一種直接鉆取芯樣對建筑混凝土材料的密實回彈抗壓強度測試方法

李晨星

摘要：為了提升建筑工程的整體質量，對建筑混凝土材料的強度進行測定，選取多個相同標準的立方體試件，將其分別置于標準養護和同條件養護條件下完成性能測試。采用鉆芯法對結構實體混凝土試件的強度進行測試。該方法可直接在結構試件上鉆取芯樣，在抗壓強度測量過程中，不需要借助其他物理量完成強度的換算，有利于提升試驗結果的可靠性。將試件的等效齡期與成熟度作為主要依據，精準記錄不同齡期下試件的變化情況。

關鍵詞：建筑混凝土材料；抗壓強度；回彈強度；取芯強度

中圖分類號：TU528????????????? 文獻標志碼：A???????? 文章編號：1001-5922（2023）03-0090-04

Research on strength testing of dense rebound through direct drilling of core samples in buildingconcrete materials

Li Chenxing

（Shangluo Vocational and Technical College，Shangluo 726000，China）

Abstract： In order to improve the overall quality of the construction project，the strength of the building concrete material was measured. A number of cube specimens with the same standard were selected to complete the perfor- mance test under the standard and the same condition curing conditions. The strength of structural solid concrete specimens was tested by drilling core method. This method can drill the core sample directly on the structure speci- men. In the process of compressive strength measurement，there is no need to use other physical quantities to com- plete the strength conversion，which is beneficial to improve the reliability of test results. The equivalent age and maturity of specimens were taken as the main basis to accurately record the changes of specimens at different ages. The research can provide some reference for the construction industry.

Keywords： building concrete material；compressive strength；rebound strength；core strength

混凝土材料作為建筑工程的核心材料之一，可直接決定建筑物的使用壽命、工程質量等。若混凝土材料的質量存在問題，可直接影響建筑物的安全性，如何提升建筑物的穩定性成為人們關注的焦點之一。為此，本研究通過強度測試的方式，測定混凝土材料的性能，有利于提高建筑工程的質量。

1 建筑混凝土材料強度檢測

1.1 混凝土材料抗壓性

建筑混凝土材料的抗壓性能為強度檢測的關鍵內容，該混凝土材料的持久性、穩定性與抗壓性有關，為維持建筑混凝土材料的良好性能，首先應保證該材料的抗壓性。在檢測建筑混凝土材料的抗壓性過程中，可采用多種不同類型的檢測方法，不同的檢測方法在效果上存在較大差異。混凝土材料強度檢測方法包括鉆芯法和回彈法。其中強度檢測精度最高的方法為鉆芯法，但是該方法可破壞材料的基本結構。回彈法的檢測效率較高，與鉆芯法相比，檢測精度遜于鉆芯法。在實際檢測過程中，應結合實際情況選擇不同的方法[1-2]。

1.2 混凝土材料密實性

建筑混凝土材料的承重性能取決于該材料的密實性，良好的密實性在一定程度上可提升材料的承載力。若混凝土材料的承載力不符合相關標準，可直接影響建筑的結構穩定性，最嚴重的結果會威脅人們的生命安全。常用的混凝土材料密實性檢測方法包括：彈性波檢測、熱圖無損檢測技術以及電磁波檢測。其中彈性波檢測方法可利用聲波對材料進行檢測，若發現材料存在一定缺陷，可通過聲波的變化進行提示，對聲波的變化情況進行分析，即可確定材料的密實性。熱圖無損檢測技術屬于1種新興技術，該技術可在不改變混凝土結構的基礎上，實現密實性的檢測，該技術具有較高的靈敏度和檢測精度。電磁波檢測方法可直接觀察材料內部結構變化，最終結果以變速、反射等現象呈現，適用于存在嚴重缺陷的混凝土材料[3-4]。

1.3 混凝土成熟度測定

混凝土是由膠凝材料將骨料膠結成整體的工程復合材料的統稱。一般情況下，混凝土指用水泥做膠凝材料，砂石作骨料，與水進行正確比例配合，從而形成水泥混凝土，在土木工程中廣泛運用。混凝土成熟度是指養護時間和等效養護溫度的乘積，用于計算混凝土的早期強度，如果是冬季施工，可以根據混凝土強度來判斷時都應該進行保溫。

2 建筑混凝土材料強度試驗方法

2.1 標準養護試件與同條件養護試件的抗壓強度測定

對混凝土材料進行抗壓強度進行測試時，選取多個相同標準的立方體試件，將其分別置于標準養護和同條件養護條件下完成性能測試。在試驗過程中需要用到的設備為：DYE-2000型液壓數字式壓力試驗機和YA-2000型電液式壓力試驗機。從不同養護齡期中選取一組進行試驗，每組包含3個試件。混凝土材料的抗壓強度計算公式為：

