我國混凝土抗壓強度的非破損(包括局部破損)檢測從50年代末開始，至今比較成熟的方法有回彈法、鉆芯法、拔出法、超聲—回彈綜合法等，這些方法已制定了相應的標準規(guī)范，在工程實踐應用中取得了很好的效益。但也存在著一定的局限性，回彈法雖然操作簡單，但受混凝土表面狀況和碳化深度的影響，使得測試誤差較大；超聲回彈綜合法檢測時要求構(gòu)件有相對的測試面，現(xiàn)場輔助工作較多；拔出法和鉆芯法屬于局部破損的檢測方法，檢測后對構(gòu)件本身的承載力影響較大，檢測部位需做修補處理。為此，中國建筑科學研究院結(jié)構(gòu)所在參照國內(nèi)、外混凝土強度檢測技術(shù)基礎(chǔ)上，于1997年首先提出了剪壓法檢測混凝土強度的方法，并研制開發(fā)了相應的剪壓儀。剪壓法測定混凝土強度是利用剪壓儀，對混凝土構(gòu)件邊緣施加壓力，使構(gòu)件邊緣產(chǎn)生局部剪切破壞，根據(jù)其局部承壓力的大小來推定構(gòu)件的混凝土強度，檢測后的局部破壞面深度小于鋼筋保護層厚度，檢測后不影響構(gòu)件本身的承載能力。

根據(jù)中國工程建設(shè)標準化協(xié)會（2007）建標協(xié)字第31號文的要求，由中國建筑科學研究院、安徽省建筑科學研究設(shè)計院、重慶市建筑科學研究院、深圳市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心、陜西省建筑科學研究院、黑龍江省寒地建筑科學研究院、舟山市博遠科技開發(fā)有限公司、北京中煤匯峰科技有限公司等單位組成的編制組，負責制定《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）。在編制過程中，開展了專題研究，參照現(xiàn)行行業(yè)標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2001、現(xiàn)行協(xié)會標準《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》CECS 02：2005和《后裝拔出法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》CECS 69：94等的基礎(chǔ)上,同時結(jié)合剪壓法的特點，形成《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》的條文。在全國范圍內(nèi)，廣泛征求建筑設(shè)計、施工、檢測、監(jiān)督管理等單位的意見，最后由中國工程建設(shè)標準化協(xié)會組織有關(guān)專家審查。審查委員會對《規(guī)程》進行了認真的審查，認為剪壓法檢測混凝土強度是一項自主創(chuàng)新的技術(shù)，為現(xiàn)場檢測混凝土強度提供了一種新的方法；該方法科學合理，剪壓儀操作簡便；編制組全面、完整對該技術(shù)進行深入的理論分析、試驗研究和工程試點應用；編制了剪壓法檢測混凝土強度的技術(shù)規(guī)程；該《規(guī)程》豐富了混凝土強度現(xiàn)場檢測技術(shù)，達到了國際先進水平。

本《規(guī)程》的主要內(nèi)容包括總則、術(shù)語和符號、 剪壓儀、檢測技術(shù)、混凝土抗壓強度的計算及推定、 檢測報告等內(nèi)容。

1剪壓法所用剪壓儀的研制

研制一種能對混凝土施加剪壓力的便攜式的專用機具是該項技術(shù)的關(guān)鍵所在。根據(jù)工程檢測的要求，設(shè)備應具有體積小、重量輕、不需電源等特點。

1.1 擠壓頭和額定剪壓力的選用

剪壓儀的擠壓頭直徑選用20mm，是因為擠壓頭過大會使剪切破壞面露出鋼筋，而影響混凝土的局部承壓強度；擠壓頭過小會使剪切破壞面變小，混凝土的局部承壓強度不能很好反映構(gòu)件本身的混凝土強度，而影響測試精度。擠壓頭在工作過程中會不可避免地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，選用圓柱形擠壓頭不會因擠壓頭旋轉(zhuǎn)而影響擠壓接觸面的大小。剪壓儀上設(shè)有限位裝置，只需將剪壓法插入構(gòu)件到極限位置，就能保證擠壓頭圓弧面與構(gòu)件表面相切。

混凝土剪壓破壞時的強度與混凝土強度等級成正比。根據(jù)剪壓試驗，當混凝土強度等級為C60時，所需擠壓力往往不大于56kN。一般而言，儀器設(shè)備的使用范圍在20％～80％的量程時較準確，平時使用時，剪壓儀的剪壓力宜控制在56kN之內(nèi)。因此，將剪壓法所用剪壓儀的額定擠壓力定為70kN。

1.2 額定油壓選用

    機具的自重及外形尺寸與工作油壓成反比，選用較高的額定油壓有利于降低自重、縮小外形尺寸。但提高油壓后對制作及零配件質(zhì)量要求也要隨之提高，根據(jù)當前國內(nèi)常用液壓設(shè)備的制作水平，將剪壓儀的額定油壓控制在36MPa范圍內(nèi)。

1.3 回程方式選用

    回程方式有液壓回程與彈簧回彈兩種。液壓回程，雖然回程力大，但機體內(nèi)要設(shè)置四道密封和二個油口，所用液壓源需要二條油路，液壓源體積大；彈簧回程其回程力小，機體內(nèi)只有二道密封和一個油口，構(gòu)造比較簡單，操作也稍方便，所用液壓源體積小，能減輕整套設(shè)備的重量。

