朱敏濤 周 峰 李為杜 李玲玉

1. 上海建工材料工程有限公司 上海 200090；2. 上海同納建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司 上海 200331；3. 同濟(jì)大學(xué) 上海 200092

目前常用混凝土強(qiáng)度現(xiàn)場檢測方法主要有：非破損檢測和微破損檢測[1]。抗剪法不需對(duì)抗剪試件進(jìn)行任何加工處理，可大大減少或避免測試誤差，使抗剪法測強(qiáng)技術(shù)具有相關(guān)性好、代表性強(qiáng)等突出特點(diǎn)[2]。

1 工作原理

根據(jù)文獻(xiàn)[3]描述，其工作原理為從結(jié)構(gòu)實(shí)體或試塊上鉆取Φ44 mm×100（150） mm混凝土芯樣作為抗剪試件，采用抗剪壓模將試件剪斷，記錄抗剪力F，計(jì)算抗剪強(qiáng)度fki，抗剪強(qiáng)度fki=F/（2×抗剪面積）。代入已建立的抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度擬合曲線，計(jì)算換算強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)情況

根據(jù)上海地區(qū)混凝土常用的原材料、強(qiáng)度等級(jí)和成型工藝制作邊長150 mm的混凝土立方體試件。強(qiáng)度等級(jí)有：C15、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C90、C100，其中C15～C40試驗(yàn)齡期有：7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、360 d，C50～C100試驗(yàn)齡期有：1 d、3 d、7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、360 d。每種強(qiáng)度等級(jí)留置1 組試件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，用于28 d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其他試件均采用自然養(yǎng)護(hù)。每一強(qiáng)度等級(jí)試件一次成型完成。自然養(yǎng)護(hù)試件按品字形堆放在不直接受日曬雨淋地方。由于上海地區(qū)強(qiáng)度等級(jí)C70～C100的泵送混凝土很少用到，所以采用混凝土攪拌機(jī)自拌成型。

養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期后，分別取3 塊進(jìn)行抗剪法試驗(yàn)和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)?？辜舴ㄔ囼?yàn)采用課題組研制的錯(cuò)開端剪型抗剪壓模，放置在壓力試驗(yàn)機(jī)上、下壓板間進(jìn)行抗剪試驗(yàn)。

利用上海地區(qū)預(yù)拌混凝土常用材料：P·O42.5或P·Ⅱ52.5水泥、中砂（河沙）、5～25 mm碎石、根據(jù)不同強(qiáng)度等級(jí)的需要摻加外加劑、粉煤灰、礦渣微粉、硅粉等摻合料。

使用上海地區(qū)常用配合比進(jìn)行試驗(yàn)。在不同骨料和不同工藝影響因數(shù)試驗(yàn)中，還使用到廢棄混凝土軋制的再生粗骨料部分替代碎石生產(chǎn)的C20和C30混凝土，使用機(jī)制砂替代部分砂生產(chǎn)的C20混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C40裝配整體式構(gòu)件PC構(gòu)件混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C55隧道管片混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C80的PHC管樁混凝土等。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

對(duì)抗剪法試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)，自變量全部按3 個(gè)值的平均數(shù)取值[4]。數(shù)據(jù)的剔除按大于2.0～2.5 倍相對(duì)均方差作為剔除粗差值邊界，即地區(qū)曲線要求均方差不超過17.0%，2 倍就是34.0%，數(shù)據(jù)中單個(gè)誤差超過34.0%視為粗差被剔除。選取相關(guān)系數(shù)最接近1.0的曲線形式作為地區(qū)測強(qiáng)曲線。

按上述原則對(duì)可疑數(shù)據(jù)剔除，采用線性函數(shù)、冪函數(shù)、多項(xiàng)式函數(shù)、指數(shù)函數(shù)進(jìn)行擬合。擬合曲線和方程如圖1、圖2所示。圖1是采用齡期為1～360 d的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，圖2是采用齡期為1～28 d的所有短齡期數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析。

圖1 抗剪法360 d測強(qiáng)曲線

圖2 短齡期28 d抗剪法測強(qiáng)曲線

由圖1和圖2的函數(shù)曲線、方程式及R2可以看出，冪函數(shù)的R2最大，相關(guān)性最好?？辜舴ńY(jié)果如表1所示。

表1 抗剪法數(shù)據(jù)回歸分析結(jié)果

從表1分析結(jié)果看，利用360 d和28 d原位單剪法方程檢測混凝土的抗壓強(qiáng)度時(shí)相關(guān)系數(shù)分別0.970和0.968，混凝土的抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度具有良好的相關(guān)性，并且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差和平均相對(duì)誤差均滿足地區(qū)曲線的要求，可用于混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

3 驗(yàn)證試驗(yàn)

驗(yàn)證試驗(yàn)采用試塊和實(shí)體構(gòu)件2 種方法進(jìn)行，計(jì)算利用擬合曲線換算后的抗壓強(qiáng)度值與試塊抗壓強(qiáng)度的相對(duì)誤差，再計(jì)算平均相對(duì)誤差。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見表2所示。

利用360 d抗剪法冪函數(shù)擬合方程計(jì)算的平均相對(duì)誤差為11.2%，該值滿足地區(qū)曲線不高于14%的要求。

表2 360 d上海曲線驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果

4 結(jié)語

利用抗剪法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度360 d冪函數(shù)為y=5.8813x1.0308，相關(guān)系數(shù)r為0.970，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差sr為14.5%，平均相對(duì)誤差er為11.6%。從統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果看，可滿足地區(qū)標(biāo)定曲線的要求。

抗剪法基準(zhǔn)曲線y=5.8813x1.0308用于測定上海地區(qū)C15～C100混凝土抗壓強(qiáng)度基本是可行的，基準(zhǔn)曲線統(tǒng)計(jì)中還包含了隧道管片等預(yù)制構(gòu)件混凝土和采用再生骨料或機(jī)制砂等骨料的混凝土樣本，從效果看，尚可將基準(zhǔn)曲線應(yīng)用到該類混凝土的強(qiáng)度檢測。

鑒于抗剪法簡便，經(jīng)短齡期測強(qiáng)曲線擬合后，可提供7～14 d齡期的抗剪法混凝土測強(qiáng)，有望為預(yù)應(yīng)力放張、大型構(gòu)配件吊裝和搶修工程提供早期強(qiáng)度的技術(shù)服務(wù)。

抗剪法測混凝土抗壓強(qiáng)度具有操作方便、試驗(yàn)精度高、采用擬合曲線直觀等優(yōu)點(diǎn)。

由于影響因數(shù)試驗(yàn)數(shù)量不多，以后進(jìn)一步考慮各種影響因素的試驗(yàn)研究。