混凝土芯样的端面最优处理方式试验研究

混凝土芯样的端面最优处理方式试验研究
发表时间：2019-04-11T15:22:04.470Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：邓子诚
[导读] 摘要：通过对三种端面状态的芯样进行抗压强度试验和分析，发现端面未进行处理的芯样，其抗压强度与立方体抗压强度均存在较大差异，同时强度的离散性较大，所以，不应直接用该强度来推定混凝土抗压强度。

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摘要：通过对三种端面状态的芯样进行抗压强度试验和分析，发现端面未进行处理的芯样，其抗压强度与立方体抗压强度均存在较大差异，同时强度的离散性较大，所以，不应直接用该强度来推定混凝土抗压强度。

采用机械磨平处理的芯样，其抗压强度与立方体抗压强度较为接近，但偶尔也会出现强度离散性过大，从而出现误判。

用水泥净浆修补磨平过的芯样，其抗压强度与立方体抗压强度基本一致，同时强度离散性大的情况极少出现，且该法要比用硫磺胶泥修补便捷，因此，在实际应用时推荐使用该法。

但需注意，推定混凝土强度时应对强度标准值做一定妥协。

关键词：芯样；端面；修补；抗压强度
0 引言
作为检验混凝土工程质量的重要手段之一，钻芯法有着无可比拟的优越性。

首先，它直观，能够对混凝土内部一目了然；其次，对实体损害小，且较快捷，所以钻芯法得到了各行业的广泛应用。

但是在分析强度时，若对芯样端面的处理方式不科学，所得到的强度数据将产生很大偏差，进而严重影响对混凝土实体质量的判断。

在影响芯样强度的几个关键因素中，芯样的平整度和垂直度对抗压强度结果尤其重要。

平整度和垂直度好的芯样，抗压强度试验中端面各部分受力均匀，其状态最接近立方体抗压强度试验时试件的受力，得到的结果也最真实。

因此，需要找到一种最优的混凝土芯样端面处理方式，既要方便加工和操作，又必须降低数据处理时的误判率。

1 端面处理的做法
在《钻取芯样法测定结构混凝土抗压强度技术规程》（YBJ 209－1986）中第4.0.6条规定，芯样锯切后，其端面达不到平整度要求时，可在磨平机上磨平，也可以用水灰比为0.3以下的高标号水泥净浆找平，还可以用硫磺胶泥或其他有效材料处理 [1]。

在《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS 03：2007）中第6.0.3条规定，锯切后的芯样应进行端面处理，宜采取在磨平机上磨平端面的处理方法。

承受轴向压力芯样试件的端面，也可采取下列处理方法：①用环氧胶泥或聚合物水泥砂浆补平；②抗压强度低于40 MPa的芯样试件，可采用水泥砂浆、水泥净浆或聚合物水泥砂浆补平，补平层厚度不宜大于5 mm；也可采用硫磺胶泥补平，补平层厚度不宜大于1.5 mm [2]。

在《结构混凝土抗压强度检测技术规程》（DGTJ08 2020－2007）中第5.6.3条规定，锯切后的芯样，应按下列方法进行端面处理：①抗压强度高于40 MPa，直径100 mm，70 mm和55 mm的芯样试件的端面应采取机械磨平的处理方法；②抗压强度低于40 MPa的芯样试件，宜采用硫磺胶泥补平，补平厚度不宜大于1.5 mm；③对抗压强度低于40 MPa有争议的芯样，应以磨平机磨平的端面处理方法为准 [3]。

成勃、王瑞元、谷风明对磨平法和补平法两种方式的受力方式进行了分析，得出了磨平法优越于补平法，指出了减小补平法测试误差的途径 [4]；张治泰、李乃平经过对砂浆及石子的不同受力状态进行分析后认为，芯样试件端面仅磨平是不够的，最好先用胶凝材料在专用设备上将其两端面精细补平，再进行破坏试验 [5]；关惠华认为，不宜采用垫平材料，宜采用磨平法，然后用找平法补平芯样端面 [6]；王元光认为，采用硫磺胶泥补平方式，芯样抗压强度平均值最高，采用水泥净浆补平略低。

