泡水时间对钻芯法混凝土抗压强度的影响研究.pdf

第 1 0卷O 1期 2 0 1 2 年 2月 南水北调与 水利科技 S o u t h - t o - N o r t h Wa t e r D i v e r s i o n a n d Wa t e r S c i e n c e&T e c h n o l o g y V0 1 1 O No 0 1 F e b 2 01 2 泡水时 间对钻芯法混凝土抗压 强度 的影 响研 究 张今 阳 ， 高立 军 ， 冯晓波 ( 1 安徽省 水利部淮委水利科学研究院， 安徽 蚌埠 2 3 3 0 0 0 ； 2 南水北调工程建设监管中心， 北京 1 0 0 0 5 3 ) 摘要： 钻芯法作为结构混凝土抗压强度现场检测方法， 在建筑、 水利、 水运( 港口) 、 公路等建设领域应用广泛， 各相关 规程对芯样试件抗压强度试验前的养护条件差异较大。试验研究结果表明， 不同直径、 不同强度等级的芯样经泡水 至饱和时， 抗压强度相对于自然干燥时均有所降低 ， 直径较小、 本身强度等级较低的芯样混凝土降低更多。因此， 要 正确理解被检工程， 运用好钻芯法检测技术规程 ， 才能准确把握工程的结构混凝土强度。 关键词 ： 钻芯法； 混凝土含水率； 抗压强度 中图分类号 ： T V5 4 4 ； T U7 5 5 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 O 1 2 ) O O 1 0 0 1 9 - 0 3 S t u d y o n t h e W a t e r I mme r s i n g Ti me I m pa c t o v e r t h e Co nc r e t e Co mpre s s i v e St r e n g t h wi t h Dr i l i e d Co r e M e t ho d Z HANG J i n - y a n g ， G AO L i- j a n 。 ， F E NG X i a o - b o ( 1 An h U a n d Hu ai h e Ri v e r Wa t e r Re s o ur c e s Re s e ar c h I n s t i t ut e， Be n gb u 23 3 0 0 0， Ch i n a； 2 Th e S o u t h t o - No r t h Wa t e r Tr a n s f e r Pr o j e c t C o n s t r u c t i o n S u p e r v i s i o n C e n t e r ， B e i j i n g 1 0 0 0 5 3 ， Ch i na ) Ab s t r a c t ：Dr i l l e d c o r e me t h o d， a s a n on - s p ot t e s t me t ho d f o r s t r u c t u r a l c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h i s i n t e ns i v e l y a p p l i e d i n c o n s t r u c t i o n， wa t e r c o ns e r v a n c y， n a v i g a t i o n， p o r t s a n d r o a d bu i l d i n g e t c a n d d i v e r s i f i e d c r i t e r i a a s s u me p r o mi n e nt di f f e r e n c e s i n c u r i ng c o n d i t i o n s b e f o r e c o n c r e t e c o mpr e s s i v e s t r e n g t h t e s t o f c o r e s a mp l e Th e r e s e a r c h r e s u l t c o n c l u d e s i n c a s