朱敏涛 周 峰 李为杜 李玲玉

1. 上海建工材料工程有限公司 上海 200090；2. 上海同纳建设工程质量检测有限公司 上海 200331；3. 同济大学 上海 200092

目前常用混凝土强度现场检测方法主要有：非破损检测和微破损检测[1]。抗剪法不需对抗剪试件进行任何加工处理，可大大减少或避免测试误差，使抗剪法测强技术具有相关性好、代表性强等突出特点[2]。

1 工作原理

根据文献[3]描述，其工作原理为从结构实体或试块上钻取Φ44 mm×100（150） mm混凝土芯样作为抗剪试件，采用抗剪压模将试件剪断，记录抗剪力F，计算抗剪强度fki，抗剪强度fki=F/（2×抗剪面积）。代入已建立的抗剪强度与抗压强度拟合曲线，计算换算强度。

2 试验设计

2.1 试验情况

根据上海地区混凝土常用的原材料、强度等级和成型工艺制作边长150 mm的混凝土立方体试件。强度等级有：C15、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C90、C100，其中C15～C40试验龄期有：7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、360 d，C50～C100试验龄期有：1 d、3 d、7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、360 d。每种强度等级留置1 组试件进行标准养护，用于28 d抗压强度试验，其他试件均采用自然养护。每一强度等级试件一次成型完成。自然养护试件按品字形堆放在不直接受日晒雨淋地方。由于上海地区强度等级C70～C100的泵送混凝土很少用到，所以采用混凝土搅拌机自拌成型。

养护至试验龄期后，分别取3 块进行抗剪法试验和抗压强度试验。抗剪法试验采用课题组研制的错开端剪型抗剪压模，放置在压力试验机上、下压板间进行抗剪试验。

利用上海地区预拌混凝土常用材料：P·O42.5或P·Ⅱ52.5水泥、中砂（河沙）、5～25 mm碎石、根据不同强度等级的需要掺加外加剂、粉煤灰、矿渣微粉、硅粉等掺合料。

使用上海地区常用配合比进行试验。在不同骨料和不同工艺影响因数试验中，还使用到废弃混凝土轧制的再生粗骨料部分替代碎石生产的C20和C30混凝土，使用机制砂替代部分砂生产的C20混凝土，强度等级为C40装配整体式构件PC构件混凝土，强度等级为C55隧道管片混凝土，强度等级为C80的PHC管桩混凝土等。

2.2 试验数据处理

对抗剪法试验数据分析时，自变量全部按3 个值的平均数取值[4]。数据的剔除按大于2.0～2.5 倍相对均方差作为剔除粗差值边界，即地区曲线要求均方差不超过17.0%，2 倍就是34.0%，数据中单个误差超过34.0%视为粗差被剔除。选取相关系数最接近1.0的曲线形式作为地区测强曲线。

按上述原则对可疑数据剔除，采用线性函数、幂函数、多项式函数、指数函数进行拟合。拟合曲线和方程如图1、图2所示。图1是采用龄期为1～360 d的全部数据进行拟合分析，图2是采用龄期为1～28 d的所有短龄期数据进行拟合分析。

图1 抗剪法360 d测强曲线

图2 短龄期28 d抗剪法测强曲线

由图1和图2的函数曲线、方程式及R2可以看出，幂函数的R2最大，相关性最好。抗剪法结果如表1所示。

表1 抗剪法数据回归分析结果

从表1分析结果看，利用360 d和28 d原位单剪法方程检测混凝土的抗压强度时相关系数分别0.970和0.968，混凝土的抗剪强度与抗压强度具有良好的相关性，并且相对标准差和平均相对误差均满足地区曲线的要求，可用于混凝土抗压强度试验。

3 验证试验

验证试验采用试块和实体构件2 种方法进行，计算利用拟合曲线换算后的抗压强度值与试块抗压强度的相对误差，再计算平均相对误差。验证试验结果见表2所示。

利用360 d抗剪法幂函数拟合方程计算的平均相对误差为11.2%，该值满足地区曲线不高于14%的要求。

表2 360 d上海曲线验证试验数据分析结果

4 结语

利用抗剪法检测混凝土抗压强度360 d幂函数为y=5.8813x1.0308，相关系数r为0.970，相对标准差sr为14.5%，平均相对误差er为11.6%。从统计分析的结果看，可满足地区标定曲线的要求。

抗剪法基准曲线y=5.8813x1.0308用于测定上海地区C15～C100混凝土抗压强度基本是可行的，基准曲线统计中还包含了隧道管片等预制构件混凝土和采用再生骨料或机制砂等骨料的混凝土样本，从效果看，尚可将基准曲线应用到该类混凝土的强度检测。

鉴于抗剪法简便，经短龄期测强曲线拟合后，可提供7～14 d龄期的抗剪法混凝土测强，有望为预应力放张、大型构配件吊装和抢修工程提供早期强度的技术服务。

抗剪法测混凝土抗压强度具有操作方便、试验精度高、采用拟合曲线直观等优点。

由于影响因数试验数量不多，以后进一步考虑各种影响因素的试验研究。