框架柱新增混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差分析

黃可為

（1.福州市建筑科學(xué)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(jié)構(gòu)受力性能與一般未加固的普通結(jié)構(gòu)有較大差異。加固結(jié)構(gòu)屬于二次組合結(jié)構(gòu)，新舊兩部分存在整體工作共同受力問題，當(dāng)新增混凝土不滿足要求時，影響更大［1］。新增混凝土的質(zhì)量好壞直接影響整體加固效果，因此，新增混凝土的施工質(zhì)量是工程竣工驗收的重要環(huán)節(jié)［2，3］。而當(dāng)混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)的受力性能，重要性不言而喻［4］。文中以某框架結(jié)構(gòu)為案例，采用擴(kuò)大截面法加固框架柱，新增混凝土強度經(jīng)回彈法試驗，標(biāo)準(zhǔn)差過大，分析原因得出存在分段澆筑施工的可能，并進(jìn)一步驗證，提出不排除標(biāo)準(zhǔn)差過大是由于使用了不同強度等級的混凝土進(jìn)行澆筑造成的，為后續(xù)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(jié)構(gòu)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(shè)設(shè)備，導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力不足，而后委托設(shè)計及施工單位進(jìn)行加固處理，其中部分框架柱采用擴(kuò)大截面法加固處理。

2 現(xiàn)場檢測分析

2.1 回彈法檢測

根據(jù)現(xiàn)場條件，參照DBJ 13-71-2015《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》［5］中的規(guī)定，擴(kuò)大截面法加固框架柱的新增混凝土抗壓強度試驗結(jié)果見表1。從表1可以發(fā)現(xiàn)，試驗除一層柱4×A混凝土抗壓強度滿足設(shè)計要求外，其余框架柱新增混凝土抗壓強度均不滿足設(shè)計要求，而且除一層柱4×A強度標(biāo)準(zhǔn)差為2.77MPa外，其余框架柱標(biāo)準(zhǔn)差均過大，在6.19～11.55MPa之間。參照J(rèn)GJ/T 23-2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》［6］中的規(guī)定，當(dāng)混凝土強度平均值小于25MPa時，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差大于5.5MPa，可以認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)差過大。

表1 增大截面加固框架柱新增混凝土強度試驗結(jié)果 MPa

2.2 分析原因

當(dāng)測區(qū)間的強度標(biāo)準(zhǔn)差過大時，說明已有某些系統(tǒng)誤差因素起作用，例如構(gòu)件不是同一強度等級，齡期差異較大等，不屬于同一母體。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)采用擴(kuò)大截面法加固的框架柱，除一層柱4×A未見明顯分段現(xiàn)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(xiàn)象，各個框架柱分段縫位置距地面或樓面約1435～1860mm，典型現(xiàn)狀見圖1。又因業(yè)主未能提供擴(kuò)大截面法加固框架柱的新增混凝土澆筑的施工內(nèi)業(yè)資料，故不排除框架柱新增混凝土標(biāo)準(zhǔn)差過大是由于分段澆筑施工產(chǎn)生的。

圖1 框架柱現(xiàn)場情況

2.3 試驗驗證

（1） 為了更全面的反應(yīng)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(kuò)大截面框架柱，先抽取3根構(gòu)件，進(jìn)行分段試驗驗證，擴(kuò)大截面法框架柱新增混凝土抗壓強度（分段）試驗結(jié)果見表2。

表2 新增混凝土強度試驗結(jié)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(jīng)超出行標(biāo)JGJ/T 23-2011及省標(biāo)DBJ 13-71-2015測強曲線的齡期范圍（14d～1000d），根據(jù)現(xiàn)場實際條件，故根據(jù)DBJ/T 13-241-2016《福建省鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》［7］，對3層、4層擴(kuò)大截面加固的框架柱鉆取6個芯樣進(jìn)行混凝土抗壓強度試驗、校核，同時根據(jù)表1～表2試驗結(jié)果，對3根框架柱構(gòu)件的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，具體結(jié)果見表3，表中fcu，e為構(gòu)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(gòu)件混凝土抗壓強度（未分段）回彈法檢測結(jié)果均未達(dá)到混凝土設(shè)計強度等級要求；②框架柱構(gòu)件混凝土抗壓強度（分段）回彈法檢測結(jié)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(shè)計要求，其余均不滿足設(shè)計要求；③框架柱構(gòu)件混凝土抗壓強度鉆芯法檢測結(jié)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(shè)計要求，而上段混凝土抗壓強度均不滿足設(shè)計要求。

表3 3根框架柱試驗結(jié)果對比 MPa

3 結(jié)果分析

（1） 根據(jù)表1和表2，對于同樣的3根框架柱，分段試驗后，強度標(biāo)準(zhǔn)差由6.19～11.55MPa降到2.58～5.67MPa，數(shù)值明顯降低。

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

4 驗證分析

4.1 現(xiàn)場試驗

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，對其余9根采用擴(kuò)大截面法加固的框架柱進(jìn)行分段回彈法試驗及鉆芯法試驗，具體結(jié)果見表4，其中一層柱4×A上段標(biāo)準(zhǔn)差為2.97MPa，下段標(biāo)準(zhǔn)差為1.94MPa，其余試驗框架柱構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)差最高值為5.30MPa。

表4 其余框架柱構(gòu)件對比 MPa

4.2 結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差均大幅度降低，最高標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(shù)據(jù)較為可靠。

5 結(jié)語

（1） 以某框架結(jié)構(gòu)為案例，采用擴(kuò)大截面法加固框架柱，新增混凝土抗壓強度經(jīng)回彈法試驗，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)果，證明數(shù)據(jù)可靠，提出不排除標(biāo)準(zhǔn)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(xù)類似工程項目提供借鑒與參考。