e t he c or e s a mp l e s o f d i f f e r e n t d i a me t e r s a n d s t r e n g t h a r e i m me r g e d i n wa t e r u p t o s a t ur a t e d d e g r e e ， t h e c o mp r e s s i v e s t r e ng t h( AC S)i s c o ns i d e r a b l y d e c r e a s e d Th e s ma l l e r d i a me t e r a n d l e s s s t r e n g t h c o n c r e t e c o r e s a mp l e s s h o w e v e n wo r s e q u a l i t y a g a i n s t t h e o r i g i n a l n a t u r a l d r i e d o n e s On l y b y me a n s o f c o r r e c t l y u n d e r s t a n d i n g t h e t e s t e d p r o i e c t a n d b e t t e r a p p l y i n g o f t h e c o r e d r i l l ing t e s t t e c h n i c a l c r i t e r i o n c a n t h e p r o j e c t s t r u c t u r a l c o n c r e t e s t r e n g t h b e ma s t e r e d Ke y wo r d s ： d r i l l e d c o r e me t h o d； c on c r e t e wa t e r c o n t e nt ； a n t i - c o mp r e s s i o n s t r e n g t h 1 前言 2 含水 率与浸泡 时间的关 系 钻芯法是一种用于测试结构实体混凝土强度的微破损 检测方法， 测试得到的强度推定值可以作为下一步工程质量 处理的依据， 也作为回弹法和超声回弹综合法测试结果进行 修正的依据l_ 1 。钻芯法混凝土强度推定值是利用专用钻机 从结构或构件混凝土中钻取芯样进行抗压试验获取， 除了进 行必要的形状修正外， 无需进行某种物理量与强度之间的换 算。因此， 普遍认为这是一种较为直观、 可靠、 精度高的检测 手段 。 钻芯法检测混凝土强度主要包括 5 个步骤： 芯样钻取一样品加工( 切割、 磨平、 补平) 制作一样品养 护一样品抗试验一数据处理分析。但相关规程对各步骤的 规定不尽相同， 如表 1 所示。 就芯样混凝土试件的强度换算值而言， 从表中可以看出， 除 抗压试验的加荷速度外， 最大的差异为样品在抗压试验前的养 护条件， 即试验时的芯样混凝土含水率对混凝土强度的影响。 根据有关试验研究， 得到不同强度等级、 不同试件尺寸、 不同养护条件下混凝 土含水率与浸泡时间的关 。如 图 1 。 浸泡 时间， h 图 1 混凝土含水 率与浸泡 时间的关 系 收稿 日期 ： 2 0 1 1 一 1 0 1 4 修 回日期 ： 2 0 1 1 - 1 1 - 0 3 基金项 目： 水利部公益性行业科研专项 经费项 目( 2 0 0 9 0 1 0 5 3 2 ； 2 0 1 1 0 1 0 1 2 ； 2 0 1 1 0 1 0 1 4 ) 作者简介 ： 张今 阳( 1 9 7 2 一 ) ， 男， 安徽庐江人 ， 高级工程师 ， 主要从事结构试验与病险结构检测与加 固方面 的研究 。 8 鬣 冁 1 9 | * at t 融*m 赫6 | 峨 凝 第 1 O卷 O 1期 南水 北调 与水利科技 2 0 1 2 年 2月 C ECS 壮 0 3 ： 2 0 0 7 嘉 篡 孽 鎏 誓 茬 置 葙 圭 强 度 技 术 喜 箍 规 程 蓓 芯样端 面优先采用 环氧胶 泥或 聚合物 水泥砂 浆补 平。