采用硫磺胶泥补平方式，加工过程最稳定，试验结果分布最集中，用水泥净浆补平次之，采用机械磨平的试验结果分布易离散 [7]。

鉴于在芯样端面的最优处理方式上有一定分歧，本文在以上研究的基础上，通过对一定数量的150 mm×150 mm×150 mm不同强度等级的混凝土试件上取芯，然后用不同的端面处理方式对芯样加工后进行抗压试验，得出的数据和同批制作的立方体试件抗压强度做对比、分析，以期得到基于本研究限制条件的、较科学便捷的端面处理方法，同时希望能给同行业者提供一定的经验、参考。

2 试验准备和数据分析
2.1 试验设备
主要设备有HJW－15－30－100型强制式单卧轴混凝土搅拌机、HJW－100型混凝土振动台、DQ－3型自动岩石切石机、HMP－150型混凝土磨平机、YE－2000C压力试验机，所用设备都经过相关部门的检定或校准。

2.2 芯样端面处理
试验采用室内机械拌制的方式，就近选取原材料，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB 50081－2002）震动成型了C30、C35、C40三种强度等级的150 mm×150 mm×150 mm混凝土试件各14块（按试验计划，12块即可满足试验要求数量，但为防止加工过程中试件损坏，多做2块备用），在每强度等级的试件中，随机选3块直接做抗压；其余全部加工成为φ 100 mm×100 mm的芯样，再随机选3块不进行端面处理直接做抗压；剩下的全部采用机械磨平，随机选3块做抗压，其余的对端面修补后做抗压。

本试验的芯样端面处理采用两种方法：一是在磨平机上磨平；二是修补。

在部分规范和技术标准中，仅提到了磨平和芯样修补用材料种类，但并未对磨平及修补的具体步骤进行详细说明，因此，本研究的操作过程结合了部分前人经验及笔者的个人理解，力图使芯样端面符合平整度和平行度的要求。

机械磨平时，先将放置芯样的机器基面用水冲净，然后把切割好的芯样夹持于对应规格的卡口内，固定牢固后，开水开机打磨，因打磨前芯样高度已接近100mm，因此务必控制好打磨的厚度，端面齐平即可，确保高度在有效范围内。

同时，打磨时应控制打磨的速度和力度，尽量减少对芯样的扰动。

在修补材料的选择上，本文未使用硫磺胶泥做对比试验，原因如下：
1其需要加热和专用修补设备，本试验室不具备条件；
2制作硫磺胶泥时温度需精确控制在140 ℃±5 ℃，温度高低都会影响胶泥质量，同时该过程涉及安全防护方面的问题；
3如果有等效便捷的其他方法可用，则应在修补材料和方法的选择上优选便捷。

而用水泥净浆修补就便捷许多，只需根据选用的水泥提前确定一个适合的水灰比，保证该水泥净浆试件的3 d强度大于芯样强度即可；在进行修补操作时，低水灰比的水泥净浆很黏稠，方便定型；同时不需要专用设备，找几块平整、较厚的玻璃板，表面刷油后，夹持在端面涂有净浆的芯样上，施以一定的压力，同时结合水准泡控制水平度即可。

本试验修补时选用P.O 42.5水泥，与成型混凝土试件所用水泥一致。

在修补前，按照0.34，0.36，0.38三个水灰比，依据GB17671－1999各成型一组40 mm×40 mm×160 mm的净浆试件，标准养护至3 d龄期时的抗压强度分别为52.5 MPa，50.2 MPa，46.0 MPa，都大于选定的混凝土强度，考虑到需有一定强度富余及方便修补时容易定型，选取了最粘稠的0.34做为修补用水灰比。

在选用玻璃板时，王元光采用单组玻璃板找平单个芯样的方法，本文则采用了单组玻璃板找平多个芯样的做法，由于玻璃板面积增大，每个芯样都是一个支
表1 C 30表2 C 35表3 C 40。