剪压法、后锚固法检测山砂混凝土测强曲线的分析研究

代志颖 张广栋 柏光山

贵州省建材产品质量检验检测院 贵州省贵阳市 550014

摘 要：本文主要以混凝土检测技术中的剪压法和后锚固法为研究对象。在剪压法和后锚固法的基本原理、主要参数、试验步骤的基础上，通过试验分别建立了剪压法和后锚固法的地区测强曲线。对试验数据进行分析，研究不同龄期对检测的影响，同时对比地区测强曲线与统一曲线，得到地区测强曲线的优势。

关键词：混凝土强度；剪压法；后锚固法；地区测强曲线；山砂混凝土

0 引 言

随着经济社会的高速发展和大规模基础建设的推行，土木工程行业已经来到了一个新的高度，因此土木工程施工中的各种技术也越发成熟，而混凝土作为土木工程中的基础材料，它的应用也日益广泛^[1]。自19世纪20年代被发明以来,混凝土已经有近200年的历史，它不仅拥有悠久的历史，也是依然在蓬勃发展的现代土木工程材料。对于混凝土结构而言，其中混凝土的质量直接影响着整个建筑工程的安全性能，也关系着人们的生命和财产安全。近些年，世界各地频频发生工程事故，而其中有部分是由于其混凝土质量问题而导致的。因此，加强对混凝土质量的监管，完善相应的检测能力，保证混凝土的质量，已经成为建筑工程管理中的重要环节。在对混凝土进行质量控制时，选用正确且合理的检测方法是非常重要的，而在实际检测过程中，还需要根据工程现场的情况，按照相关标准要求，并结合需使用的检测设备，在充分考虑到安全性和经济性等各种因素后，选择最合理、安全、经济、高效的检测方法。可见，混凝土质量的检测已成为当今建筑工程技术领域的一个重要课题^[2]。

1 研究方案

本文采用的山砂碎石采自贵阳地区，贵阳地区是西南典型喀斯特地貌山区，具有一定的代表性。通过前期对山砂混凝土的生产企业、施工单位、检测机构的调研，了解山砂混凝土的发展现状、山砂混凝土强度现场检测方法使用情况。之后针对不同强度和龄期的山砂混凝土，分别采用后锚固法、剪压法和预制混凝土试块的方法进行检测，对于后锚固法、剪压法均采用直接浇筑混凝土柱体的试件，同时取同批混凝土成型和养护后进行抗压强度试验。将后锚固法和剪压法的检测数据分别与混凝土试件的抗压强度值进行对比，建立两种方法检测值与抗压强度推定值的数学关系式，可以分别得到两种检测方法的测强曲线。

2 地区测强曲线的制定

根据标准规范要求和试验方案，共制备了9个不同强度等级的混凝土试件，混凝土强度等级分别是C10、C20、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60；每个强度等级按照标准要求制备相应的检测构件和标准试块。

在28d、60d、180d、365d四个龄期时对混凝土构件进行剪压力检测和后锚固力检测，并对同批成型的混凝土抗压试件进行抗压强度检测，建立剪压力与混凝土抗压强度值的数学对应关系和后锚固拔出力与混凝土抗压强度值的数学对应关系。

按照CECS278：2010《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》中的方法将所得144组数据绘制散点图并进行回归分析处理（图1），得到数学关系方程式Y=1.5485x+2.0448，相关系数r=0.9859。

图1 剪压法测强曲线

按照JGJ/T208-2010 《后锚固法检测混凝土抗压强度技术规程》附录A中的方法将所得216组数据绘制散点图并进行回归分析处理（图2），得到数学关系方程式Y=1.8068x+4.9434。通过计算，该回归方程的平均相对误差δ=5.105%，相对标准差er=6.8%，满足JGJ/T208-2010《后锚固法检测混凝土抗压强度技术规程》附录A中对地区测强曲线的要求，表明小组制定的数学方程式更适合山砂混凝土的特性。

图2 后锚固法测强曲线

3 不同龄期对检测的影响

在混凝土检测中，回弹法和超声—回弹综合法的相应标准和规程里面都对适用龄期有着具体的规定。根据《剪压法技术规程》（CECS278：2010）和《后锚固法技术规程》（JGJ/T208-2010）中的描述，建立地区测强曲线时只要求设计不同强度等级的混凝土，但并未对检测龄期（不少于28天）提出要求。那么，采用同一检测方法在不同龄期时得到的检测数据是否相近，龄期对两种检测方法又有什么影响，本课题分别在28d、60d、180d和365d对试件进行了检测，并针对不同龄期分别进行回归分析，计算其相关系数、平均相对误差和相对标准差。

图3 剪压力与混凝土强度的关系

图4 剪压力与龄期的关系

由图3可看出，28d的曲线线性最好，365d的曲线在C45强度时剪压力偏小，该变化可能来自于试件成型时边缘出现空鼓和表面不平整，或者进行检测时操作有误差所致，但并不影响曲线的整体性。由图4可以看出，C10～C40的剪压力随龄期的增长而增长，C40以上的剪压力基本不受龄期变化的影响。