对 于强 度低于 4 0 MP a的芯 样试件 ， 可 用水泥砂浆、 水泥净浆或聚合物 水泥砂浆 补 平 ， 也可 用 硫磺 胶 自然干燥养护 ； 当结 构 工 作 条 件 比较潮湿 ， 宜 在 2 O5 的 清 水 中浸泡 4 0 强度 3 0 ， 0 3 O 5 MP a s ；单根构件的混凝土强度推 强度 C 3 0且 C 6 O ， 定值按有效芯样试件混凝 0 5 O 8 MP a s l 土抗压强度值中的最小值 强 度 C 6 o ， o 8确定。 泥补平 。厚度不超过 1 5 mr t l 4 8 h 。 1 0 MP a s 混凝土含水率与浸泡时间具有如下规律。 混凝土含水率在浸泡开始的 2 5 h增长迅速， 达到饱 和含水率的 7 O 左右 ， 9 0 h后含 水率随浸 泡时 间增 长缓慢 ， 可以近似认为含水率达到饱和 。 浸泡时间相 同， 混 凝土 含水 率增 长速 度 随着 强度 等 级的增大而减小， 且强度等级高的混凝土试件饱和含水率也 要低一些。这是由于强度等级高的混凝土空隙率相对也较 小 。 同样体积的混凝土， 面积与体积之比小的试块， 含水 率增长的速度相对较慢。这主要是面积体积比小的试件， 与 水接触的面积也相对较小， 水分渗入减少。对于直径分别为 1 5 0 m m、 1 0 0 mm、 7 5 mm， 高径 比为 1： 1的试件来说， 其面 积体积 比无量纲化后分别为 4 ， 6 ， 8 。因此， 要达到饱和含水 率， 直径 7 5 mm的芯样需要时间最短， 直径 1 5 0 i n to的芯样 所需时间最长。笔者将 自然干燥的直径 1 0 0 m m、 7 5 mm高 径比为 1：1 的芯样浸泡在常温水中至 4 0 h时， 芯样含水率 均趋于稳定。 自然养护的试块与标准养护试块相 比， 随着浸泡时 2 01 斌l “ 斌 蠢“ 间的增加 ， 含水率有变大的趋势。这是由于标准养护能够减 小混凝土空隙率。这也是标准养护试块的抗冻性能优于实 体混凝土的主要原 因。 3 含水率对抗压强度的影响 根据文献E 7 - I ， 标准养护条件和 自然养护条件下的试块 抗压强度与含水率间的关系如图 2 。 图 2 混凝土抗压强度与含水率 的关 系 可以看出， 混凝土试块的抗压强度随着含水率的增高而 下降。在饱和状态时， 试块抗压强度只有干燥状时抗压强度 张今 阳等 泡水时间对钻芯法混凝土抗压强度的影响研究 值的 7 1 3 ， 下降明显。 利用不 同直径 、 不 同强度等级 的芯样进行干燥 和泡水养 护后的抗压试验， 结果见表 2 。其中， 条件 1的芯样为： 从 自 然干燥构件( 民用建筑的梁、 柱) 上钻取、 切割、 干燥补平再 自 然干燥 2 4 h ； 条件 2的芯样为 ： 从相同构件上钻取、 切割、 干 燥补平再泡水 4 8 h 。 表 2 自然干燥与泡水养护条件下的芯样抗压试验结果 芯样编号芯 f 2 -f 。 1 ) A组 1 0 0 2 4 6 2 0 8 1 5 4 B组 1 0 0 3 6 5 3 2 8 1 0 1 C组 7 5 2 5 3 1 8 9 2 5 3 D组 7 5 3 7 7 3 3 5 1 1 1 可以看出： 芯样经水浸泡后， 混凝土强度平均下降了 一 1 O 1 -2 5 3 ； 强度较低的试件混凝土强度降低 的更多 ； 本身强度较低 的小直径芯样经泡水养护 4 8 h 后 ， 强度降低达一2 5 3 ， 这与小直径芯样混凝土强度离散性大 也有一定 的关系 。 究其原因， 主要是干燥混凝土和饱和混凝土的组相存在 很大差别。从细观上说， 受压混凝土的破坏总是从微裂纹的 滑移开裂开始逐渐过渡到劈裂、 到宏观裂纹的形成。由于加 载速度较慢 ， 裂纹 的开展也 是一个 缓慢 的过程 ， 裂 纹 中的孔 隙水容易推到裂纹的尖端， 相当于“ 楔体” 的“ 楔入” 作用， 加 速了微裂纹的开展， 增大了损伤， 导致准静态加载条件下饱 和混凝土强度的降低l 8 。因此， 作为含有大量孔隙和微裂纹 的多相复合混凝土材料， 孑 L 隙与微裂纹中的自由水对基体的 不同作用导致了饱和混凝土静态强度发生变化。 4 结语 芯样混凝土含水率对其抗压强度影响较大， 但各规范对 芯样试件抗压强度前的养护要求大相径庭， 导致同批混凝土 依据的标准不同， 将得到不同的结论。