剪压法检测混凝土抗压强度技术研究

焦兴隆

（上海洪栋建设工程检测有限公司，上海 202155）

1 引言

剪压法是一种检测混凝土抗压强度的有效方法，通过剪切工具，用于对混凝土构件的边缘施加压力使混凝土构件的边缘局部损伤破坏，根据破坏剪力值的大小推导出混凝土构件的抗压强度[1]。剪压法操作简单，对构建的损伤小，不受钢筋间距和混凝土碳化情况的限制，不需要测量混凝土的碳化深度，因此，在实际中易于操作和方便检测[2]。现行规范CECS 278—2010《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》不适用于上海机制砂混凝土（以机制砂和碎石为骨料的混凝土）的试验。为了使该测试方法更适合上海地区，本文通过大量实验数据建立了上海地区强度测量曲线。为了验证该强度曲线的适用性，随机选取上海5个在建工程进行对比试验。研究发现剪压法的测强曲线比统一测强曲线平均误差更小。

2 建立测强曲线的试验方案及数据采集

2.1 试样制备

试样制备分为实验室样品制备和现场样品制备。室内样品制备：制备强度等级为C30、C40、C50和C60的混凝土试块，试验龄期分别为2 d、5 d、7 d、14 d和28 d。各强度等级不同龄期的样品数为4组（每组3片，样品量150 mm×150 mm×150 mm）。

2.2 试样检测

对不同龄期的试件进行了室内室外强度试验。首先，采用现场剪压法进行混凝土构件强度试验，室外试验方法按照CECS 278—2010《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》进行，并记录试验数据，室内抗压强度试验按GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行，并记录试验数据。

2.3 抗压强度分析

对不同水灰比的混凝土和不同龄期的混凝土的抗压强度进行实验，试验结果见表1。

表1 混凝土的抗压强度统计表MPa

每组混凝土的抗压强度值取的是3个试块抗压强度试验值的平均值，如图1所示。从图1可以看出随着水灰比的减小，抗压强度的最大标准差逐渐增大；随着龄期的增大，抗压强度的最小标准差在降低，最大标准差在增加，无论龄期多少，水灰比多少，抗压强度大概在20～30 MPa范围内波动。

图1 混凝土抗压强度值及其标准差

不同配合比下混凝土强度随龄期的增加情况如图2所示。从图2可以看出，随着龄期的增长，混凝土的抗压强度也在增长，在14 d左右抗压强度达到最大，随后随着龄期的增长，抗压强度增长变缓，符合一般混凝土抗压强度增长规律。

图2 混凝土强度随龄期变化图

3 上海市虹桥机场扩建工程剪压法测强曲线的建立

3.1 剪压法测强曲线的建立

此次研究从试样准备工作开始到实验数据采集完成经历了一年的时间，通过对所有数据进行整理分析得到图3，得出回归方程拟合的测强曲线为：=1.222Ni+3.453 6（其中，为混凝土强度换算值；Ni为混凝土剪压值），平均相对误差δ=5.25，强度相对标准差er=6.12。

图3 剪压法检测混凝土强度数据散点图

由图3可以看出随着剪力值的增大，抗压强度也在增大，大部分的数据集中分布在剪力值50 kN左右，少量数据分布在剪力值10～40 kN。剪力值和抗压强度之间是正相关的，回归曲线是线性增长的。

3.2 回弹法测强曲线的建立

回弹法检测混凝土的抗压强度所对应的测强曲线的数学模型推定公式：

利用origin绘图软件，得到回弹法测强曲线如图4所示。

图4 回弹法测强曲线

3.3 钻芯法测强曲线的建立

图5 钻芯法测强曲线

3.4 超声回弹综合法测强曲线

超声回弹综合法检测高性能混凝土测强曲线选用数学模型：

式中，Rz为混凝土回弹值；v为混凝土中超声波声速。

利用origin绘图软件，得到超声回弹综合法测强曲线如图6所示。

图6 超声回弹综合法测强曲线

4 上海地区剪压法测强曲线实用性的验证

为了验证此次研究所建立的地区测强曲线的适用性，在上海市内随机选择了5个在建及既有建筑上进行了比对试验，通过在同一混凝土构件上钻芯取芯样和利用剪压法分别检测混凝土的抗压强度，并采用本文建立的地方测强曲线计算混凝土构件的抗压强度，分析结果见表2。

表2 芯样抗压强度值及剪力值一览表

现行规程DB34T 569—2022《剪压法检测混凝土抗压强度技术规程》中的测强曲线为=1.4，现将测得的剪力值分别通过统一测强曲线及上海市地区测强曲线分别计算混凝土构件的抗压强度，计算结果见表3。

表3 统一及地区测强曲线推定混凝土抗压强度值一览表

由以上实测数据对统一曲线和地区测强曲线的平均相对误差进行计算，计算结果见表4。

表4 统一及地区测强曲线推定混凝土抗压强度值平均误差表%

通过以上数据可以看出，5个工程除一个工程两种曲线的平均相对误差相近之外，另外4个工程的地区测强曲线的平均相对误差比统一测强曲线的平均相对误差明显小一些，说明剪压法对应的测强曲线与统一测强曲线相比更加准确，更适用于上海机制砂混凝土强度的测定。

5 结论

通过数据分析，该强度测量曲线符合相关法规对区域强度曲线建立的要求，回归精度高，误差小，适用于上海地区机制砂混凝土抗压强度值的假定。通过实际工程对比试验，强度测量曲线比现有统一强度测量曲线更适合上海地区混凝土抗压强度的假定。该强度测量曲线的建立，不仅改进了上海地区混凝土抗压强度检测方法的使用，还可以更合理、有效地评价工程质量，而且通过对混凝土实体强度检测的研究和应用，可以提高检测工作效率，缩短项目工期，减小破损检测对构建带来的不利影响。