混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)方法

劉曉鳳 白小靈

摘要：混凝土作為當(dāng)前最為重要的建筑材料之一，其強(qiáng)度對(duì)于建筑物質(zhì)量有著非常重要的意義，因此人們對(duì)該項(xiàng)參數(shù)展開了大量的研究。相應(yīng)的研究方法也在不斷改進(jìn)，從宏觀到微觀，從實(shí)操到模擬。本文對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法進(jìn)行了全面的敘述，希望通過(guò)本文可以為相關(guān)工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：混凝土;抗壓強(qiáng)度;檢測(cè)方法;分析

引言：

混凝土本身所具有的抗壓強(qiáng)度對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作而言有著非常重要的意義，是其不可或缺的重要參數(shù)之一。由于混凝土構(gòu)造較為復(fù)雜，屬于一種多相多缺陷的非融資材料，其在后續(xù)凝固中所產(chǎn)生的空隙以及裂縫會(huì)對(duì)抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生極大的影響。而水灰比則是決定混凝土材料強(qiáng)度的重要因素，因此對(duì)于一種堅(jiān)固耐用的混凝土有必要為其設(shè)置合理的水灰比。這些參數(shù)對(duì)于后期強(qiáng)度檢測(cè)工作有著非常重要的意義，在進(jìn)行抗壓檢測(cè)時(shí)需要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行有效分析。很多主流的檢測(cè)方法都可以對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行有效測(cè)定。

1混凝土抗壓強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)方法

1.1回彈法及超聲波法

所謂的回彈法實(shí)際上指的是相關(guān)工作人員在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土的表面硬度進(jìn)行測(cè)量，相應(yīng)的數(shù)值測(cè)量完成之后，通過(guò)一定的公式對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行合理推斷。這種方法由于在使用及應(yīng)用中所具有的一系列優(yōu)勢(shì)成為了混凝土抗壓強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作正式進(jìn)行中最為常用的一種方法。回彈法實(shí)際上是一種表面硬度法，工作原理較為簡(jiǎn)單。將回彈儀垂直于混凝土被測(cè)表面，使用彈簧來(lái)對(duì)重錘進(jìn)行有效驅(qū)動(dòng)，并且通過(guò)彈力感彈擊混凝土表面讀取回彈高度。具體如圖1所示。

但是回彈法在實(shí)際應(yīng)用中所具有的缺陷也非常明顯。首先，精度低。對(duì)回彈儀準(zhǔn)確性造成影響的因素有很多，例如操作方法、儀器性能等等;其次，回彈儀在實(shí)際應(yīng)用中并不適合于一些表層以及內(nèi)部質(zhì)量有差異的混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)工作。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于一些內(nèi)部存在缺陷的混凝土要使用超聲波法來(lái)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。在對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)中，超聲波法是一項(xiàng)非常重要的無(wú)損檢測(cè)方法技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中也是當(dāng)前唯一和材料的力學(xué)性能直接掛鉤的測(cè)試方法。由于超聲波在不同物質(zhì)中的實(shí)際傳播速度有著很大的區(qū)別，因此超聲波測(cè)試結(jié)果和混凝土強(qiáng)度之間表現(xiàn)出來(lái)的并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。當(dāng)前對(duì)超聲波法測(cè)得的最終數(shù)據(jù)一般通過(guò)Matlab軟件對(duì)其進(jìn)行回歸分析，進(jìn)一步建立起混凝土抗壓強(qiáng)度的超聲波反射模型。

1.2超聲波回彈綜合法

超聲波回彈綜合法將回彈法以及超聲波兩者的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了有效地結(jié)合，同時(shí)利用混凝土表面強(qiáng)硬度以及超聲波在混凝土中的傳播速度兩項(xiàng)參數(shù)來(lái)對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行有效測(cè)量。這種方式可以全面提高參數(shù)的準(zhǔn)確性。

2混凝土抗壓強(qiáng)度微觀檢測(cè)法

混凝土在凝固之后所表現(xiàn)出來(lái)的實(shí)際強(qiáng)度和其具體的微觀結(jié)構(gòu)有著非常密切的聯(lián)系。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，當(dāng)前在對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察時(shí)可選擇的技術(shù)已經(jīng)有了很多類型，例如傅立葉紅外光譜技術(shù)（FTIR）、掃描電鏡技術(shù)（SEM）以及核磁共振技術(shù)（NMR）等等。具體如圖2所示。