式中：fcu為試件抗壓強度，MPa；F 為試件承受的最大載荷，N；A為試件的受壓面積，mm2。

進行抗壓強度測試時，選取非標準試件的尺寸為100 mm×100 mm×100 mm；標準試件的尺寸為150 mm×150 mm×150 mm。對非標準試件的抗壓強度進行計算時，需要在求得的計算結果的基礎上乘以換算系數0.95。為確定混凝土試件的強度代表值，可采用3種方法進行確定：（1）計算每組試件抗壓強度的平均值，計算結果即為強度的代表值[5-6]。（2）若該組試件抗壓強度的最大值或者最小值超過中間值的15%，即可確定該組試件的中間強度值為代表值。（3）若該組試件抗壓強度的最大值和最小值均超過中間值的15%，該組試件的強度值作廢。

2.2 結構實體混凝土回彈強度與取芯強度的測定

為驗證混凝土材料的強度，采用鉆芯法對結構實體混凝土試件的強度進行測試。該方法可直接在結構試件上鉆取芯樣，在抗壓強度測量過程中，不需要借助其他物理量完成強度的換算，可使試驗結果具有直觀、可靠等特點。通過鉆芯法分別鉆取直徑為100、75、50 mm的試件，在鉆取過程中，需要將芯樣的高徑比控制在1∶1。每個養護齡期均在構件中選取2組芯樣，芯樣的直徑分別為100、75 mm，每組包含3個芯樣[7-8]。等待養護時間達28 d時，從每個構件中選取直徑為50 mm的10個芯樣。芯樣的抗壓強度計算公式為：

式中：fs.c為芯樣的抗壓強度數值，MPa；Fc 為芯樣承受的最大載荷，N；A為芯樣的抗壓的截面面積，mm2。

為確定混凝土芯樣的強度代表值，可采用2種方法進行確定：其一，在檢測構件尺寸適中的情況下，需要保證至少有3個有效芯樣，在檢測構件尺寸較小的情況下，需要保證至少有2個有效芯樣，對單個構件進行強度測試時，需保留全部測定結果，最終選取的抗壓強度代表值為眾多測試結果中的最小值[9-10]。其二，對直徑為50 mm的芯樣進行強度值測定時，由于該直徑芯樣表面含有的混凝土含量較少，可使結果受到一定影響，無法采用極值的方法衡量混凝土的質量，可通過計算10個芯樣強度的算術平均值，求取芯樣的強度代表值[11]。

3 建筑混凝土材料強度試驗結果與分析

3.1 立方體抗壓強度試驗

對混凝土材料的性能進行試驗時，選取2組立方體試件作為試驗樣本，向其中一組試件內加入粉煤灰摻合料，另一組試件中加入粉煤灰和礦渣摻合料。在試驗開始之前，需要保證2組試件均處于同一齡期和相同的強度等級條件下，每組包含3個相同標準的試件。等效齡期分別為7、14、28 d，在該齡期下完成試件抗壓強度數值的測定[12-13]。立方體抗壓強度試驗結果如表1所示；同條件養護立方體試件抗壓強度試驗結果如表2所示。

3.2 標準芯樣抗壓強度與結構回彈強度試驗對混凝土材料的性能進行分析時，采用回彈法和鉆芯法測定2組試件的回彈強度和取芯強度，并按照等效齡期28、60 d完成性能的測定，混凝土材料的回彈強度和取芯強度試驗結果如表3所示[14-15]。（注：F 為摻加粉煤灰組；FS為摻加粉煤灰和礦渣組。）

3.3 非標準芯樣抗壓強度試驗

為驗證非標準芯樣混凝土材料的性能，對小直徑的芯樣進行試驗，在此基礎上，探究該芯樣在結構實體混凝土材料強度檢測中的適用性。試驗開始之前，首先應完成試驗的準備工作，利用相應的方法在混凝土實體構件上鉆取非標準芯樣，非標準芯樣抗壓強度的試驗結果如表4所示[16-17]。

3.4 混凝土材料成熟度試驗

為保證混凝土材料的強度，需要各齡期不同養護條件下測定的成熟度均一致。對該材料的成熟度進行計算時，首先應保證抗壓、回彈以及取芯3種強度對應的齡期均為等效齡期，采用簡單成熟度法完成計算，其公式為：

