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浏览次数: 日期:2012年9月13日 11:53

我国混凝土抗压强度的非破损(包括局部破损)检测从50年代末开始,至今比较成熟的方法有回弹法、钻芯法、拔出法、超声—回弹综合法等,这些方法已制定了相应的标准规范,在工程实践应用中取得了很好的效益。但也存在着一定的局限性,回弹法虽然操作简单,但受混凝土表面状况和碳化深度的影响,使得测试误差较大;超声回弹综合法检测时要求构件有相对的测试面,现场辅助工作较多;拔出法和钻芯法属于局部破损的检测方法,检测后对构件本身的承载力影响较大,检测部位需做修补处理。为此,中国建筑科学研究院结构所在参照国内、外混凝土强度检测技术基础上,于1997年首先提出了剪压法检测混凝土强度的方法,并研制开发了相应的剪压仪。剪压法测定混凝土强度是利用剪压仪,对混凝土构件边缘施加压力,使构件边缘产生局部剪切破坏,根据其局部承压力的大小来推定构件的混凝土强度,检测后的局部破坏面深度小于钢筋保护层厚度,检测后不影响构件本身的承载能力。

根据中国工程建设标准化协会(2007)建标协字第31号文的要求,由中国建筑科学研究院、安徽省建筑科学研究设计院、重庆市建筑科学研究院、深圳市建设工程质量检测中心、陕西省建筑科学研究院、黑龙江省寒地建筑科学研究院、舟山市博远科技开发有限公司、北京中煤汇峰科技有限公司等单位组成的编制组,负责制定《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》(以下简称《规程》)。在编制过程中,开展了专题研究,参照现行行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2001、现行协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS 022005和《后装拔出法检测混凝土强度技术规程》CECS 6994等的基础上,同时结合剪压法的特点,形成《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》的条文。在全国范围内,广泛征求建筑设计、施工、检测、监督管理等单位的意见,最后由中国工程建设标准化协会组织有关专家审查。审查委员会对《规程》进行了认真的审查,认为剪压法检测混凝土强度是一项自主创新的技术,为现场检测混凝土强度提供了一种新的方法;该方法科学合理,剪压仪操作简便;编制组全面、完整对该技术进行深入的理论分析、试验研究和工程试点应用;编制了剪压法检测混凝土强度的技术规程;该《规程》丰富了混凝土强度现场检测技术,达到了国际先进水平。

本《规程》的主要内容包括总则、术语和符号、 剪压仪、检测技术、混凝土抗压强度的计算及推定、 检测报告等内容。

1剪压法所用剪压仪的研制

研制一种能对混凝土施加剪压力的便携式的专用机具是该项技术的关键所在。根据工程检测的要求,设备应具有体积小、重量轻、不需电源等特点。

1.1 挤压头和额定剪压力的选用

剪压仪的挤压头直径选用20mm,是因为挤压头过大会使剪切破坏面露出钢筋,而影响混凝土的局部承压强度;挤压头过小会使剪切破坏面变小,混凝土的局部承压强度不能很好反映构件本身的混凝土强度,而影响测试精度。挤压头在工作过程中会不可避免地产生旋转,选用圆柱形挤压头不会因挤压头旋转而影响挤压接触面的大小。剪压仪上设有限位装置,只需将剪压法插入构件到极限位置,就能保证挤压头圆弧面与构件表面相切。

混凝土剪压破坏时的强度与混凝土强度等级成正比。根据剪压试验,当混凝土强度等级为C60时,所需挤压力往往不大于56kN。一般而言,仪器设备的使用范围在20%~80%的量程时较准确,平时使用时,剪压仪的剪压力宜控制在56kN之内。因此,将剪压法所用剪压仪的额定挤压力定为70kN

1.2 额定油压选用

    机具的自重及外形尺寸与工作油压成反比,选用较高的额定油压有利于降低自重、缩小外形尺寸。但提高油压后对制作及零配件质量要求也要随之提高,根据当前国内常用液压设备的制作水平,将剪压仪的额定油压控制在36MPa范围内。

1.3 回程方式选用

    回程方式有液压回程与弹簧回弹两种。液压回程,虽然回程力大,但机体内要设置四道密封和二个油口,所用液压源需要二条油路,液压源体积大;弹簧回程其回程力小,机体内只有二道密封和一个油口,构造比较简单,操作也稍方便,所用液压源体积小,能减轻整套设备的重量。

1.4 剪压仪的主要技术参数

剪压仪的主要技术参数见表1

1  剪压仪的主要技术参数

技术参数

指标

油缸直径 

50mm

工作油压

36MPa

剪压力

70kN

工作行程

15mm

回程方式

弹簧回程

强度测试范围

C10C60

仪器自重 

13kg

 

2剪压法测强对构件尺寸的要求及其适用范围

对不同强度等级的试块破坏面大小的比较,可知,混凝土强度等级愈高,其相应的破坏面也较大,但承压平面内的宽度不超过100mm,距承压面的深度不超过80mm。如果对边长为100mm的立方体试块进行局部承压试验,试验表明其局部承压破坏有时出现不确定性。因此,用剪压法检测混凝土强度时,构件厚度不宜小于80mm,相邻两测试点的距离不宜小于100mm

