邵 珊，洪 波，時(shí)光明

（1.廣州市建筑材料工業(yè)研究所有限公司，廣州 510663；2.廣東省材料與構(gòu)件防火檢測技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510663）

鉆芯法檢測結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度是最能直接反映混凝土建筑結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量的方法，并且也被認(rèn)為是最直觀和較為準(zhǔn)確的方法［1－2］。然而混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度的高低在試驗(yàn)中受諸多因素影響，主要是混凝土芯樣鋸切加工成形時(shí)，由于受到振動(dòng)、夾持不緊、偏斜等因素的影響，芯樣端面的不平整度及不垂直度常常不能滿足試驗(yàn)要求，芯樣的幾何形狀偏差會造成芯樣在抗壓試驗(yàn)中產(chǎn)生局壓、軸壓力偏心、受壓截面變小等情況，這些都會直接影響到芯樣抗壓試驗(yàn)的抗壓強(qiáng)度。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)CECS 03：2007《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》，對于切割后的混凝土芯樣宜采取在磨平機(jī)上磨平端面的處理方法，也可采取環(huán)氧膠泥或聚合物水泥砂漿補(bǔ)平芯樣端面［3］。采用磨平機(jī)對芯樣端面進(jìn)行磨平處理，有時(shí)不一定能滿足芯樣端面的不平整度在100mm長度內(nèi)小于0.1mm的要求，芯樣在不同的端面平整度時(shí)，極限強(qiáng)度差值是比較明顯的。采用補(bǔ)平法的缺點(diǎn)是檢測周期長，有時(shí)工期短，無法滿足委托方要求。而且補(bǔ)平法加工芯樣，做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，芯樣端面受力仍有不均勻現(xiàn)象，對基體的抗壓強(qiáng)度有一定影響。

針對目前混凝土芯樣抗壓試驗(yàn)中容易產(chǎn)生的上述種種問題，該文提出采用砂盒法用于芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對其作用原理作出論述，同時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，并與補(bǔ)平法及磨平法的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，研究其在混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度檢測中的可行性。

1 砂盒法作用原理

樁基試驗(yàn)時(shí)一般在千斤頂與試樁帽之間用砂層補(bǔ)平、托梁面與主梁底間用砂找平，從此類試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)看出，砂粒的抗壓強(qiáng)度極高，在周圍有約束的情況下，能承受非常大的平面壓力亦不會壓碎，并且能很好地發(fā)揮其傳力的作用。鑒于砂具有良好的找平和傳力作用，該文將其應(yīng)用于混凝土芯樣的找平。鋼車制用以盛砂的兩個(gè)盒子，砂盒的孔徑稍比芯樣直徑大些（見圖1），先將砂填入砂盒內(nèi)，然后將鋸切后的芯樣放置于兩砂盒的中間（見圖2），然后置于壓力機(jī)上進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。作為傳遞軸壓力的砂，一般采用中細(xì)砂，砂的含水率適中，能用手揸成砂團(tuán)為宜。

砂盒的作用在于把試驗(yàn)機(jī)的軸壓力P均勻作用在芯樣的兩個(gè)端面上，使芯樣的兩個(gè)端面在雖然有些不平整或傾斜的狀態(tài)下，仍然能受到軸壓力P的均勻垂直作用。其作用原理是利用砂盒內(nèi)砂粒的空隙在壓力作用下的擠壓，砂粒在盒內(nèi)向芯樣端面稍低處產(chǎn)生相對移動(dòng)，由于砂盒周邊對砂粒的約束，砂粒不可能從盒內(nèi)擠出而向疏松不密處移動(dòng)擠壓，填補(bǔ)了芯樣端面與砂盒內(nèi)端面之間的空隙和較疏松的砂層位置，砂墊層在不斷的填補(bǔ)和不斷的擠壓，使砂盒內(nèi)的砂層密實(shí)均勻，壓力自動(dòng)調(diào)整至均衡狀態(tài)，即在芯樣端面上每一點(diǎn)的位置的壓力p處于均等狀態(tài)，且由于芯樣底端的反力R作用而使作用在芯樣內(nèi)的軸壓力N垂直于芯樣的水平截面上（見圖2）。

