专利名称：：混凝土强度有约束后锚固检测法的制作方法
技术领域：
：本发明涉及建筑
技术领域：
，尤其涉及一种现场检测混凝土强度的方法。
背景技术：
：由山东省建筑科学研究院主编的《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(DBJM-026-2004)、《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(DBJ14-027-2004)、《后装拔出法检测混凝土抗压强度技术规程》(DBJ14-028-2004)、《钻芯法检测混凝土抗压强度技术规程》(DBJ14-029-2004)等四项工程建设地方标准，已经审定通过，批准为山东省工程建设标准，2004年10月14日开始实施。前两个标准是非破损检测方法，其检测过程快速、简单，对结构无损伤，但检测结果准确性受诸多因素的影响。钻芯法适用于对局部确定有质量问题混凝土进行现场强度检测，而无损检测方法适合大范围混凝土强度现场质量监控。后装拔出法对混凝土力学性能直接检测，具有更高可靠性。其中拔出法因损伤小，得到人们的普遍重视。后装拔出法存在以下缺陷(1)当用切槽机在已钻好的混凝土孔内壁磨切环形沟槽时，必然碰到混凝土中坚硬的粗骨料，切槽难度很大，磨切出的环形沟槽完整性差，尺寸偏差较大，而且无法检验环形沟槽的完整性和尺寸偏差，因而测试数据离散件较大，检测结果精度不高，目前难以推广应用。(2)在约束反力环的作用下，混凝土破坏体是一圆锥体，由于反力环直径小(55mm)，受反力传递和约束应力影响，拔出力较大，对锚固件要求很高，国内目前生产的后装拔出仪仅能检测强度较低的混凝土，当检测C40以上混凝土时，锚固件出现断裂。(3)混凝土的抗压强度随着粗骨料粒径的增人而减低，而拔出力相反，随着粗骨料粒径的增大而提高。当反力环直径较小时(55mm)，为了提高混凝土抗压强度的推定精度必须附加考虑粗骨料粒径的影响。因此，后装拔出法仅适用于细骨料混凝土。
发明内容本发明针对现有技术中的不足提出了一种现场检测混凝土强度的方法，使其具有操作简单、检测结果准确，具备现场可操作性的特点。本方案是通过如下技术措施来实现的在试件表面用钻孔机钻出锚固孔，然后在所述锚同孔中植入带锚固胶的锚固件，待锚固胶固化后，在反力环支撑下拔出锚固件并测定拔出力，根据拔出力与混凝土强度的对应关系，推定混凝土的强度。本方案的具体特点还有，钻出锚固孔后需要清除孔内灰尘。所述清除孔内灰尘是用吹风机将混凝土试样锚固孔内灰尘吹净。所述锚固胶为用渗透性强的改性环氧类胶粘剂中的碳纤维底胶。所述锚固件为铁质锚固件。所述锚固件为带有圆柱头的螺栓。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，有约束后锚固拔出法检测混凝土强度是在混凝土硬化后，钻孔并用高强、渗透性强胶粘剂粘锚固件，等胶粘剂硬化后拔出锚固件，根据拔出力推定混凝土强度的一种试验方法。但是有约束后锚固拔出法锚固件的传力路径与后装拔出法不同后装拔出法锚固件直接传递至锚固件与磨槽处混凝土接触面；有约束后锚固拔出法锚固件通过胶粘剂传给混凝土。反力环直径、锚固深度对混凝土破坏体的受力状况影响非常显著，以下内容将分析这些因素对有约朿后锚固拔出法的影响并确定试验参数。有约束后锚固拔出法破坏体表现以下四种破坏形式(见图1图4):a为锚固件拔断；b为混凝土锥体破坏；C为锚固件拔脱破坏；d为混凝土锥体及胶体粘结破坏。破坏形式a在锚固深度较大的情况下，当锚同深度范围内的锚固力超过锚固件的抗拉强度时出现，锚固深度范围内的锚固力可能由混凝土锥形破坏体的破坏力、混凝土锥形破坏体的破坏力及胶体破坏力或者胶体抗拔承载力决定。破坏形式b在锚固深度较小的情况卜出现。破坏形式c在试验时偶有发生，原因是胶强度低及孔壁未清理干净所致，此类破坏也可以避免。破坏形式d是锚固较深或者反力环直径较小情况下出现的破坏状态。以下将对有约束后锚固法的受力进行分析，在计算分析中作如下假定(1)在受力过程中，粘结胶体的应变与锚固件、混凝土的应变满足变形协调原理；(2)锚固件与混凝土、胶体与混凝土间有足够好的粘结，无相对滑移；(3)假定反力环对混凝土反力为环形线荷载；(4)胶体和混凝土为理想弹性体。后锚固拔出法各部分受力简图见图5，N为拉拔力，F,;为反力环提供的反力:D为反力环直径，d为锚固孔直径，q为孔壁处微元体主应力。