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混凝土试模、试件的规范程度对强度的影响,您留意了吗?

已有 3427 次阅读 2022-1-4 10:21 |系统分类:观点评述


工作关系,我从实验室走到现场,一直在工程一线进行技术服务,见到了千奇百怪的各种疑难杂症,也见到工程各方为一个问题纠缠不清,其中最让大家关注的就是混凝土抗压强度问题!抗压强度直接反映着混凝土结构的承载能力、影响其安全性!涉及结构的安全性和耐久性,再怎么强调都不过分!

但在处理这些质量问题的时候,发现其中有很多冤假错案——明明强度是没问题的,检测报告却明确显示强度不合格,后来发现很多竟然是试模变型导致的假象——试块强度偏低!

当然,按要求在制作试块之前是要量测试模的,在做抗压实验前也是要量测试块的,但实际上由于各种原因,很多操作都不规范!就像如果大家都很自觉按要求施工、按规范操作,监理这个工种就不需要了,每人抱本规范就可以了!车辆也不会超载了,司机行驶自觉靠中间,独柱桥也就不会偏压倾覆了!实际存在的问题也必须面对!

试模、试块的不规范造成混凝土强度表现偏低,必须要引起足够重视!否则就会造成很多冤假错案!

一些常识还需要强调一下,这也是后面提出观点的基础。

抗压强度就是压强,压力/受压面积就是压强。

混凝土的抗拉强度是抗压强度的1/15-1/7,一般认为是1/10左右,很低。

检测混凝土试块的抗压强度就是为了测量混凝土的承载能力!以评估其用在结构上的安全性。

任何测量的目的都是为了获得被测量的真实值。但是,由于种种原因如测量方法、测量仪表、测量环境等的影响,任何被测量的真实值都无法得到的,我们能做的是尽量接近真值。

几年前,我作为一条高速公路的技术支持,从质量控制文件的制定、施工培训、现场质量问题的分析处理等进行全方位技术服务,曾经发生过强度比预期要低一两个等级,当初第一想法是标养室温度一直偏低,现场标养室保温做的不好,室内温度一直18℃,后来想法调到20℃多,强度还是这个数!

紧接着我想到了可能试块变型,这个我以前处理过!就像下图,因为塑料试模刚度不够,装了混凝土在振动台一震,胀模!做抗压试验时候,试块与压力机承压板的接触是线接触甚至点接触,绝对不是面接触,表现破坏压力很低,但还用整个断面面积做分母,算出来强度就很低!

 图片1.png

1 试模胀模示意图

测量的结果并未发现胀模,后来一量试块尺寸,试块大小头!差一个多甚至两个毫米,我让他们重新选试模,大小头差距最好控制在0.5个毫米范围内,最大也不能超过1毫米,最终总算找来了,结果呢?原材和配比不动,重新成型后强度都很高!

皆大欢喜!

问题来了,为什么换了标准一些的试模强度就高了?

首先大家一定要知道,全世界也没有这技术,用某种试模能提高强度,试模标准起的作用是使你测得的数值尽量接近真值而已,尽量不造成误判,客观表现就是强度要高!大量的实验数据表明,基本上与大多数试模成型的试块相比,试块符合规范要求的强度至少高3-5MPa

下面与大家聊一聊试模的发展!

最初,混凝土试模都是铸铁或钢制的,好处就是试块的尺寸误差比较小,因为是拆装的,误差好控制!

破型都是棱锥型,像下图。

 图片2.png

2 正常立方体试块破型

但铸铁试模十几公斤重,而且拆装过程也耗时耗力,很麻烦!早期工程建设量也不像现在这么大,后来随着建设量的不断增大,需要做的试块也不断增加,制作压力也越来越大,轻便的塑料试模更受欢迎,而且脱模容易,试模下面有个小孔,高压气一顶,就脱模了!

但是,为了好脱模,基本多是一头大一头小!这对强度的降低非常明显!破型的时候,都是小头先坏!

JG 237-2008 《混凝土试模》中,明确要求试模各相邻侧面之间的夹角允许误差由原来规范的0.3°提高到0.2°,对150mm的试模,计算一下,0.2°造成的尺寸偏差为0.52mm!规范规定试模内部尺寸误差不大于边长的0.2%,按150mm的试模就是0.3mm!可见,规范的初衷,也是要求试模尽量要边长一致,尽量减少偏差!

不仅是在立方体试模,JGJ T 384-2016《钻芯法检测混凝土强度技术规程》中5.0.6中,明确要求取芯试样制样也要求抗压芯样试件端面与轴线的不垂直度超过1°,对100mm直径芯样而言这1°带来的误差为1.75mm,显然是很大的!超过1°,这个芯样就要作废!

  另外必须要磨平,锯切后芯样的端面感观上比较平整,但一般不能符合抗压试件的要求。山东省建筑科学研究院的试验研究表明,锯切芯样的抗压强度比端面加工后芯样试件的抗压强度约降低10%~30%。

图片3.png

3 不合格的芯样

从力学角度再与大家聊一下!

试模变形的形式多样,如果试模端部受压成了菱形,那么整个试块的承压区域就成了图4这样!

这样承压的区域只是图中的阴影区域,承压面积明显变小,破型的压力也变小很多,除以试块接触面积(往往被错认为是整个断面),强度下降!

 图片4.png

4 试模变形受力示意图

如果是大小头,或是一边长一边短,受力模式就变了!

图片5.png

5变型的试块和受力分解图

来自压力机承压板的压力分解成一个是垂直于接触面,一个是平行于接触面,接触面受到了拉力,小头自然先破坏,然后就像多米诺骨牌,整个就破了!

当然,如果试模不变型,试块两面受到的是压力和接触面的摩擦约束力,而不受拉!测量的强度就会很高——也就是更接近真实值!

另外特别需要强调的是,在工程中,混凝土试块有两种:一种是标准养护试块,另一种是同条件养护试块。

根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015关于混凝土试块的有关规定,现场要留置同条件试块强度和标养试块。两者必须都合格。如果出现不合格情况,应按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015中第7章、第10章相应规定进行处理。

工程验收是以现场制作试块为准的,搅拌站自己留置的试块强度只能作为自己进行质量控制用,但是现场上的试块是最关键的,作为验收甚至打官司可是要用得着的,强度不够了无法通过验收,甚至引起诉讼,而搅拌站也确实并未偷工减料,是不是比窦娥还冤?现场工人无论是试块的制作手法还是取样时机,多不标准,特别是试模本来可能就不标准,再不校准反复用,变型加大最终导致强度不足,这是搅拌站必须要引起重视的!往往这个环节出问题造成了误判!

混凝土的耐久性再怎么强调都过过分,混凝土结构的安全性再怎么强调都不过分!混凝土试模、制样的标准化再怎么强调都不过分——这是搅拌站自保的一个最为关键的环节!




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