    剪压法测强的适用范围如下:

1)检测普通混凝土抗压强度(1060MPa );

2)适用于截面具有直角边、可施加剪压力的结构,即所检测构件应具有2个平行的面,另一侧面需与2个平行面垂直;

3)龄期不应少于14d

4)结构或构件厚度不应小于80mm

5)水泥、砂、石、模板等适合相关标准的要求;

6)适用于表层与内部质量一致的结构。

3 抽检数量以及测位布置

按检验批抽样检测时,构件抽样数不应少于同批构件的10%;当同一检验批中构件间混凝土外观质量有较大差异或构件混凝土强度标准差较大时,应适当扩大抽样数。测位数量与布置应符合下列规定:

1)在所检测构件上应均匀布置3个测位,当3个剪压力中的最大值与中间值之差及中间值与最小值之差均超过中间值的15%时,应再加测2个测位;

2)测位宜沿构件纵向均匀布置,相邻两测位宜布置在构件的不同侧面上。测位离构件端头不应小于0.2m,两相邻测位间的距离不应小于0.3m

3)测位处混凝土应平整,无裂缝、疏松、孔洞、蜂窝等外观缺陷。测位不得布置在混凝土成型的顶面;

4)测位处相邻面的夹角应在88º92º之间,当不满足这一要求时,可用砂轮略做打磨处理;

5)测位应避开预埋件和钢筋。

4 压法测强曲线的建立

本规程剪压法测强曲线是根据中国建筑科学研究院、安徽省建筑科学研究设计院、陕西省建筑科学研究院、重庆市建筑科学研究院、黑龙江省寒地建筑科学研究院、深圳市建设工程质量检测中心等试验结果建立全国统一测强曲线。

采用同条件试块分别进行剪压试验和立方体抗压强度试验,建立混凝土测强曲线。试块分别按龄期为14286090d进行测试,每个龄期的每组由6个试块组成。局部承压试验按下列要求进行:

1)剪压试验的测点布置在试块成型侧面;

2)剪压试验破坏荷载取3个试块强度的平均值;

3)试块混凝土强度代表值按《混凝土强度检验评定标准》GBJ10787的规定取值;

4)将各龄期的各组立方体的局部承载荷载与混凝土立方体的抗压强度值,按最小二乘法原理进行回归分析;

5)建立混凝土立方体强度与剪压力间的对应关系,其回归方程为:

                              1

式中    ——混凝土强度换算值(MPa);

          ——试验破坏时的剪压力(kN)。

5 混凝土强度的推定

本《规程》参照已修订的《混凝土强度检验评定标准》GB5010787的强度评定方法,对混凝土强度的推定作出了相应的规定。取构件中各测位强度换算值的平均值作为该构件混凝土强度代表值,当按检验批检测时,需计算检验批中混凝土强度代表值的平均值和标准差。

5.1 单个构件的检测

当按单个构件检测时,将构件混凝土强度代表值除以1.15后的值作为构件混凝土强度推定值。

5.2 检验批中所抽检构件数少于10个的检测

当检验批中所抽检构件数少于10个时,应按下式计算:

                 = /1.15                 2 

                 = /0.95                3

式中  ——检验批的混凝土强度推定值;

——检验批中所抽检构件混凝土强度代表值的平均值(MPa),精确至0.1MPa

——检验批中构件混凝土强度代表值中的最小值(MPa),精确至0.1MPa

取式(2)和(3)中的较小值作为该检验批的混凝土强度推定值。

5.3 检验批中所抽检构件数不少于10个的检测

当检验批中所抽检构件数不少于10个时,应按下式计算:

                            = -λ1              4 

                           = /λ2                 5

式中 ——检验批的混凝土强度推定值;

          ——检验批中所抽检构件混凝土强度代表值的平均值(MPa),精确至0.1MPa

——检验批中所抽检构件混凝土强度代表值的标准差(MPa),精确至0.01MPa

——检验批中构件混凝土强度代表值中的最小值(MPa),精确至0.1MPa

λ1、λ2——判定系数,应按表2取值。

2  混凝土强度判定系数

 

 

抽检构件数

1014

1519

20

λ1

1.15

1.05

0.95

λ2

0.9

0.85

 取式(4)和(5)中的较小值作为该检验批的混凝土强度推定值。

     对按检验批检测的构件,当该批构件混凝土强度代表值的标准差出现下列情况之一时,该批构件应全部按单个构件进行检测:

1) 当该批构件混凝土强度代表值的平均值 25.0MPa时,标准差 4.50MPa

2) 当该批构件混凝土强度代表值的平均值 25.0MPa时,标准差 5.50MPa

6  

201071日,中国工程建设标准化协会批准发布《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》,编号为CECS 2782010,自201091日起施行。

 

参考文献

[1] GBJ10787,混凝土强度检验评定标准[S].

[2] JGJ/T 23-2001,回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

作者简介: 袁海军,男,教授级高工,国家一级注册结构工程师,《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》的主要编制人之一,主要从事结构检测鉴定工作。

所属类别: 技术交流

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