由力的平衡条件及假定3:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(1)由FK产生在胶体与混凝土界面处各应力分量-(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(4)由N产生在胶体与混凝土界面处各应力分<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(5)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(6)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(7)在N及FR合力作用下各应力分量为二者分量之和。将合力分量带入主应力计算公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(8)q是x和d的二维函数。无约束反力(反力架为间距较大三点式或直径很大的圆环式)，可以忽略反力的影响。可以根据公式(5)(8)，计算出无约束反力情况下混凝土孔壁与胶体粘结界面处最大应力q。在同样大小的外力N作用下，同一锚固深度处，无约束反力情况下混凝土孔壁与胶体粘结界面处最大应力^要明显大于强约束情况下最大应力q，无约束反力情况下在混凝土孔壁与胶体粘结界面上达到混凝土与胶体粘结破坏应力的深度要比强约束情况下要小。因此，无约束反力情况下锚固件拔出力要明显大于强约束反力情况下锚固件拔出力。在混凝土孔壁与胶体界面某一深度处应力达到胶体与混凝土界面处的粘结应力极限时，混凝土开始发生锥体破坏，此处深度就是界限锚固深度。当实际锚固深度/小于或等于界限锚固深度/￡时，混凝土发生b类混凝土锥体破坏；实际锚固深度/大于界限锚固深度/￡时，混凝土发生d类混凝土锥体和胶体联合破坏。根据公式(1)(8)分析可知混凝土锥形临界破坏深度与胶体力学性能、反力环直径和混凝土强度有关。把破坏体单独拿出来进行分析，根据力的平衡条件可得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(9)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(10)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式(9)(14)中7^为拔出力，iV，为混凝土锥体破坏荷载，K。w为胶体粘结破坏荷载，/(为混凝土抗拉强度，/,为界限锚固深度，f为胶层厚度、G、￡分别为胶体剪切模量和弹性模量，d为开孔直径。由公式914可以得出有约束后锚固法检测混凝土强度是在己经确定的反力环直径、锚固深度与锚固孔孔径等参数并加工相应尺寸的试验设备，在这种情况下后锚固拔出力由混凝土强度、胶体力学性能参数、胶层厚度等参数决定。如果想通过我们试验得出的拔出力与混凝土强度建立一一对应关系，胶体力学性能参数必须确定。但是影响胶体力学性能参数的因素太多，诸如环境温度、湿度、混凝土锚固孔界面处理情况等。在这种情况下，如果去除粘结破坏荷载仏"的影响，就能比较精确的确定混凝土强度(抗拉强度或者抗压强度)。界限锚固深度的理论分析研究可知当锚固深度小于界限锚固深度时，就能保证避免d类混凝土锥体和胶体联合破坏，而出现b类混凝土锥体破坏。由试验现象及力学性能分析经可以得出经试验及理论计算统计得出在确定反力环直径条件下的界限破坏深度，使后锚固件锚固深度小于界限锚固深度，就能确保b类混凝土锥体破坏，从而精确的推定混凝土强度。我们在大量试验的基础上确定反力环直径120咖，锚固深度30mm，C80以下混凝土均出现混凝土锥体破坏，从而在理论上保证了有约朿后锚固法的检测精度。本发明与己有技术相比具有以下显著特点和积极效果与回弹法等其他表层硬度法、物理参数法相比有约束后锚固拔出法是对混凝土力学性能直接检测，具有更高可靠性；与后装拔出法相比有约束后锚固拔出法试验设备简单。操作简单，省去了磨槽等比较费时费力的工作，使整个检测时间和成本大大减少；由于混凝土破坏锥体体积较大，因而可以检测粗骨料混凝土的强度。因此本发明与现有技术相比，实现了技术H的。下面结合附图对本发明作进一步详细地描述。图l破坏形式a简图2破坏形式b简图3破坏形式C简图4破坏形式d简图5有约束后锚固法实施简图6应力分析示意图7锚固件破坏体受力图8有约束后锚固法回归曲线；图中，1、锚固胶，2、锚固件，3、转接头，4、拉杆，5、液压千斤顶，6、螺帽，7、反力环。