式中：M 為成熟度，℃·d；Ti為平均溫度，℃。試驗過程中全部強度等級對應的構件均在同一天成型，齡期為7、14、28、60 d的不同強度試件的成熟度依次分別為：146.5、276.3、562.1、1143.7。

通過將試件置于不同養護條件下進行試驗，即可獲取混凝土材料的強度檢測結果。標準養護條件下混凝土材料強度的測試，可利用標準制作方法對標準條件下的試件強度進行計算。該材料的取芯強度可通過鉆芯法鉆取標準的芯樣實現強度的測定。但是在實際測試中，混凝土材料易受外界環境、施工等因素的影響，可使混凝土材料的強度性能與實際結果之間存在較大差異。將混凝土試件置于同條件養護環境中，可使各試件的取芯強度基本一致。由此可表明，等效齡期的增幅一致，可將同條件養護環境中試件作為混凝土強度的代表。

4 結語

建筑混凝土材料的承重能力和質量可取決于該材料的基本性能，良好的密實性和抗壓性能在一定程度上可提升材料的承載力。為對建筑混凝土材料的強度進行測定，選取多個相同標準的立方體試件，將其分別置于標準養護和同條件養護條件下完成性能測試，將試件的等效齡期與成熟度作為主要依據，并結合多個性能試驗，精準記錄不同齡期下試件的變化情況。通過對建筑混凝土材料進行強度測定，有利于延長建筑物的使用壽命。

【參考文獻】

[1] 宣衛紅，楊果，陳育志.摻再生塑料顆粒自密實混凝土的動態力學性能研究[J].水利水電技術，2019（11）：160-165.

[2] 栗浩洋，姚強，華天波，等.基于PFC3D的無砂混凝土強度及損傷模式[J].長江科學院院報，2019（6）：127-132.

[3] 羅維剛，鈔鑫，盧國文，等.聚丙烯纖維改性聚合物透水混凝土路面路用性能試驗[J].建筑科學與工程學報，2018（6）：118-126.

[4] 馬士賓，高建強，徐文斌，等.聚丙烯纖維混凝土-瀝青混凝土復合切口梁彎曲韌性研究[J].硅酸鹽通報，2018（4）：1423-1429.

[5] 王洋.基于水工混凝土抗壓強度影響因素研究[J].黑龍江水利科技，2020（5）：11-14.

[6] 趙喜云，吳建華.氯鹽干濕循環作用下混凝土力學性能與孔結構變化研究[J].水利水電技術，2020（4）：220-226.

[7] 胡良明，朱軍福，賈欣，等.塑性混凝土三軸受壓本構關系試驗研究[J].中國農村水利水電，2020（1）：136-141.

[8] 鄭洲，劉建鵬，徐帆，等.尺寸效應對面板混凝土動態力學性能影響的試驗研究[J].陜西水利，2020（1）：16-19.

[9] 范鄒升威.土木建筑材料中的高性能混凝土材料性能分析[J].粘接，2022，49（2）：125-128.

[10] 蘇晶，羅澤權.工程結構實體混凝土強度測試的準確性研究[J].廣西水利水電，2022（6）：11-14.

[11] 沈永強，侍華峰.混凝土抗拉強度測試方法的對比與分析[J].低溫建筑技術，2022（12）：83-87.

[12] 戴蕾，馬捷，王永海.混凝土立方體抗壓強度檢測能力驗證結果分析[J].混凝土，2022（12）：189-192.

[13] 莊金平，陳劍星，蔡雪峰，等.自然養護條件下各齡期混凝土抗壓性能研究[J].混凝土，2020（8）：151-155.

[14] 陳鵬.高性能混凝土耐久性分析[J].房地產世界，2022（24）：140-142.

[15] 李霖霖，王宇，李輝.鋼渣泡沫混凝土的制備及抗壓強度計算方法[J].新型建筑材料，2022（12）：135-139.

[16] 施云，朱浩，蔣連接.混凝土強度對預應力混凝土柱復位性能影響[J].低溫建筑技術，2021（12）：58-62.

[17] 王小東，張啟志，徐健.高強箍筋約束高強混凝土柱軸壓性能[J].現代應用物理，2021（4）：144-150.

[18] 陳駿.公路施工中混凝土的強度試驗研究[J].黑龍江交通科技.2021（12）：203-204.

[19] 楊新福.公路工程施工過程中混凝土強度試驗分析[J].居舍，2020（17）：26-27.

[20] 安元明.公路施工中混凝土的強度試驗分析[J].人民交通，2019（4）：69-71.