1.4 剪壓儀的主要技術(shù)參數(shù)

剪壓儀的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1  剪壓儀的主要技術(shù)參數(shù)

2剪壓法測強對構(gòu)件尺寸的要求及其適用范圍

對不同強度等級的試塊破壞面大小的比較，可知，混凝土強度等級愈高，其相應的破壞面也較大，但承壓平面內(nèi)的寬度不超過100mm，距承壓面的深度不超過80mm。如果對邊長為100mm的立方體試塊進行局部承壓試驗，試驗表明其局部承壓破壞有時出現(xiàn)不確定性。因此，用剪壓法檢測混凝土強度時，構(gòu)件厚度不宜小于80mm，相鄰兩測試點的距離不宜小于100mm。

    剪壓法測強的適用范圍如下：

1）檢測普通混凝土抗壓強度（10～60MPa ）；

2）適用于截面具有直角邊、可施加剪壓力的結(jié)構(gòu)，即所檢測構(gòu)件應具有2個平行的面，另一側(cè)面需與2個平行面垂直；

3）齡期不應少于14d；

4）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件厚度不應小于80mm；

5）水泥、砂、石、模板等適合相關(guān)標準的要求；

6）適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量一致的結(jié)構(gòu)。

3 抽檢數(shù)量以及測位布置

按檢驗批抽樣檢測時，構(gòu)件抽樣數(shù)不應少于同批構(gòu)件的10%；當同一檢驗批中構(gòu)件間混凝土外觀質(zhì)量有較大差異或構(gòu)件混凝土強度標準差較大時，應適當擴大抽樣數(shù)。測位數(shù)量與布置應符合下列規(guī)定：

1）在所檢測構(gòu)件上應均勻布置3個測位，當3個剪壓力中的最大值與中間值之差及中間值與最小值之差均超過中間值的15%時，應再加測2個測位；

2）測位宜沿構(gòu)件縱向均勻布置，相鄰兩測位宜布置在構(gòu)件的不同側(cè)面上。測位離構(gòu)件端頭不應小于0.2m，兩相鄰測位間的距離不應小于0.3m；

3）測位處混凝土應平整，無裂縫、疏松、孔洞、蜂窩等外觀缺陷。測位不得布置在混凝土成型的頂面；

4）測位處相鄰面的夾角應在88o～92o之間，當不滿足這一要求時，可用砂輪略做打磨處理；

5）測位應避開預埋件和鋼筋。

4 壓法測強曲線的建立

本規(guī)程剪壓法測強曲線是根據(jù)中國建筑科學研究院、安徽省建筑科學研究設(shè)計院、陜西省建筑科學研究院、重慶市建筑科學研究院、黑龍江省寒地建筑科學研究院、深圳市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心等試驗結(jié)果建立全國統(tǒng)一測強曲線。

采用同條件試塊分別進行剪壓試驗和立方體抗壓強度試驗，建立混凝土測強曲線。試塊分別按齡期為14、28、60、90d進行測試，每個齡期的每組由6個試塊組成。局部承壓試驗按下列要求進行：

1）剪壓試驗的測點布置在試塊成型側(cè)面；

2）剪壓試驗破壞荷載取3個試塊強度的平均值；

3）試塊混凝土強度代表值按《混凝土強度檢驗評定標準》GBJ107－87的規(guī)定取值；

4）將各齡期的各組立方體的局部承載荷載與混凝土立方體的抗壓強度值，按最小二乘法原理進行回歸分析；

5）建立混凝土立方體強度與剪壓力間的對應關(guān)系，其回歸方程為：

                              （1）

式中    ——混凝土強度換算值（MPa）；

          ——試驗破壞時的剪壓力（kN）。

5 混凝土強度的推定

本《規(guī)程》參照已修訂的《混凝土強度檢驗評定標準》GB50107－87的強度評定方法，對混凝土強度的推定作出了相應的規(guī)定。取構(gòu)件中各測位強度換算值的平均值作為該構(gòu)件混凝土強度代表值，當按檢驗批檢測時，需計算檢驗批中混凝土強度代表值的平均值和標準差。

5.1 單個構(gòu)件的檢測

當按單個構(gòu)件檢測時，將構(gòu)件混凝土強度代表值除以1.15后的值作為構(gòu)件混凝土強度推定值。

5.2 檢驗批中所抽檢構(gòu)件數(shù)少于10個的檢測

表2  混凝土強度判定系數(shù)

 取式（4）和（5）中的較小值作為該檢驗批的混凝土強度推定值。

     對按檢驗批檢測的構(gòu)件，當該批構(gòu)件混凝土強度代表值的標準差出現(xiàn)下列情況之一時，該批構(gòu)件應全部按單個構(gòu)件進行檢測：

1） 當該批構(gòu)件混凝土強度代表值的平均值 ＜25.0MPa時，標準差 ＞4.50MPa；

2） 當該批構(gòu)件混凝土強度代表值的平均值 ≥25.0MPa時，標準差 ＞5.50MPa。

6 結(jié)  語

2010年7月1日，中國工程建設(shè)標準化協(xié)會批準發(fā)布《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》，編號為CECS 278：2010，自2010年9月1日起施行。

參考文獻

[1] GBJ107－87，混凝土強度檢驗評定標準[S].

[2] JGJ/T 23-2001，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].

作者簡介： 袁海軍，男，教授級高工，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》的主要編制人之一，主要從事結(jié)構(gòu)檢測鑒定工作。