具体实施例方式有约束后锚固拔出法检测结构混凝土强度实施歩骤U)在混凝土试件表面用冲击机钻出锚固孔，孔径25mm。(2)用吹风机将混凝土试样上的锚同孔内灰尘吹净。(3)用碳纤维底胶将直径25mm锚固件2植入到直径25mm的锚固孔中。(4)待胶粘剂固化后(常温条件，固化时间为30分钟)，反力环7放置在混凝土上，通过转接头3把锚固件2和拉杆4连接，拉杆4穿过液压式千斤顶5后，拧紧螺帽6使拉杆4与液压千斤顶5紧密接触，对锚固件2施加的拔出力就通过液压千斤顶5传给反力环7，在锚固件2被拔出时，混凝土锥形体被拔出。测力设备采用数显传感器，加载速度控制在O.lkN/s，加载至混凝土被拔出。(5)根据公式/￡=2.5958,-7.8844，推定混凝土的强度。式中力——混凝土立方体抗压强度(MPa);t——混凝土极限拔出力(kN)以下我们制作了大量混凝土试件来制定拔出力与混凝土强度的关系曲线。作为一种新的现场检测混凝土抗压强度的方法，我们制作了3天、7天、14天、28大、60天、90天、180天、365天、共8个龄期的混凝土试件及同条件试块进行试验，回归出拔出力与混凝土强度的关系。1、普通混凝土强度等级C10、C20、C30、C40、C50，石子粒径525mm。2、大流动性混凝土分别采用奈系、聚羧酸高效减水剂等，强度等级CIO、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C803、掺膨胀剂混凝土强度等级C20、C30、C40、C504、人工砂混凝土强度等级C20、C30、C40、C505、混凝土试件制作同时，制作150X150X150mm混凝土立方体试块。8个龄期每个龄期2组。每个编号每一龄期得到一组混凝土极限拉力和混凝土立方体抗压强度，进行数据进行回归分析，得到混凝土极限拉力与混凝土抗压强度之间关系曲线回归曲线的形式有多种，线性回归、幂回归、指数回归、多项式回归等，对各种回归结果进行对比，线性回归相关系数高于幂回归、指数回归，多项式冋归相关系数高于线性回归，多项式回归曲线的基本线型接近直线，选择线性回归。混凝土极限拔出力与混凝土立方体抗压强度之间关系曲线/c=2.5958卜7.8844(1)相关系数r=0.942式中fcu——混凝土立方体抗压强度(MPa);t——混凝土极限拉力(kN)由数据分析得出，混凝土拉力与混凝土立方体抗压强度线性关系曲线相关系数在0.9以上，属于显著性相关关系。为了现场验证有约束后锚固法的检测精度，我们专门制作了一批混凝土试件和同条件试块，分别采用后装拔出法及有约束后锚固法进行推定混凝土强度并与同条件试块的强度相对照。结果见表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表1.与后装拔出法推定混凝土强度对比结论有约束后锚固拔出法比后装拔出法准确。虽然本发明已经通过选用的实施例及其附图进行描述并完全公开，但是对本领域技术人员来说，在不超出本发明实质的情况下，任何改变和变化都属于本发明的范围。权利要求1、一种混凝土强度有约束后锚固检测法，其特征是它包括如下步骤在试件表面用钻孔机钻出锚固孔，然后在所述锚固孔中植入带锚固胶的锚固件，待锚固胶固化后，在反力环支撑下拔出锚固件并测定拔出力，根据拔出力与混凝土强度的对应关系，推定混凝土的强度。2、根据权利要求1所述的混凝土强度有约束后锚固检测法，其特征是钻出锚固孔后需要清除孔内灰尘。3、根据权利要求2所述的混凝土强度有约束后锚固检测法，其特征是所述清除孔内灰尘是用吹风机将混凝土试样锚固孔内灰尘吹净。4、根据权利要求1或2或3所述的混凝土强度有约束后锚固检测法，其特征是所述锚固件为铁质锚固件。5、根据权利要求4所述的混凝土强度有约束后锚固检测法，其特征是所述锚固件为带有圆柱头的螺栓。6、根据权利要求1或2所述的混凝土强度有约束后锚固检测法，其特征是所述锚固胶为用渗透性强的改性环氧类胶粘剂中的碳纤维底胶。全文摘要一种混凝土强度有约束后锚固检测法，其特征是它包括如下步骤在试件表面用钻孔机钻出锚固孔，然后在所述锚固孔中植入带锚固胶的锚固件，待锚固胶固化后，在反力环支撑下拔出锚固件并测定拔出力，根据拔出力与混凝土强度的对应关系，推定混凝土的强度。文档编号G01N3/00GK101173882SQ20071011346公开日2008年5月7日申请日期2007年10月30日优先权日2007年10月30日发明者吕宏迪,孔旭文,崔士起,王金山,谢慧东申请人:山东省建筑科学研究院