專利名稱：微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)澆及預(yù)制構(gòu)件的混凝土直接抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的方法。特別適用于檢測(cè)強(qiáng)度范圍在30MPa-100MPa的現(xiàn)代高強(qiáng)高性能混凝土，這種混凝土因?yàn)樗z比較低，結(jié)構(gòu)密實(shí)，均質(zhì)性比較好，而且所用骨料最大粒徑一般不大于31.5mm。
混凝土是一種重要的建筑結(jié)構(gòu)材料，在建筑施工和建筑物使用期間，混凝土實(shí)際強(qiáng)度對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要，因而在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)對(duì)于了解混凝土結(jié)構(gòu)的真實(shí)強(qiáng)度十分必要，尤其對(duì)混凝土質(zhì)量有懷疑時(shí)。目前，現(xiàn)場(chǎng)直接檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度主要有取芯法和拔出法。取芯法規(guī)定的最小芯樣直徑為70mm，一般要求100mm以上，這種方法由于芯樣尺寸很大，鉆取困難，需要事先將取芯機(jī)用膨脹螺栓固定在混凝土結(jié)構(gòu)上，芯樣試件需要切割和磨平，加工比較復(fù)雜，而且由于鉆孔直徑和深度大，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度損害大，因而重點(diǎn)工程、薄壁結(jié)構(gòu)、鋼筋密集結(jié)構(gòu)等都不便用這種方法檢測(cè)；另外，這種方法檢測(cè)結(jié)果離散大，數(shù)據(jù)少，準(zhǔn)確性差；并且這種檢測(cè)法是用大芯樣試件強(qiáng)度值直接代表混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，無法與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工控制通用的強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)應(yīng)比較。而拔出法由于操作復(fù)雜且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不是很好，因而應(yīng)用也很少。
本發(fā)明的目的是提供一種微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，該方法取樣微小，基本不影響混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，簡(jiǎn)單易行，數(shù)據(jù)可靠，便于推廣應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案這種微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，主要包括以下幾個(gè)步驟(1)劃定測(cè)區(qū)在混凝土所測(cè)部位劃定1-3個(gè)測(cè)區(qū)；(2)鉆取芯樣在每個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)不同位置用小型取芯機(jī)鉆取有效微小芯樣10個(gè)，芯樣標(biāo)準(zhǔn)直徑(d)15-30mm，芯樣高度(h)1-2倍d；(3)加工試件用小型磨平機(jī)對(duì)鉆取的芯樣斷面進(jìn)行加工，使斷面平整，并使斷面與軸線垂直；(4)抗壓試驗(yàn)將加工合格的芯樣試件放在普通壓力試驗(yàn)機(jī)上，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)出試件極限破壞壓力，計(jì)算試件的抗壓強(qiáng)度；(5)計(jì)算混凝土抗壓強(qiáng)度代表值先求出每個(gè)測(cè)區(qū)芯樣試件抗壓強(qiáng)度平均值，將求得的微小芯樣抗壓強(qiáng)度平均值代入微小芯樣平均抗壓強(qiáng)度與混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)芳的關(guān)系式，計(jì)算每個(gè)測(cè)區(qū)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值，再將不同測(cè)區(qū)的混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值求平均，得到所測(cè)部位混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值，所述的關(guān)系式可以是，拋物線關(guān)系fcu.j=A+B(fcor.j)m+C(fcor.j)m2；式中A=-3.0±5.0；B=1.61±5.00；C=-0.005±0.01，也可以是直線關(guān)系；fcu.j=A′+B′(fcor.j)m，式中，A′=16.37±5；B′=0.95±0.2；或者是對(duì)數(shù)關(guān)系，fcu.j=A″+B″ln(fcor.j)m，式中，A″=-153.82±20；B″=56.49±10；或者是冪函數(shù)關(guān)系，fcu.j=A_，(fcor.j)mB_，式中，A_=2.63±0.5；B_=0.82±0.2其中(fcorj)m測(cè)區(qū)內(nèi)芯樣平均抗壓強(qiáng)度值fcuj混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值A(chǔ)、A′、A″、A″、B、B′、B″、B″以及C均為回歸系數(shù)。
本發(fā)明中無效芯樣是指①鉆取的芯樣內(nèi)有貫穿整個(gè)芯樣斷面的大石子，②芯樣表面有明顯裂縫或坑窩等外觀缺陷，③芯樣尺寸不符合要求。
