框架柱新增混凝土強度標準差分析

黃可為

（1.福州市建筑科學研究院有限公司,福州 350003；2.福州市建筑工程檢測中心有限公司，福州350003）

0 引言

加固結構受力性能與一般未加固的普通結構有較大差異。加固結構屬于二次組合結構，新舊兩部分存在整體工作共同受力問題，當新增混凝土不滿足要求時，影響更大［1］。新增混凝土的質量好壞直接影響整體加固效果，因此，新增混凝土的施工質量是工程竣工驗收的重要環節［2，3］。而當混凝土強度標準差過大時，直接影響混凝土抗壓強度評定，間接影響整體加固結構的受力性能，重要性不言而喻［4］。文中以某框架結構為案例，采用擴大截面法加固框架柱，新增混凝土強度經回彈法試驗，標準差過大，分析原因得出存在分段澆筑施工的可能，并進一步驗證，提出不排除標準差過大是由于使用了不同強度等級的混凝土進行澆筑造成的，為后續類似工程項目提供借鑒與參考。

1 工程概況

某房屋系地下1層、地上9層框架結構廠房，因使用功能提升需要，在施工過程中8層、9層層高由4.2m變更為6.0m，并擬增設設備，導致部分結構構件承載能力不足，而后委托設計及施工單位進行加固處理，其中部分框架柱采用擴大截面法加固處理。

2 現場檢測分析

2.1 回彈法檢測

根據現場條件，參照DBJ 13-71-2015《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》［5］中的規定，擴大截面法加固框架柱的新增混凝土抗壓強度試驗結果見表1。從表1可以發現，試驗除一層柱4×A混凝土抗壓強度滿足設計要求外，其余框架柱新增混凝土抗壓強度均不滿足設計要求，而且除一層柱4×A強度標準差為2.77MPa外，其余框架柱標準差均過大，在6.19～11.55MPa之間。參照JGJ/T 23-2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》［6］中的規定，當混凝土強度平均值小于25MPa時，標準差大于4.5MPa，或混凝土強度平均值不小于25MPa且不大于60MPa時，標準差大于5.5MPa，可以認為標準差過大。

表1 增大截面加固框架柱新增混凝土強度試驗結果 MPa

2.2 分析原因

當測區間的強度標準差過大時，說明已有某些系統誤差因素起作用，例如構件不是同一強度等級，齡期差異較大等，不屬于同一母體。

經現場調查，發現采用擴大截面法加固的框架柱，除一層柱4×A未見明顯分段現象外，其余11根框架柱新增混凝土部分均存在較明顯的分段現象，各個框架柱分段縫位置距地面或樓面約1435～1860mm，典型現狀見圖1。又因業主未能提供擴大截面法加固框架柱的新增混凝土澆筑的施工內業資料，故不排除框架柱新增混凝土標準差過大是由于分段澆筑施工產生的。

圖1 框架柱現場情況

2.3 試驗驗證

（1） 為了更全面的反應框架柱新增混凝土的強度狀況，對存在分段澆筑施工可能的擴大截面框架柱，先抽取3根構件，進行分段試驗驗證，擴大截面法框架柱新增混凝土抗壓強度（分段）試驗結果見表2。

表2 新增混凝土強度試驗結果（分段檢測） MPa

（2） 因加固施工于2014年7月開工，2014年12月竣工，故新增混凝土齡期超過1000d，已經超出行標JGJ/T 23-2011及省標DBJ 13-71-2015測強曲線的齡期范圍（14d～1000d），根據現場實際條件，故根據DBJ/T 13-241-2016《福建省鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》［7］，對3層、4層擴大截面加固的框架柱鉆取6個芯樣進行混凝土抗壓強度試驗、校核，同時根據表1～表2試驗結果，對3根框架柱構件的試驗數據進行對比分析，具體結果見表3，表中fcu，e為構件混凝土強度推定值，fcu，cor為抗壓芯樣試件的混凝土抗壓強度值。從表3可以看出：①框架柱構件混凝土抗壓強度（未分段）回彈法檢測結果均未達到混凝土設計強度等級要求；②框架柱構件混凝土抗壓強度（分段）回彈法檢測結果，下段混凝土抗壓強度均大于上段，且只有四層柱5×A下段滿足設計要求，其余均不滿足設計要求；③框架柱構件混凝土抗壓強度鉆芯法檢測結果，下段混凝土抗壓強度約等于上段2倍，且下段混凝土抗壓強度均滿足設計要求，而上段混凝土抗壓強度均不滿足設計要求。

表3 3根框架柱試驗結果對比 MPa

3 結果分析

（1） 根據表1和表2，對于同樣的3根框架柱，分段試驗后，強度標準差由6.19～11.55MPa降到2.58～5.67MPa，數值明顯降低。

（2） 根據表4試驗結果得出，三層柱3×D上段混凝土強度等級達到C20，下段達到C50；三層柱5×D上段混凝土強度等級達到C25，下段達到C50；四層柱5×A上段混凝土強度等級達到C25，下段達到C50。

4 驗證分析

4.1 現場試驗

根據現場調查，對其余9根采用擴大截面法加固的框架柱進行分段回彈法試驗及鉆芯法試驗，具體結果見表4，其中一層柱4×A上段標準差為2.97MPa，下段標準差為1.94MPa，其余試驗框架柱構件標準差最高值為5.30MPa。

表4 其余框架柱構件對比 MPa

4.2 結果分析

（1） 一層柱4×A未見分段縫，說明為一次澆筑成型，采用同一強度等級的混凝土，所以一層柱4×A標準差基本不變，且上下段混凝土抗壓強度基本一致。

（2） 其余試驗框架柱均見分段縫，說明存在分段施工的可能，不排除采用了不同強度等級的混凝土澆筑，所以分段回彈法試驗后，標準差均大幅度降低，最高標準差為5.30MPa，且其余試驗框架柱上下段混凝土抗壓強度均相差較大，其中一層柱4×C上段混凝土抗壓強度為59.9MPa，下段混凝土抗壓強度為39.7MPa，差值最大。

（3） 鉆芯法試驗混凝土抗壓強度結果與回彈法基本一致，說明針對該工程，回彈法檢測混凝土抗壓強度數據較為可靠。

5 結語

（1） 以某框架結構為案例，采用擴大截面法加固框架柱，新增混凝土抗壓強度經回彈法試驗，標準差過大，分析原因得出存在分段澆筑施工的可能。

（2） 通過分段回彈法檢測混凝土抗壓強度，框架柱新增混凝土部分上下段強度標準差均有效降低，但混凝土抗壓強度相差較大，同時采取鉆芯法驗證回彈結果，證明數據可靠，提出不排除標準差過大是由于使用了不同強度等級的混凝土澆筑造成的。為后續類似工程項目提供借鑒與參考。