因此， 检测人员在选 用规程时， 要特别慎重。如表 2中的 A组芯样在条件 1 时的 抗压强度平均值为 2 4 6 MV a ， 应该能够满足强度等级 C 2 0 的要求， 而同批试件在条件 2时抗压强度平均值为 2 O 8 MP a ， 考虑混凝土离散性后 ， 其总体强度推定值很有可能达 不到强度等级 C 2 0的要求。如果设计强度等级为 C 2 0 ， 那么 在 自然干燥和泡水情况下将得到完全不同的结论。给工程 处理带来不便。当然， 规范的使用也需要检测人员对工程的 正确理解。例如， 对于水利工程闸墩、 闸底板、 翼墙等处于水 下部位的混凝土强度钻芯法检测， 按照C E C S 0 3 2 0 0 7 和 D L T 5 1 5 0 2 0 0 1 规程， 芯样抗压前均需要泡水， 仅仅是时间上的 差异 。根据前文所述 ， 这样 的时间差异 对于直径 1 0 0 n l i D或 以下的芯样已经小到可以忽略。对于水利工程的启闭机房 、 桥头堡、 机房等上部结构的混凝土 ， 依据 水利水电工程施工 质量检验与评定规程 ( S L 1 7 6 2 0 0 7 ) 应该按照 C E C S 0 3 2 0 0 7 规程进行钻芯法的检测， 而不是依据 D L T 5 1 5 0 2 0 0 1 规程 ， 这与水利水电基本建设工程单元工程涉及到构件性能检测 应依据 GB 5 0 2 0 4 2 0 0 2 是同样道理。 参考文献 ： E 1 李珂 ， 徐博 钻取小直径 芯样检测结 构混凝 土强度方法 的研究 I- J 郑州经济管理干部学院学报 ， 2 0 0 2 ( 1 2 ) ： 9 0 9 2 2 田砾， 孙雪飞， 范宏， 李秋义 小直径芯样检测混凝土强度尺寸 效应探讨 E J 施工技术 ， 2 0 0 5 ( 8 ) ： 6 4 6 6 ， 7 3 3 肖华 明， 李宏 山 钻芯法 检测混凝土 强度对 比试 验的数理 统计 分析 口 广东土木与建筑 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 6 3 6 4 ， 5 6 4 安同富， 彭黎明， 王华萍， 于国亮 微小芯样法检测混凝土抗压 强度技术可行性研究 J 混凝土 ， 2 0 0 0 ( 9 ) ： 2 4 2 7 5 臧 晓光 ， 纪 中兴 ， 赵立兴 混凝 土中不 同芯样直径对强度影 响的 试验研究E J 3 青岛建筑工程学院学报， 2 0 0 0 ( 3 ) ： 7 - 9 1- 6 C EC 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 国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 7 7 刘保东 ， 李鹏飞 ， 李林 ， 康银 庚 混凝 土含水率对强 度影响 的试 验_ J 北京交通大学学报， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 9 - 1 2 8 王海龙 ， 李庆斌 ， 不 同加载 速率下饱 和混凝土 的劈 拉试验研究 及强度变化机理E J 工程力学， 2 0 0 7 ， 2 4 ( 2 ) ： 1 0 5 1 0 9 ( 上接第 7页) 参考文献 ： 1 王东阳 桥梁桩基 承载特性 的模拟试验法研究 I- D 西安 ： 长安 大学 ， 2 0 0 6 2 冯世进 ， 柯瀚 ， 陈云敏 ， 等 黄 土地 基 中超 长钻孔灌注桩 承载性 状试验研究I- J 岩土工程学报 ， 2 0 0 4 ， ( 1 ) ： 1 1 4 1 1 8 3 长江勘测规划设计研究 院有限责任公司 南水北 调中线湍河渡 槽桩基仿真试验技术要求 R 2 0 1 1 4 3 南京东大 自平衡 桩基检测有限公司 南水北调中线湍河渡槽地 基基础工程检测报告 R 2 0 1 1 5 南京东岩土工程技术有 限公司 南水北调中线湍河渡槽桩基高 应变检测 报告 R 2 0 1 1 1- 6 南水北调中线干线工程建设管理局河南直管部 南 水北调 中线 湍河渡槽桩基试验专题报告f R 2 0 1 1 |舔 2 1 l | E | 1 溉 擗 4