框架柱新增混凝土强度标准差分析

黄可为

（1.福州市建筑科学研究院有限公司,福州 350003；2.福州市建筑工程检测中心有限公司，福州350003）

0 引言

加固结构受力性能与一般未加固的普通结构有较大差异。加固结构属于二次组合结构，新旧两部分存在整体工作共同受力问题，当新增混凝土不满足要求时，影响更大［1］。新增混凝土的质量好坏直接影响整体加固效果，因此，新增混凝土的施工质量是工程竣工验收的重要环节［2，3］。而当混凝土强度标准差过大时，直接影响混凝土抗压强度评定，间接影响整体加固结构的受力性能，重要性不言而喻［4］。文中以某框架结构为案例，采用扩大截面法加固框架柱，新增混凝土强度经回弹法试验，标准差过大，分析原因得出存在分段浇筑施工的可能，并进一步验证，提出不排除标准差过大是由于使用了不同强度等级的混凝土进行浇筑造成的，为后续类似工程项目提供借鉴与参考。

1 工程概况

某房屋系地下1层、地上9层框架结构厂房，因使用功能提升需要，在施工过程中8层、9层层高由4.2m变更为6.0m，并拟增设设备，导致部分结构构件承载能力不足，而后委托设计及施工单位进行加固处理，其中部分框架柱采用扩大截面法加固处理。

2 现场检测分析

2.1 回弹法检测

根据现场条件，参照DBJ 13-71-2015《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》［5］中的规定，扩大截面法加固框架柱的新增混凝土抗压强度试验结果见表1。从表1可以发现，试验除一层柱4×A混凝土抗压强度满足设计要求外，其余框架柱新增混凝土抗压强度均不满足设计要求，而且除一层柱4×A强度标准差为2.77MPa外，其余框架柱标准差均过大，在6.19～11.55MPa之间。参照JGJ/T 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》［6］中的规定，当混凝土强度平均值小于25MPa时，标准差大于4.5MPa，或混凝土强度平均值不小于25MPa且不大于60MPa时，标准差大于5.5MPa，可以认为标准差过大。

表1 增大截面加固框架柱新增混凝土强度试验结果 MPa

2.2 分析原因

当测区间的强度标准差过大时，说明已有某些系统误差因素起作用，例如构件不是同一强度等级，龄期差异较大等，不属于同一母体。

经现场调查，发现采用扩大截面法加固的框架柱，除一层柱4×A未见明显分段现象外，其余11根框架柱新增混凝土部分均存在较明显的分段现象，各个框架柱分段缝位置距地面或楼面约1435～1860mm，典型现状见图1。又因业主未能提供扩大截面法加固框架柱的新增混凝土浇筑的施工内业资料，故不排除框架柱新增混凝土标准差过大是由于分段浇筑施工产生的。

图1 框架柱现场情况

2.3 试验验证

（1） 为了更全面的反应框架柱新增混凝土的强度状况，对存在分段浇筑施工可能的扩大截面框架柱，先抽取3根构件，进行分段试验验证，扩大截面法框架柱新增混凝土抗压强度（分段）试验结果见表2。

表2 新增混凝土强度试验结果（分段检测） MPa

（2） 因加固施工于2014年7月开工，2014年12月竣工，故新增混凝土龄期超过1000d，已经超出行标JGJ/T 23-2011及省标DBJ 13-71-2015测强曲线的龄期范围（14d～1000d），根据现场实际条件，故根据DBJ/T 13-241-2016《福建省钻芯法检测混凝土强度技术规程》［7］，对3层、4层扩大截面加固的框架柱钻取6个芯样进行混凝土抗压强度试验、校核，同时根据表1～表2试验结果，对3根框架柱构件的试验数据进行对比分析，具体结果见表3，表中fcu，e为构件混凝土强度推定值，fcu，cor为抗压芯样试件的混凝土抗压强度值。从表3可以看出：①框架柱构件混凝土抗压强度（未分段）回弹法检测结果均未达到混凝土设计强度等级要求；②框架柱构件混凝土抗压强度（分段）回弹法检测结果，下段混凝土抗压强度均大于上段，且只有四层柱5×A下段满足设计要求，其余均不满足设计要求；③框架柱构件混凝土抗压强度钻芯法检测结果，下段混凝土抗压强度约等于上段2倍，且下段混凝土抗压强度均满足设计要求，而上段混凝土抗压强度均不满足设计要求。

表3 3根框架柱试验结果对比 MPa

3 结果分析

（1） 根据表1和表2，对于同样的3根框架柱，分段试验后，强度标准差由6.19～11.55MPa降到2.58～5.67MPa，数值明显降低。

（2） 根据表4试验结果得出，三层柱3×D上段混凝土强度等级达到C20，下段达到C50；三层柱5×D上段混凝土强度等级达到C25，下段达到C50；四层柱5×A上段混凝土强度等级达到C25，下段达到C50。

4 验证分析

4.1 现场试验

根据现场调查，对其余9根采用扩大截面法加固的框架柱进行分段回弹法试验及钻芯法试验，具体结果见表4，其中一层柱4×A上段标准差为2.97MPa，下段标准差为1.94MPa，其余试验框架柱构件标准差最高值为5.30MPa。

表4 其余框架柱构件对比 MPa

4.2 结果分析

（1） 一层柱4×A未见分段缝，说明为一次浇筑成型，采用同一强度等级的混凝土，所以一层柱4×A标准差基本不变，且上下段混凝土抗压强度基本一致。

（2） 其余试验框架柱均见分段缝，说明存在分段施工的可能，不排除采用了不同强度等级的混凝土浇筑，所以分段回弹法试验后，标准差均大幅度降低，最高标准差为5.30MPa，且其余试验框架柱上下段混凝土抗压强度均相差较大，其中一层柱4×C上段混凝土抗压强度为59.9MPa，下段混凝土抗压强度为39.7MPa，差值最大。

（3） 钻芯法试验混凝土抗压强度结果与回弹法基本一致，说明针对该工程，回弹法检测混凝土抗压强度数据较为可靠。

5 结语

（1） 以某框架结构为案例，采用扩大截面法加固框架柱，新增混凝土抗压强度经回弹法试验，标准差过大，分析原因得出存在分段浇筑施工的可能。

（2） 通过分段回弹法检测混凝土抗压强度，框架柱新增混凝土部分上下段强度标准差均有效降低，但混凝土抗压强度相差较大，同时采取钻芯法验证回弹结果，证明数据可靠，提出不排除标准差过大是由于使用了不同强度等级的混凝土浇筑造成的。为后续类似工程项目提供借鉴与参考。