每個(gè)微小芯樣試件抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算fcor.i=4Fi/πdi2其中Fi測(cè)區(qū)內(nèi)第i個(gè)微小芯樣抗壓試驗(yàn)的破壞荷載fcor.i測(cè)區(qū)內(nèi)第i個(gè)微小芯樣的抗壓強(qiáng)度值di測(cè)區(qū)內(nèi)第i個(gè)微小芯樣的平均直徑測(cè)區(qū)微小芯樣試件平均抗壓強(qiáng)度計(jì)算方法為去掉最大值和最小值，取剩余8個(gè)試件抗壓強(qiáng)度的算數(shù)平均值(fcor.j)m=(∑fcor.i-fcor.max-fcor.min)/8A、B、C等系數(shù)值的確定方法是先選定取芯機(jī)的鉆頭尺寸取具有代表性的混凝土配比若干(數(shù)量以滿足地區(qū)所用混凝土代表性和回歸分析要求確定)，對(duì)每個(gè)配比，在室內(nèi)拌制150mm×150mm×150mm的立方體試件6塊，分別標(biāo)養(yǎng)至28天，用其中三塊試件測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，另三塊用于鉆取10個(gè)有效微小芯樣，測(cè)試微小芯樣試件的抗壓強(qiáng)度，然后對(duì)不同配比混凝土試塊的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度值和芯樣平均抗壓強(qiáng)度值進(jìn)行回歸分析，求出A、B、C等系數(shù)值，要求相關(guān)系數(shù)應(yīng)在95％以上。
所測(cè)部位只能劃定一個(gè)測(cè)區(qū)時(shí)，則取測(cè)區(qū)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值為所測(cè)部位混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值；若所測(cè)部位只能劃定二個(gè)測(cè)區(qū)，以兩個(gè)測(cè)區(qū)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值的平均值為所測(cè)部位混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值，在對(duì)三個(gè)測(cè)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值求平均時(shí)，首先比較三個(gè)測(cè)區(qū)強(qiáng)度數(shù)值的差值，要求其中最大值或最小值與中間值的差率小于15％，否則取三個(gè)數(shù)值中的中間值為所測(cè)部位標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值。
本發(fā)明中，測(cè)區(qū)布置和鉆芯點(diǎn)位置應(yīng)盡量避開鋼筋，必要時(shí)可借助鋼筋位置探測(cè)儀確定混凝土中鋼筋位置。本發(fā)明宜用于C30以上的混凝土，若混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C30，因取芯及芯樣加工過程中對(duì)小芯樣試件的損傷程度相對(duì)較大，由此換算出的混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度離散性大，準(zhǔn)確度差；另外，用微小芯樣法檢測(cè)粗骨料粒徑大于31.5mm的混凝土，有效芯樣制備成功率低，抗壓強(qiáng)度結(jié)果離散大，因而不適用。
鉆取芯樣時(shí)，先將取芯機(jī)傾斜一定角度，在混凝土表面鉆成一月牙形，再逐漸恢復(fù)垂直加壓，待鉆到預(yù)定深度后，在保持鉆機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，小心將鉆頭提升到混凝土表面，然后停水、停電，用薄鐵件輕磕芯樣，使其從底部折斷，然后取出微小芯樣。
試件加工時(shí)，用磨平機(jī)對(duì)芯樣兩端磨平，磨平得到的合格芯樣試件應(yīng)達(dá)到芯樣試件平均直徑與標(biāo)稱直徑的偏差不大于0.4mm，芯樣試件的高度最大控制偏差為0.05d，斷面的不平整度不超過0.02mm，試件斷面與軸線的不垂直度不超過2°，試件表面外露骨料面積最大比例不大于20％。
試件抗壓試驗(yàn)時(shí)，試件的濕度與被測(cè)混凝土的實(shí)際濕度要基本一致，將試件準(zhǔn)確置于壓力機(jī)下承壓板中心，連續(xù)均勻地加載，加荷速度為160-250N/S，具體試驗(yàn)方法按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法)中規(guī)定進(jìn)行。
本發(fā)明中提到的所用設(shè)備均可從市場(chǎng)購(gòu)買微小芯樣取芯機(jī)可采用巖石鉆孔機(jī)，只需改變鉆頭尺寸，同樣磨平機(jī)也可以使用已有設(shè)備。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)①由于微小芯樣直徑很小，與現(xiàn)行的大芯樣鉆芯法相比，特別易于在結(jié)構(gòu)上鉆取，且對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的損害很?。虎谖⑿⌒緲臃ǖ男緲蛹庸ひ埠苋菀?，不用鋸切，可直接用磨平機(jī)磨平，整個(gè)過程操作簡(jiǎn)便易于掌握。③微小芯樣法直接從混凝土結(jié)構(gòu)中鉆取試件進(jìn)行抗壓檢測(cè)，可直接反映混凝土的實(shí)際強(qiáng)度情況，保留了大芯樣取芯法直接檢測(cè)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。