浅谈钻芯法检测混凝土强度方法及影响因素+偏高岭土对水泥土强度影响的试验与分析.docx

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1、浅谈钻芯法检测混凝土强度方法及影响因素摘要：近年来，我国建筑业的发展迅速，无损检测、局部破损检测技术在工程质量检测的应用非常广泛。通过有效的检测方法检测工程质量及时的避免了诸多由于施工工艺或者建材不达标所带来的经济损失。相反，由于检测活动的构成是由多方面共同组成，其中包括检测机构的质量控制、检测活动正确实施以及检测人员等诸多因素，如果由于这些因素导致了最终结果的不确定性，同样会给国家经济建设带来不可估量的损失。所以检测技术的正确应用对工程质量和经济建设起到了至关重要的作用。关键词：钻芯法混凝土强度检测的应用一、概述当前检测混凝土抗压强度的方法有混凝土立方体试块抗压强度检测法、超声波检测法、回弹

2、检测法、超声一回弹综合法等非破损方法和钻芯法、拉拔法等局部（半）破损方法。由于非破损检测技术存在明显的局限性，而钻芯法是采用钻机、薄壁钻头直接在构件或构筑物混凝土上钻取芯样，并经切割机切割磨平或补平后进行强度抗压试验的方法。这种检测方法具有直观有效、适应范围广的特点，它对结构安全既不破坏，又能直接鉴定构件或结构中的混凝土强度，在工程检测中得到广泛的应用和认可。二、钻芯法检测混凝土强度时钻芯部位的确定钻芯法检测是一种局部破损检测法，检测过程对混凝土构件承载力造成一定的影响，特别是钻芯过程中，一不小心容易把混凝土构件中的配筋钻断，影响混凝土构件以后的正常工作，为构件安全埋下隐患，因此如何正确选定钻

3、芯部位就显的尤为重要。为此，我国2007年颁布了钻芯法检测混凝土抗压强度技术规范（CECSo3:2007）第5.0.2条第一款明确规定：应在结构或构件受力较小部位钻取芯样。笔者经过大量的工程实践总结得出该规定可以细分为两个方面：第一、应先选受力较小的结构或构件；第二、再选结构或构件上受力较小的部位。在选定钻取构件部位之时，尚需注意以下四点：柱子、墙板、深梁构件，一般要在其顶部浇灌段以下至少30Omm处水平钻取芯样。楼板一类的构件，钻取芯样后应切去浇捣面约板厚20%的不具代表性的混凝土；绝对避免在混凝土施工缝即二次混凝土浇捣结合处钻取芯样，因为此处混凝土不具代表性；由于强度太低的混凝土上钻芯机较

4、难固定，芯样也极易损伤，故不宜在强度低于IOmpa的混凝土上钻芯；钻芯时钻筒壁离钢筋的距离应大于钢筋直径，以免影响钢筋和混凝土的粘结力或切断钢筋。万一钢筋被切断应及时用相同类型的钢筋按焊接规范要求焊接好。总之，确定钻芯部位，即要选择整个工程中受力较小、作用次要的构件，又要考虑构件本身弯矩M=O处或混凝土受拉区，以及混凝土最具代表性的结构或构件及其部位。三、芯样钻取、制作、试压过程中影响芯样强度的因素1、取芯时的机械拢动1.1 钻取芯样时，取芯机械导向轴平行度偏差过大，会造成芯样侧外端与取芯套筒点接触,这样就相当于在芯样上作用了一个循环抗折力,必然会造成芯样的疲劳损伤,这时的芯样强度实际上是疲劳

5、强度。1.2 取芯机套筒（钻头）与钻芯机钻轴连接不牢固,会造成取芯过程中钻筒来回摆动,这就造成芯样外端与钻筒接触,也会影响芯样的强度。1.3 取芯机底座固定不牢固,就会造成取芯机在取芯过程中向某一方向移动,这会造成芯样外端与钻筒点接触,相当于在芯样上作用了一个循环弯矩,取芯机械移位越大,作用于芯样上循环弯矩就越大,对芯样强度的影响就越大。1.4 钻取芯样时,进钻速度过快,也会导致芯样损伤,影响强度。2、芯样加工制作2.1 芯样的加工尽量选取芯样外端来加工,在加工时尽量保证试压面与芯样轴线垂直,尽量减小加工面的损伤。2.2 试压面要加工平整,芯样端面与芯样轴不垂直度越大,芯样试压强度偏差就越大,

