有關混凝土模塊抗壓強度試驗的探討

劉麗麗 顧銀鐘

混凝土模塊是指混凝土通過專用加工設備制作，用于砌筑構筑物，具有不同形式和系列比模數的混凝土單塊砌筑產品，簡稱模塊。主要分為標準模塊、弧形模塊、軸頭模塊和角度模塊。標準模塊外形為長方體，主要用于砌筑矩形小室、矩形儲液池及矩形溝渠墻體結構的模塊。弧形模塊外形為圓弧形，用于圓形構筑物墻體結構的模塊。軸頭模塊是采用標準模塊切割而成，用于直壁墻體端頭及節點的模塊。角度模塊用于直壁墻體轉彎處連接墻體結構，且折線角度與之相適宜的墻體結構模塊，其形狀見圖1.

圖1.混凝土模塊形狀表

一、混凝土模塊的性能要求

混凝土模塊的性能要求主要包括：尺寸允許偏差、模塊的開孔率應在35%～80%之間、模塊外觀質量、抗壓強度、模塊干縮率和相對含水率。模塊用混凝土的抗滲等級應為S4和S6。嚴寒及寒冷地區，用于露天環境的模塊混凝土應具有抗凍性能，其抗凍等級應符合設計規定。

通常，模塊抗壓強度等級分為MU7.5、MU10、MU12.5和M15四級。這是《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T 230-2015中的要求，而在全國各地的生產企業標準中，混凝土模塊強度等級各不相同，最低的有MU3.5（《混凝土模塊》企業標準Q/XWD 001-2017）、最高的有MU35（《檢查井用混凝土模塊》企業標準Q/3201 HSJC02-2016）。但檢測抗壓強度的方法有所不同，表面上看強度等級一致，但實際模塊的承載能力可能不同。

二、抗壓強度的檢測方法

抗壓強度的檢測方法在《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T 230-2015附錄B中主要有兩種方法。一種是換算法，即MU=P/LB×δ/[δ]

式中：MU—抗壓強度(MPa)；

P—破壞荷載(N)；

L—受壓面的長度(mm)；

B—受壓面的寬度(mm)；

δ—混凝土模塊實際開孔率；

[δ]—混凝土模塊基準開孔率，取0.40。

也就是要將模塊的實際抗壓強度換算成基準開孔率[δ]=0.40的模塊抗壓強度。另一種是取芯法，芯樣直徑為70mm，其公式為：

式中：φ—試件直徑(mm)；

ηA—不同高徑比試件的換算系數（高徑比從0.8至1.2不等）；

ηk—換算系數，換算成直徑和高度均為100mm的抗壓強度值；

ηk＝1.12；

K0—換算系數，換算成邊長150mm立方體試件的抗壓強度的推定值。而在《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T 4111-2013中，其抗壓強度也有兩種方法，一種是標準抗壓強度試驗方法，還有一種是取芯法。對于直角六面體的主塊型砌塊及輔助砌塊采用標準抗壓強度試驗方法，即f=P/LB。但需注意，當長寬比H/B≥0.6時，直接制備試件試壓，而當H/B＜0.6時，則需采取疊加方法來進行試壓，如390mm×190mm×90mm的砌塊則需疊加后試壓，否則比390mm×190mm×190mm的砌塊數值高5MPa左右。另一種取芯法中也分為直徑100mm和70mm兩種。直徑100mm的芯樣其抗壓強度推定值fcucoe100不需要換算，而70mm的芯樣則需要換算，其公式與《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015中的一致（應該說《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015借鑒了《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T 4111-2013的方法）。

三、檢測中需要注意的問題

比較《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015和《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T4111-2013，我們發現檢測時需注意的問題如下：

1、開孔率的測量

在《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》《CJJ/T230-2015第3.2.10中講到開孔率的試驗方法應符合現行國家標準《混凝土砌塊和磚的試驗方法》GB/T 4111-2013的有關規定，可是在此標準中未明確什么是開孔率，而在《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T 4111-2013中也沒有開孔率的指標，只有尺寸偏差和空心率指標。經請教專家，開孔率實際是指模塊孔洞面積占模塊總面積的比值，研究指標圖集《混凝土模塊式排水檢查井》12S522發現標準模塊和弧形模塊的開孔率應按中間孔的面積兩倍來計算。參照一些企業標準，測量實際開孔率在40%～60%之間居多。需要注意的是《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T 4111-2013試壓標準模塊，則沒有涉及開孔率的問題。同種產品用《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015和《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T 4111-2013不同的試驗方法，則會得出不同的結果，當δ＞40%時，用《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015測得的結果較大。

2、取芯檢測

用《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T 4111-2013方法，則在B.3.2中明確芯樣鉆取方向宜與砌塊成型時的布料方向垂直，也就是可以從塊體的條面或頂面鉆取。而在《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015中則無此規定，也就是芯樣可以在任意方向鉆取。這里需要注意的一個問題是換算系數K0，對應不同的混凝土強度等級有不同的K0。強度越高，換算系數越大，即單個試件的抗壓強度越小。這里的混凝土強度等級在標準中也未交待指的是什么，經詢問表示，認為是制作砌塊時生產廠家混凝土的試配強度等級。這在《混凝土模塊》Q/WLW 001-2018也有體現，在此標準中明確MU10對應的混凝土強度等級 C25，MU12.5對應C30，MU15對應C35。

3、根據產品標準不同，選擇不同強度檢測方法

經比較，河北、江蘇、福建、浙江、安徽等地混凝土模塊產品標準發現，不同的企業其檢測方法依據不同，許多采用了《混凝土砌塊和磚試驗方法》GB/T 4111-2013的方法，也有的采用《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015的方法，檢測時需根據不同的產品標準，選取不同的檢測方法，避免誤判。

結論

混凝土模塊抗壓強度試驗方法要根據產品標準的要求選用，換算系數K0應根據生產模塊的混凝土配合比強度不同進行選用，同種產品用《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015和 GB/T 4111-2013，不同的試驗方法，則會得出不同的結果：當δ＞40%時，用《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》CJJ/T230-2015測得的抗壓強度結果較大；標準修訂時，應考慮開孔率及抗壓強度試驗方法的一致性。