從上述分析，采用砂盒的作用原理進(jìn)行混凝土芯樣抗壓試驗(yàn)，能使軸壓力均勻分布在芯樣的兩端面上，就算芯樣端面在不平整或有不平行的狀態(tài)下，軸壓力始終能均勻垂直作用在芯樣上，從而降低了芯樣在抗壓試驗(yàn)中，由于芯樣端面不平整或不平行而產(chǎn)生局壓破壞的影響，從而能獲得芯樣比較真實(shí)的抗壓強(qiáng)度結(jié)果。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)材料及儀器設(shè)備

2.1.1 試驗(yàn)材料

混凝土芯樣試件，直徑82mm；自來水；砂；補(bǔ)平材料，聚合物水泥砂漿。

2.1.2 儀器設(shè)備壓力試驗(yàn)機(jī)，精度1級；數(shù)顯卡尺，分度值0.02mm；芯樣切割機(jī)；磨平機(jī)；砂盒（自制加工），內(nèi)徑85mm，外徑95mm。

2.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)CECS 03∶2007《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》，分別在5個(gè)不同構(gòu)件部位鉆取芯樣，每個(gè)相同構(gòu)件部位鉆取3組共15組芯樣進(jìn)行試驗(yàn)，并按照此技術(shù)規(guī)程切割加工成高徑比為1∶1的芯樣試件。取兩個(gè)構(gòu)件部位的6組芯樣試件分別用于研究砂的含水率和砂的細(xì)度模數(shù)兩個(gè)影響因素，從而確定砂盒法用砂和水的最佳配比。另外3個(gè)構(gòu)件部位的9組芯樣試件分別采用砂盒法、補(bǔ)平法和磨平法3種端面處理方法后進(jìn)行試驗(yàn)，對這3種端面處理方法的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對和討論。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 砂的含水率對砂盒法用于芯樣抗壓強(qiáng)度的影響

取一個(gè)構(gòu)件部位的三組芯樣，采用細(xì)度模數(shù)為2.6的中砂，分別配置3%、6%和9%含水率的砂進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

從表1的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用不同含水率的砂進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，抗壓強(qiáng)度結(jié)果差別很小，3組結(jié)果偏差在1%以內(nèi)，所以當(dāng)砂的細(xì)度模數(shù)相同時(shí)，砂的含水率對混凝土芯樣抗壓試件的抗壓強(qiáng)度影響并不大。因此在用砂盒法進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度的實(shí)際試驗(yàn)操作過程中，只需砂的含水率適中，能用手揸成砂團(tuán)為宜。

表1 砂盒法采用不同含水率的砂的試驗(yàn)結(jié)果

3.2 砂的細(xì)度模數(shù)對砂盒法用于芯樣抗壓強(qiáng)度的影響

另取一個(gè)構(gòu)件部位的三組芯樣，分別采用細(xì)度模數(shù)為1.9、2.3和2.6的中砂進(jìn)行試驗(yàn)，含水率控制在6%，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可以明顯看出，采用細(xì)度模數(shù)為1.9的細(xì)砂進(jìn)行試驗(yàn)，芯樣試件的抗壓強(qiáng)度低于采用中砂的芯樣試件，而采用細(xì)度模數(shù)為2.3和2.6的中砂，芯樣試件的抗壓強(qiáng)度結(jié)果比較相近，由此可以說明采用砂盒法時(shí)，使用中砂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)于采用細(xì)砂，這應(yīng)該是由于細(xì)砂粒徑過小，砂粒過細(xì)，砂的表面積較大，粘結(jié)性較差，在進(jìn)行砂盒法試驗(yàn)時(shí)，不能很好的起到對芯樣端面進(jìn)行矯平的作用，砂子傳力不均勻，而且細(xì)砂沒有中砂抗壓強(qiáng)度高，從而導(dǎo)致采細(xì)砂的試驗(yàn)結(jié)果比中砂低。因此在用砂盒法進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選用中砂進(jìn)行試驗(yàn)。