6、因此经补平（磨平）的芯样试件几何尺寸应满足CECS03：2007第6.0.4条规定。3、芯样试件抗压试验3.1 试压时万能试验机的量程应与芯样试件强度相匹配。3.2 参照普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002中对试验过程中的加荷速度的控制。3.3 当试验数据出现异常时,要当场观察试件破坏情况,分析强度异常的原因.一般导致数据异常的原因有：a.切割的芯样两端面严重不平行，在专用设备上补平端面时，补平层半边超厚，另半边很薄，芯样破坏特征为半边破坏，半边完好。b.芯样试件与压力机不对中，造成偏心受压，破坏特征是半边破坏，半边完好。c.如果芯样端面未经补平或手工修补的端面平整度、平

7、行度与轴线的垂直度不满足要求，试验结果肯定偏低或很离散。四结论钻芯法检测混凝土抗压强度虽然以其直观、可靠、精度高而成为其他非破损检测方法的校验依据。但钻芯法会对结构混凝土造成局部损伤，检测成本高，从而限制了钻芯部位及钻芯数量，因而难以大量使用。钻芯法与其他非破损检测方法综合使用，将是今后检测混凝土缺陷的发展方向。参考文献UJ钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS03：200712普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-200偏高岭土对水泥土强度影响的试验与分析表1土的粒径级配粒径范围百分含量粒径范围百分含量/mm/%/mm/%2-112.160.250.07515.3910.523.2

8、10.075019.360.5-0.2529.98表2偏高岭土的化学成分化学成分SiO2AI1O,Ee,O,CaOMgONa2OK2OTiO2其他含依/%52.4645.620.480.160.130.Il0.150.880.0!表3水泥土试验方案试样编号添加量/g_龄期/d土水水泥偏高岭土Cl5MKO1000273.41500CI4MK11000273.414010C13MK21000273.4130203,7,14,28C12MK31OOO273.412030C11MK41000273.411040注：LC15MK0表示水泥掺量为干土质量的15%,偏高岭土掺量为0,其余的相似;2.表中水的

9、添加量包括拌干土所用水量和按水灰比0.5计算所用水最摘要：为了研究偏高岭土掺量和龄期对水泥土的力学强度的影响，并确定偏高岭土的最佳掺量，以合肥市某工地的黏土为试验对象，通过用偏高岭土等质量替换水泥，开展了不同龄期下（3d、7d、14d、28d）不同偏高岭土掺量（0%、1%2%、3%、4%）的水泥土的无侧限抗压强度试验。试验结果表明：偏高岭士可以提高水泥土的强度，且对水泥土早期强度提高更明显，同时有利于提高水泥土的塑性。综合经济和加固效果，得出偏高岭土的最佳掺量为3%,相应地，偏高岭土与水泥的质量比为1：4o关键词：水泥土;偏高岭土;龄期;掺量;无侧限抗压强度;应力一应变曲线水泥土是一种由土、水

10、泥和水按一定配合比制成的加固材料，主要用于地基和路基等岩土工程中，尤其是制作成水泥搅拌桩用于软土加固中12264。然而水泥的生产过程会消耗大量能源并产生高碳排放3-4244,且水泥土易受到氯盐、硫酸盐的侵蚀作用以及冻融循环、干湿循环等复杂环境的影响，造成水泥土的耐久性能降低5-64470为了寻找水泥替代品，提高水泥土的性能，国内众多专家学者做了大量的相关试验研究，结果表明：偏高岭土可有效提高水泥土的抗压强度79115偏高岭土（MetakaOIin,简称MK）是高岭土在600-900下煨烧形成，生产过程能耗低、二氧化碳排放量少3244。其含有大量活性A12O3和SiO2,常温下的性质稳定，在碱性