图5 拔出力与混凝土强度的关系

图6 拔出力与龄期的关系

由图5可见，60d和28d的曲线在C45强度时拔出力偏小，其原因可能是拔出试验所用的高强胶粘剂的固化不完全，或是试件的差异性导致，但并不影响曲线的整体性，而365d的曲线线性最好。由图6可以看出，与剪压力的变化相反，C10～C30的拔出力随龄期的变化并不明显，C40以上的拔出力随着龄期的增长而增长。

通过对两种检测方法得到的数据按照龄期的不同分别进行曲线拟合，再计算其相应的相关系数、平均相对误差和相对标准差，得到表1、表2如下：

表1 剪压法测强曲线回归分析结果

表2 后锚固法测强曲线回归分析结果

由表1、表2可知，剪压法中28d的线性最好，后锚固法中365d的线性最好，因此，在进行龄期短的检验时，可选用剪压法，而龄期较长时，可选用后锚固法。同时，对比两种方法的相关系数、平均相对误差和相对标准差，剪压法的相关数据均优于后锚固法，剪压法得到的数据更精确，而在现场检测中，后锚固法的操作比剪压法更为方便。因此，现场检测时可以根据现场情况选择更为合适的方法进行检测。

4 地区测强曲线对比统一测强曲线

地区曲线是针对某地区特点而制定的一条曲线，而统一曲线，顾名思义则是全国统一的曲线，那么，本课题研究的地区曲线对比统一曲线有哪些优势呢？

在《剪压法技术规程》（CECS278：2010）中规定的统一曲线为fccu，i=1.4Ni，相关系数为0.91，若使用该曲线代入本课题试验数据后计算其平均相对误差为17.9%，相对标准差为19.5%。而本课题中得到的剪压法地区曲线为fccu，i=1.55Ni+2.02，相关系数为0.98，平均相对误差为3.4%，相对标准差为4.6%。可见，地区曲线远远优于统一曲线，其原因是统一曲线是根据安徽、重庆、深圳、陕西、黑龙江等地的试验结果拟合而成的，这些地方的混凝土存在着很大的差异，从混凝土的原材料和生产工艺上就有很大的不同，而且各地在检测时的温湿度等环境条件也大不相同，因此，该方法的全国统一曲线适用度并不高。而本课题研究的地区曲线是根据贵州地区混凝土主要以山砂为主要原材料，在原材料和生产工艺上相对稳定，生产出来的混凝土也更具有地方性，因此得到的曲线自然更适用于贵州省，更具有地区代表性，使用该方法推算混凝土强度时，更具有实用价值。

在《后锚固法技术规程》（JGJ/T208-2010）中，已明确给出统一曲线为fccu，i=2.1667Pi+1.8288，相关系数为0.909，平均相对误差为10.84%，相对标准差为13.21%，且在进行地区测强曲线制定时平均相对误差为±12%，相对标准差不应大于15%。本课题得出的后锚固法地区测强曲线为fccu，i=1.81Pi+4.94，相关系数为0.976，平均相对误差为5.10%，相对标准差为6.81%，完全满足《后锚固法技术规程》（JGJ/T208-2010）中的要求，而且优于全国统一曲线，能更好的适用于贵州地区山砂混凝土的强度推算，更具有实用性。

5 小结

本文通过对不同龄期和不同混凝土强度等级时，剪压力、拔出力的变化曲线，得到了如下结论：在不同龄期时，剪压力、拔出力和混凝土强度等级均呈良好的线性关系，且线性良好，龄期对线性影响不大。在C10～C40级混凝土时，剪压力随龄期的增加而增加，拔出力随龄期的增加基本不变；在C40～C60级混凝土时，剪压力随龄期的增加基本无变化，而拔出力随龄期的增加而增加。

将地区测强曲线与统一测强曲线对比，发现剪压法和后锚固法的地区测强曲线的误差均优于统一测强曲线，分析其原因主要是因为统一曲线的数据取自全国各地，而混凝土从原材料到生产工艺上各地都存在着较大的区别，生产出的混凝土也存在很大的差异，由此得到的统一测强曲线就会存在较大的误差，而地区测强曲线的数据源于本地，混凝土质量相对更稳定，推算出的地区测强曲线自然会误差小，更适合本地区，更具有实用价值。

参 考 文 献：

[1]李海龙.混凝土材料强度检测方法的探析[J].建材与装饰，2017(4):194.

[2]宋雪琳,解咏平,柳丽霞.抗拉法检测混凝土强度[J].混凝土,2009(07):113-116.

[3]罗勤.关于混凝土强度检测方法的探讨[J].建筑结构,2010,40(S2):569-571.

[4]樊强.混凝土强度检测方法的比较[J].山西建筑，2009，35(20):51-52.

[5]CECS278：2010，剪压法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[6]JGJ/T 208-2010，后锚固法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[7]张广栋,彭仕永.关于剪压法检测山砂混凝土抗压强度测强曲线的研究[J].砖瓦,2017(12):20-21.

[8]柏光山,王迪,张广栋,于毅.贵州省后锚固法检测混凝土抗压强度测强曲线的研究[J].砖瓦,2019(04):26-28.