表2 砂盒法采用不同細(xì)度模數(shù)的砂的試驗(yàn)結(jié)果

3.3 采用三種端面處理方法的試驗(yàn)結(jié)果比對

將剩余三個(gè)構(gòu)件部位的九組芯樣分別采用砂盒法、磨平法、補(bǔ)平法進(jìn)行端面處理，制成三組對比試驗(yàn)芯樣試件，然后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 采用不同端面處理方法的試驗(yàn)結(jié)果

由表3的結(jié)果表明，砂盒法與磨平法進(jìn)行端面處理后的芯樣，抗壓強(qiáng)度結(jié)果比較接近，而補(bǔ)平法進(jìn)行端面處理后，芯樣的抗壓強(qiáng)度比采用砂盒法以及磨平法的芯樣低了一個(gè)強(qiáng)度等級，有些強(qiáng)度結(jié)果甚至相差7MPa、8MPa。對于鋸切后芯樣的處理方法，CECS 03∶2007《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》規(guī)定“對于鋸切后的芯樣應(yīng)進(jìn)行端面處理，宜采取在磨平機(jī)上磨平端面的處理方法，也可采取環(huán)氧膠泥或聚合物水泥砂漿補(bǔ)平；抗壓強(qiáng)度低于40MPa的芯樣時(shí)間，可采用水泥凈漿或聚合物水泥砂漿補(bǔ)平”，從文字表達(dá)上可以看出，該規(guī)程表示在條件許可時(shí)首先應(yīng)采用磨平法進(jìn)行端面處理，在一定條件下也可以采用補(bǔ)平法。山東省建科院成勃等人研究了端面補(bǔ)平材料對芯樣抗壓強(qiáng)度的影響，他們發(fā)現(xiàn)磨平法加工的芯樣進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)，芯樣端面受力均勻，能反應(yīng)芯樣的實(shí)際抗壓強(qiáng)度；而補(bǔ)平法加工的芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，芯樣端面有受力不均勻現(xiàn)象，從而影響抗壓強(qiáng)度結(jié)果［4］。上海市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心的徐勤等人也研究了端面處理對鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度的影響，他們研究發(fā)現(xiàn)機(jī)械磨平的抗壓強(qiáng)度與同條件養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)混凝土立方體試塊最為接近，而采用硫磺補(bǔ)平的芯樣抗壓強(qiáng)度則比磨平法偏低5%～9%［5］。由此可見，在實(shí)際檢測過程中，按照CECS 03：2007規(guī)程，對芯樣加工的處理方法應(yīng)采用磨平法為宜，這與這次對比試驗(yàn)結(jié)果相吻合。同時(shí)從三種端面處理方法的試驗(yàn)結(jié)果也可以充分說明砂盒法試驗(yàn)的可行性以及其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，雖然與磨平法的試驗(yàn)結(jié)果有一點(diǎn)偏差，但是對整體試驗(yàn)結(jié)果的判定沒有太大影響。

4 結(jié) 論

a.采用砂盒法對混凝土芯樣端面進(jìn)行處理時(shí)，砂的細(xì)度模數(shù)是主要影響因素，含水率對試驗(yàn)結(jié)果影響不大，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用中砂，含水率適中，能用手揸成砂團(tuán)為宜。

b.砂盒法處理混凝土芯樣端面后的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果與磨平法比較接近，可靠性和準(zhǔn)確性較高。補(bǔ)平法處理芯樣端面的試驗(yàn)結(jié)果則比磨平法和砂盒法偏低。

［1］ 陳建偉，胡壽康，佟曉軍，等.鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度影響因素試驗(yàn)分析［J］.河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，27（3）：141－144.

［2］ 關(guān)慧華.探討鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度中應(yīng)注意的問題及建議［J］.廣東建材，2008，11：85－86.

［3］ CECS 03：2007，鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程［S］.中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會標(biāo)準(zhǔn)，2007.

［4］ 成 勃，王瑞元，谷風(fēng)明.端面補(bǔ)平材料對芯樣抗壓強(qiáng)度影響的分析［J］.工程質(zhì)量，2007，12（A）：47－50.

［5］ 徐 勤，唐晨浩，王 驊.端面處理對鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度的影響［J］.無損檢測，2007，30（10）：732－733，737.