FTIR技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以對(duì)混凝土內(nèi)部的化學(xué)官能團(tuán)進(jìn)行全面研究，對(duì)其化學(xué)鍵的分布情況進(jìn)行仔細(xì)辨別;SEM技術(shù)可以對(duì)混凝土內(nèi)部各個(gè)界面以及水化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面觀察，從而定性得到混凝土的抗壓強(qiáng)度;NMR技術(shù)最早應(yīng)用于石油勘探領(lǐng)域，后來(lái)在其他領(lǐng)域飛速發(fā)展。上述提到的幾類微觀技術(shù)由于其在實(shí)際應(yīng)用中所表現(xiàn)出來(lái)的一系列特點(diǎn)，為了保險(xiǎn)起見研究人員通常將以上幾種技術(shù)綜合起來(lái)進(jìn)行應(yīng)用。例如，有學(xué)者在對(duì)風(fēng)沙混凝土所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性能進(jìn)行研究的時(shí)，為了保障最終結(jié)果的準(zhǔn)確性同時(shí)使用了FTIR、NMR、SEM三種技術(shù)，然后結(jié)合壓力測(cè)試以來(lái)對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行綜合測(cè)量。通過(guò)這樣的方式可以更加準(zhǔn)確的得到風(fēng)沙混凝土的力學(xué)性能。

我國(guó)地大物博，幅員寬廣，南北地區(qū)溫度差異相對(duì)較大。為了滿足人們的居住需求，采取一系列有效的方式方法對(duì)低溫下混凝土的抗壓等強(qiáng)度進(jìn)行有效研究對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的意義。有學(xué)者為了對(duì)低溫混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行有效研究，使用了SEM技術(shù)對(duì)處于零下20攝氏度到0℃的混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了全面的研究，并且根據(jù)實(shí)際測(cè)量需求得到了溫度與混凝土抗壓強(qiáng)度之間關(guān)系模型實(shí)驗(yàn)。最終發(fā)現(xiàn)隨著溫度的不斷降低，混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。而從SEM技術(shù)使用的最終結(jié)果來(lái)看，之所以會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象最根本的原因是由于當(dāng)混凝土周邊溫度越低時(shí)，完整而致密的冰進(jìn)一步降低了混凝土本身所具有的空孔隙率所導(dǎo)致的。

3混凝土抗壓強(qiáng)度的模型預(yù)測(cè)方法

通過(guò)各種不同特性的儀器對(duì)混凝土所表現(xiàn)出來(lái)的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為了保證最終結(jié)果的有效性需要對(duì)不同處于不同齡期的混凝土進(jìn)行多組平衡試驗(yàn)來(lái)對(duì)最終的參數(shù)值進(jìn)行有效確認(rèn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不但會(huì)耗費(fèi)實(shí)驗(yàn)人員大量的時(shí)間以及精力，而且在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中最終所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到周邊環(huán)境的影響。因此為了有效降低實(shí)驗(yàn)難度，近些年來(lái)有關(guān)于模擬預(yù)測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的研究變得越來(lái)越多。由于混凝土本身所成分所具有的復(fù)雜性，在對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)相應(yīng)的不確定性也比較多。有學(xué)者基于混凝土的實(shí)際成分采用了一種新的集成計(jì)算技術(shù)，并且將該種技術(shù)和其他方法所得到的最終結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比，最終發(fā)現(xiàn)該方法在最終預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度上的優(yōu)勢(shì)較為明顯，更為符合實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果。

為了全面克服制備混凝土中抗壓強(qiáng)度對(duì)不同參數(shù)的依賴性，有學(xué)者使用了machine learning （ML） 技術(shù)來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，研究人員將終端學(xué)習(xí)機(jī)和一種稱為灰狼優(yōu)化器的元啟發(fā)式算法進(jìn)行密切結(jié)合，并且最終提出了一種全新的混合模型來(lái)對(duì)混凝土所表現(xiàn)出來(lái)的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)最終發(fā)現(xiàn)該方法可以使模型的表征性能得到全面提高。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的幾種檢測(cè)方法進(jìn)行了全面研究。這幾種方式各有其優(yōu)勢(shì)，研究人員要根據(jù)自身實(shí)際需求進(jìn)行合理選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]吳汝莉.蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法的研究（四）[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2021，19（08）：3-6.

新疆建筑科學(xué)研究院

新疆建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心