④微小芯樣法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度由于取樣量相對(duì)較多，代表性強(qiáng)，而且微小芯樣試件的抗壓強(qiáng)度離散性也小于大芯樣試件，因而檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性好，置信可靠度高。⑤微小芯樣法利用事先確定的關(guān)系式換算混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度值，與混凝土工程設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工驗(yàn)收強(qiáng)度統(tǒng)一起來，即都是對(duì)應(yīng)150×150×150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，因而具有很好的可比性，便于質(zhì)檢應(yīng)用。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實(shí)施例選用取芯機(jī)外形尺寸為350mm×150mm×90mm，鉆頭內(nèi)徑19mm，外徑24mm，長(zhǎng)度150mm，轉(zhuǎn)速2010r/min?？刂菩緲釉嚰睆?9.0+0.04mm，芯樣試件高度28.5±1.0mm。
在北京地區(qū)，取代表性的不同水泥、砂、石、摻合料、外加劑若干，按不同原材料、不同配合比設(shè)計(jì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土配比75個(gè)，分別留置150×150×150mm立方體試件至少六塊，標(biāo)養(yǎng)至28d，由其中三塊測(cè)得該配比混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度fcu，在另外三組試件上隨機(jī)鉆取10個(gè)有效微小芯樣，測(cè)出芯樣抗壓強(qiáng)度平均值(fcor.j)m，將不同配比混凝土的fcu與(fcor.j)m按拋物線關(guān)系式回歸，計(jì)算出A、B、C系數(shù)值分別為-3.07、1.61和-0.005，回歸相關(guān)系數(shù)r為98.8％，大于95％，從而fcu，j與(fcor，j)m的換算公式確定為fcu，j=-3.07+1.61×(fcor，j)m-0.005(fcor，j)m2(1)為了使用方便，也可將式1制成相應(yīng)圖表(見

圖1)，即根據(jù)(fcor.j)m值可直接從圖表中查到fcu.j值。
檢測(cè)應(yīng)用Ⅰ．設(shè)計(jì)混凝土C80強(qiáng)度等級(jí)的混凝土配合比，取同盤拌制的標(biāo)養(yǎng)28d立方體抗壓混凝土試塊六塊，，試塊尺寸200mm×200mm×200mm，選其中三塊的三個(gè)相同澆注面作三個(gè)測(cè)區(qū)，在每個(gè)測(cè)區(qū)用上述小型手持取芯機(jī)分別鉆取10個(gè)有效微小芯樣，加工成合格試件后，在10噸位萬能試驗(yàn)機(jī)上分別測(cè)出微小芯樣抗壓強(qiáng)度值，測(cè)試結(jié)果見表1表1
由(1)式計(jì)算出測(cè)區(qū)1、測(cè)區(qū)2、測(cè)區(qū)3的混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值分別為fcu1=-3.07+1.61×94.5-0.005×94.52=104.4fcu2=-3.07+1.61×93.3-0.005×93.32=103.6fcu3=-3.07+1.61×91.9-0.005×91．92=102.7由于最大值fcu1和最小值fcu3與中間值fcu2的相差比例都未超過15％，所以，該盤混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值fcu0為fcu0=(fcu1+fcu2+fcu3)/3=(104.4+103.6+102.7)/3=103.6(MPa)將另三塊立方體試塊直接在300噸壓力機(jī)上作抗壓試驗(yàn)，測(cè)得該盤混凝土的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度fcu為99.8MPa，相對(duì)誤差為3.8％，符合工程精度要求。
檢測(cè)應(yīng)用Ⅱ．取已施工兩年的混凝土方柱，混凝土原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，方柱邊長(zhǎng)1000mm，高度2000mm。沿方柱高度方向，在中線附近等距布置三個(gè)測(cè)區(qū)(盡量避開鋼筋)；每個(gè)測(cè)區(qū)尺寸為200mm×200mm；用上述小型手持取芯機(jī)在每個(gè)測(cè)區(qū)分別鉆取10個(gè)有效微小芯樣，并加工成合格的微小芯樣抗壓試件。測(cè)出每個(gè)試件的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表2表2
由(1)式計(jì)算出三個(gè)測(cè)區(qū)的混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值為fcu1=-3.07+1.61×36.8-0.005×36.82=49.4fcu2=-3.07+1.61×34.2-0.005×34.22=46.1fcu3=-3.07+1.61×34.4-0.005×34.42=46.4由于最大值fcu1和最小值fcu2與中間值fcu3的相差比例都未超過15％，所以，該盤混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值fcu0為fcu0=(fcu1+fcu2+fcu3)/3=(49.4+46.1+46.4)/3=47.3(MPa)
權(quán)利要求