11、环境下，生成硅铝酸盐类物质1365,从而促进水泥的水化反应并产生更多水化产物。以往关于偏高岭土掺量对水泥土强度影响的研究中，文献10研究了江苏连云港海相软土，发现偏高岭土与水泥的质量比为在1：6至1：5范围内时，水泥土的强度提升效果最好，分析了偏高岭土的作用机理;文献11以太原市砂质黏土为研究对象，提出偏高岭土与水泥的最佳质量比为1：31：2;文献12选取太原粉质砂土进行无侧限抗压强度试验，结果表明，偏高岭土的最佳掺人比为2%3%;文献1引认为太原市粉质黏土制得的水泥土强度达到最佳时，偏rWj岭土的掺人比为1.5%,对Z的偏局岭土与水泥的质量比为I：9o以上研究结果表明，不同土质的水泥土，偏高

12、岭土的最佳掺量并不统一，且只有一个大概范围。本文以黏土为研究对象，设定不同偏高岭土掺量，研究其不同掺量对不同龄期水泥黏土性能的影响，进而确定偏高岭土的最佳掺量，为实际工程提供一定的试验依据。1试验方案与试验过程1.1 试验材料试验所用黏土取自合肥某工地，将取回的土风干，碾碎并过2mm筛。参照士工试验方法标准(GB/T50123-2019)14|,测得土的粒径级配见表1,土样的液限为40.89%,塑限为21.93%,塑性指数为18.96,最优含水率W-为19.84%,最大干密度Pd为1.755gCm3。水泥选用淮南市某厂生产的普通硅酸盐水泥(P-042.5),试验用水为普通自来水，偏高岭土产自河

13、南焦作某厂，细度为1250目，各项成分如表2所示。1.2 试验方案在水泥土应用于处理高速公路软黏土路基时，国内标准规定水泥的掺量在15%-20%间15,因此，试验选用干土质量的15%作为水泥的基准掺量，偏高岭土掺入量分别为干土质量的0%、1%、2%、3%、4%,等质量替代水泥，水泥土的试验方案如表3所示。13试验过程按照击实试验所得最优含水率拌制土样，将拌制好的湿土样装入密封袋内密封静置24h,之后按配合比向土样中加入水泥、偏高岭土、水，充分拌匀16。采用分层击实的方法将拌合料分4次装入内壁涂抹薄层凡土林的圆柱体钢模中，模具内直径为50mm,高度为100mm,最后一次振捣完成后用刮土刀将试样表

14、面刮平。拆模后，用保鲜膜将试样包裹并放人密封袋，在室内分别养护3d,7d、14d和28d。每组均制作3个平行试样，共计60个试样。试样养护到设定龄期之后，参照水泥土配合比设计规程(JGJ/T233-2011)17进行无侧限抗压强度试验，所用仪器为WDW-IOO微机控制电子式万能试验机，加载装样如图1所示。试验采用应变控制，加荷速率为1mm/mino试验数据处理时,若试样的测值低于或超过该组平均值的15%时，则该试样的测值作废，按余下试样的测值计算平均值;若一中满足要求的试样不足两个，则该组须重新制样进行试验直至满足要求。2试验结果与分析2.1水泥土强度与偏高岭土掺量的关系图2表示不同龄期下水泥

15、土无侧限抗压强度随偏高岭土掺量变化的试验结果。由图2可知，相同龄期条件下，掺入偏高岭土的水泥土强度均高于未掺偏高岭土水泥土，说明偏高岭土能有效提高水泥土的抗压性能。并且发现水泥土强度与偏高岭土掺量不是单一线性增长关系，当偏高岭土掺量从。增到3%时，3d、7dI4d和28d下水泥土的强度分别由1.36MPa、1.71MPa、2.07MPa和2.6IMPa增长到1.95MPa、2.38MPa、2.85MPa和3.73MPa;当偏高岭土掺量由3%至IJ4%时，其强度则分别下降到1.44MPa、1.86MPa、2.19MPa和2.80MPa。对上述现象作出分析：一方面，水泥自身水化反应生成水化硅酸二钙，水化硅酸三钙等产物，同时水泥水化反应产生的Ca(OH)2和偏高岭土中高活性的AI203和SiO2反应,生成了钙矶石AF-t及水化硅酸钙CS-H、水化铝酸钙C-A-H等一系列胶结性水化产物，这些产物既可以填充在水泥土孔隙中，使结构更加致密(填充作用)，又因其本身具有较高的胶结强度且能使黏土颗粒彼此连接在一起，进而使水泥土的强度得以提升5449。随着火山灰反应的进行，Ca(OH)2含量减少，从而促进了水泥的水化反应