 5 7 O - 3 O 543 O O 8 5 4 7 0 0 9 4 5 5 O 化的趋势不明显； 圆环槽深度为 1 5 m m与 2 0 m m时， 表面锚固力平均值相差不大，极差比均较小，拔出 力随强度变化的趋势较明显，故要求圆环槽深度不 小于 1 5 ml n 。 4 表面锚固法测强 曲线的建立 同条件 制作、养护 尺寸 为 2 1 0 0 m m 7 0 0 m m 2 5 0 mm混 凝 土 试件 和 1 5 0 i I l l n1 5 0 mm x 1 5 0 mm 的混凝土立方体试块，在每一试验龄期，对试件进 行后锚固微破损法和钻芯法检测，得到混凝土表面 锚固力值、无约束后锚固力值、有约束后锚固力值、 芯样抗压强度值等与强度相关的量值，同时对立方 体混凝土试块进行回弹法、超声法和立方体抗压强 度检测，得到回弹值、超声声速值和混凝土立方体 抗压强度。 剔除异常点后，采用线性回归、幂回归、指数 回归和多项式回归进行对比，利用电子表格对回归 结果进行直观的观察分析， 选择其中相关系数较大、 平均相对误差和剩余标准差较小的方程为测强曲线。 表面锚固法散点图及各种形式回归曲线见图4 ， 各种形式回归曲线精度对比见表 3 。 比较4 种回归曲线的回归指标， 可看出乘幂回归、 指数回归精度低于直线回归和多项式回归，其中多 项式回归精度最高，故确定表面锚固法混凝土表面 锚固力与混凝土立方体抗压强度之间关系方程见式 ( 1 )，表面锚固法散点图及回归线见图 3 。 如 弛 m 0 嚼幽 基椒捌_干 赔