1.一種微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，其特征在于它包括以下步驟(1)劃定測(cè)區(qū)在混凝土所測(cè)部位劃定1-3個(gè)測(cè)區(qū)(2)鉆取芯樣在每個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)不同位置用小型取芯機(jī)鉆取有效微小芯樣10個(gè)，芯樣標(biāo)準(zhǔn)直徑d 15-30mm，芯樣高度h 1-2倍d(3)加工試件用小型磨平機(jī)對(duì)鉆取的芯樣斷面進(jìn)行加工，使斷面平整，并使斷面與軸線垂直(4)抗壓試驗(yàn)將加工合格的芯樣試件放在普通壓力試驗(yàn)機(jī)上，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)出試件極限破壞壓力，計(jì)算試件的抗壓強(qiáng)度(5)計(jì)算混凝土抗壓強(qiáng)度代表值先求出每個(gè)測(cè)區(qū)芯樣試件抗壓強(qiáng)度平均值，將求得的微小芯樣抗壓強(qiáng)度平均值代入微小芯樣平均抗壓強(qiáng)度與混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的關(guān)系式，計(jì)算每個(gè)測(cè)區(qū)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值，再將不同測(cè)區(qū)的混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值求平均，得到所測(cè)部位混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值，所述的關(guān)系式可以是，拋物線關(guān)系fcu.j=A+B(fcor.j)m+C(fcor.j)m2；式中A=-3.0±5.0；B=1.61±5.00C=-0.005±0.01，也可以是直線關(guān)系；fcu.j=A′+B′(fcor.j)m，式中，A′=16.37±5B′=0.95±0.2；或者是對(duì)數(shù)關(guān)系，fcu.j=A″+B″ln(fcor.j)m，式中，A″=-153.82±20；B″=56.49±10或者是冪函數(shù)關(guān)系，fcu.j=A_(fcor.j)mB_，式中，A_=2.63±0.5B_=0.82±0.2其中(fcorj)m測(cè)區(qū)內(nèi)芯樣平均抗壓強(qiáng)度值fcuj混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值A(chǔ)、A′、A″、A _、B、B′、B″、B_以及C均為回歸系數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，其特征在于微小芯樣的直徑d為19mm，芯樣高徑比為1.5，關(guān)系式fcu.j=A+B(fcor.j)m+C(fcor.j)m2中的A為-3.07，B為1.61，C為-0.005。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，其特征在于加工后合格的試件應(yīng)滿足直徑偏差小于0.4mm，高度偏差小于0.05d，試件端面不平整度不超過0.02mm，端面與軸線的不垂直度不超過2°，試件表面外露骨料的最大比例不大于20％，所述的試件的平均抗壓強(qiáng)度是將10個(gè)芯樣抗壓強(qiáng)度值的最大值、最小值去掉，計(jì)算剩余8個(gè)芯樣試件抗壓強(qiáng)度值的算術(shù)平均值作為該測(cè)區(qū)的微小芯樣試件平均抗壓強(qiáng)度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，其特征在于所測(cè)部位只能劃定一個(gè)測(cè)區(qū)時(shí)，則取該測(cè)區(qū)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值為所測(cè)部位混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值；
5．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度特征在于所測(cè)部位只能劃定二個(gè)測(cè)區(qū)，則取兩個(gè)測(cè)區(qū)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值的為所測(cè)部位混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的代表值。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，其特征在于在對(duì)三個(gè)測(cè)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度換算值求平均時(shí)，首先比較三個(gè)測(cè)區(qū)強(qiáng)度數(shù)值的差值，要求其中最大值或最小值與中間值的差率小于15％，否則取三個(gè)數(shù)值中的中間值為所測(cè)部位標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度代表值。
全文摘要
一種微小芯樣法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度,包括:在所測(cè)部位布置1—3個(gè)測(cè)區(qū),在每個(gè)測(cè)區(qū)用取芯機(jī)鉆取直徑(15—30mm)的微小混凝土芯樣10個(gè),用磨平機(jī)將芯樣加工成高徑比(1.0—2.0)的圓柱形試件,根據(jù)每個(gè)測(cè)區(qū)試件抗壓強(qiáng)度平均值,利用Fcu.j=A+B(fcor.j)
文檔編號(hào)G01N3/08GK1285508SQ9911166
公開日2001年2月28日 申請(qǐng)日期1999年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月23日
發(fā)明者安同富, 彭黎明 申請(qǐng)人:北京市城市建設(shè)工程研究院