混凝土的黏聚力怎么检测

混凝土黏聚力是其内部水泥水化产物与骨料颗粒间的物理化学结合力，是构成混凝土强度、抗裂性及耐久性的核心指标之一。黏聚力不足会导致结构开裂、渗漏甚至承载力下降，因此准确检测黏聚力对保证工程质量至关重要。本文将系统梳理混凝土黏聚力检测的方法、试验要点及影响因素，为工程实践提供专业参考

混凝土黏聚力基本概念与工程意义

混凝土黏聚力是水泥石（水泥水化产物如C-S-H凝胶、氢氧化钙）与骨料表面，以及水泥石内部颗粒间的结合力，主要源于化学键（如硅氧键结合）、物理吸附（范德华力）和孔隙水的表面张力。它与“混凝土内摩擦力”共同构成抗剪强度，但黏聚力是不依赖外部压力仍存在的固有结合力，而内摩擦力需通过颗粒间挤压滑动体现。

在工程场景中，黏聚力直接关联结构性能：如道路混凝土黏聚力不足会引发早期干缩开裂；剪力墙混凝土黏聚力差易导致表面起砂或骨料脱落；新旧混凝土结合面黏聚力缺失则会造成分层渗漏。因此，黏聚力检测是验证混凝土配合比合理性、评估施工质量的关键环节。

混凝土黏聚力检测方法分类

混凝土黏聚力检测分为“直接法-间接法两类。直接法通过直接施加剪切荷载使试样破坏以测定黏聚力，结果直观准确但操作复杂；间接法通过检测其他关联性能推导黏聚力，更适用于工程现场快速检测。

直接法代表方法是“直接剪切试验”，原理是通过不同垂直荷载下的水平剪切破坏数据，计算黏聚力；间接法常见类型有“劈裂抗拉试验”拉拔试验”，分别通过抗拉强度或界面拉力间接反映黏聚力水平。

直接剪切试验一直接测量黏聚力的核心方法

直接剪切试验基于库仑抗剪强度理论公式τ=c+σtanφ（τ为抗剪强度，c黏聚力，σ垂直应力，φ内摩擦角）。通过施加不同垂直荷载，测量对应的剪切破坏剪力，绘制τ-σ关系曲线，曲线截距即为黏聚力c值。

试样制备需符合GB/T50081标准：常选用边长150mm立方体或φ150mm×15mm圆柱体试样，表面用砂纸打磨平整，避免应力集中。例如，150mm立方体试样需保证上下表面平整度偏差≤0.1mm。

试验步骤：将试样放入剪切仪下盒固定，上盒连接水平加载系统；按0.5MPa1.0MPa、1.5MPa分级施加垂直荷载并稳定3分钟；以0.05mm/min速率施加水平剪力，直到试样沿剪切面破坏，记录每级垂直荷载对应的最大水平剪力。

数据处理：计算每级垂直荷载下的剪切强度τ（τ=水平剪力÷剪切面积），以σ为横轴、τ为纵轴线性拟合曲线，截距即为黏聚力。例如，三级垂直荷载对应剪切强度1.2MPa、1.8MPa.2.4MPa，则拟合曲线τ=0.6+1.2σ，黏聚力c=0.6MPa.

劈裂抗拉试验一间接推导黏聚力的常用手段

劈裂抗拉试验通过测量混凝土劈裂抗拉强度，间接反映水泥石与骨料间的黏聚力。原理是圆柱体试样沿直径方向受线荷载时发生劈裂破坏，破坏动力来自水泥石与骨料的结合力。

试样与操作：采用φ150mm×300mm圆柱体试样，上下垫橡胶条（厚3mm宽20mm）保证荷载均匀传递；以0.1~0.3MPa/s速率施加压力至试样破坏，记录最大荷载P。

计算方法：劈裂抗拉强度ft=2Pπdl（d试样直径，l试样长度）。例如，φ150mm×3mm试样，破坏荷载P=30kN，则ft=2×30000÷（3.14×150×300）≈0.42MPa.

黏聚力推导：工程中常用经验公式c=k×ft，k为修正系数（高强度混凝土取0.4~0.5，低强度取0.3~0.4）。若ft=0.42MPa、k=0.4，则黏聚力c=0.17MPa。

拉拔试验一界面黏聚力的专项检测方法

拉拔试验主要针对“界面黏聚力”检测，如新旧混凝土结合面、混凝土钢筋黏结力。原理是通过拉拔锚固件，测量界面破坏时的拉力，计算单位面积黏聚力。

试样制备需模拟工程实际：若检测新旧混凝土界面，先制作150mm×150mm×150mm旧混凝土块，表面用钢刷打毛至粗糙度≥2mm并清理浮灰；浇筑新混凝土时埋入φ10mm钢筋锚固件，埋深50mm（5倍钢筋直径），养护28天后试验。

试验步骤：用拉拔仪连接锚固件，以0.5kN/s速率均匀加载，直到界面破坏（新旧混凝土分离），记录最大拉力P。若破坏形式为锚固件拔出或新混凝土内部破坏，则结果无效需重新试验。

计算方法：黏聚力τ=P/A（A为锚固件接触面积，A=π×d×l，d锚固件直径，l埋深）。例如，P=5kN、d=1mm、l=50mm，则A=3.14×10×50=1570mm㎡，τ=50÷57≈3.18MPa。

影响黏聚力检测结果的关键因素

试样制备规范性：若骨料级配不合理（如细骨料过多导致水泥石包裹性差）或试样表面不平，会降低黏聚力或导致试验数据偏差。例如，试样表面有凹陷会使剪切时局部应力集中，抗剪强度偏高。

养护条件影响显著：混凝土养护湿度＜90%会导致水泥水化不完全，C-S-H凝胶生成不足，黏聚力下降；温度＜5℃时水化进程延缓，28天黏聚力可能仅达设计值70%。

加载速率控制：直接剪切试验中水平加载速率超过0.1mm/min会导致试样脆性破坏，结果偏高；劈裂试验速率＜0.1MPa/s会因混凝土徐变使破坏荷载降低，结果偏低。

混凝土黏聚力检测的操作注意事项

试验设备需定期校准：压力机、剪切仪的力值精度需符合±1%要求，拉拔仪每半年校准一次；试样平行数量需≥3个，取平均值作为结果，单个试样偏差＞15%需剔除。

安全防护需到位：加载过程中试验人员需远离试样1m以上，拉拔试验需用防护网罩住试样，防止锚固件弹出或碎片飞溅。