城際軌道交通預制梁的混凝土強度檢測分析

陳日生

在城市軌道交通建設中,大量采用橋梁結構。在橋梁施工期間及其隨后的質量評估中,梁體的混凝土強度檢測及評定是極其重要的環節之一。目前混凝土強度檢測方法主要有非破損法、局部破損法和綜合法。超聲回彈綜合法屬于非破損法中的一種,與其他混凝土強度檢測方法相比,超聲回彈綜合法具有受混凝土齡期和含水率的影響小,測試精度較高,檢測較便利,適用范圍較廣,能夠較全面地反映混凝土的實際質量等優點。廣珠城際鐵路大量采用單箱雙室預制梁,預制梁不能采用局部破損法檢測,為了了解預制梁的混凝土強度,采用超聲回彈綜合法進行檢測。

1 檢測情況

1.1 檢測儀器設備

本次檢測儀器設備主要有:北京智博聯公司ZBL-520非金屬超聲檢測儀、汕頭超聲波儀器廠生產的50 kHz平面換能器、HT-225型回彈儀。測試前要對檢測時需要的超聲波檢測儀和回彈儀進行檢查標定,以保證測量的準確性。

1.2 檢測要點

超聲回彈綜合法檢測混凝土強度利用超聲波進行混凝土質量檢測,其原理是利用由壓電元件組成的發射探頭和接收探頭,對于混凝土內部缺陷的檢測采用透射法,接觸在混凝土面上,由發射探頭發射超聲波,便被接收探頭所接收,可采集到超聲波穿透混凝土的聲速、頻率、相位、振幅等聲學參數。混凝土表面硬度值是隨混凝土強度的增加而提高的?；貜梼x具有一定的動能的鋼錘,通過彈擊桿沖擊混凝土表面時,其回彈值與混凝土強度有如下公式關系,從而測得混凝土的表面回彈值。

通過超聲波檢測和回彈法進行綜合檢測,是利用通過測定的混凝土表面硬度(即回彈值)和超聲儀測定的混凝土聲速值來推定混凝土強度。它們關系式如下:

其中,f為混凝土抗壓強度;V為超聲波聲速值;R為回彈值(在回彈法規程中用N表示);A,B,C均為回歸系數。

對測試數據進行修正后,根據以下公式求得混凝土強度換算值:

1)粗骨料為卵石時:

2)粗骨料為碎石時:

當結構或構件中的測區數不少于10個時,各測區混凝土抗壓強度換算值的平均值和標準差應按下列公式計算:

1.3 測區布置

由于預制箱梁中的鋼筋分布較密集、數量較多而且梁體截面相對又較小,對檢測結果將會有一定程度的影響,故梁體測區的選擇宜考慮梁體中鋼筋的布置和梁體截面特性的影響,建議對同一種類的梁體統一選擇某一固定位置作為測區,從而使檢測結果具有可比性,減少鋼筋和截面特性的影響。同時測試面應清潔、平整、干燥,本箱梁選用箱梁中隔板來進行檢測。測區布置見圖1。

1.4 現場檢測

在現場條件具備的情況下,采用對測法檢測聲速,每個測區中應布置3個聲速測點。測量回彈值應在構件測區內超聲波的發射和接收面各彈擊8點。為保證檢測的準確性,現場檢測時重點要注意以下兩方面:首先,超聲測試時要保證換能器與被測混凝土表面耦合良好,同時超聲測距的測量要準確。其次,回彈測試時回彈測點在測區范圍內宜均勻布置,不得彈擊在氣孔或外露的石子上,測點距構件邊緣或外露鋼筋、鐵件的距離不應小于50 mm,同時回彈時回彈儀的軸線方向應與測試面垂直。

2 檢測數據處理

2.1 測區回彈值及聲速值的處理

測區聲速代表值取測區中3個測點聲速值的平均值作為該測區回彈代表值。當采用平測法檢測時,聲速受測試表面質量好壞的影響較大,應對平測聲速進行修正。試驗表明:當測試部位混凝土表面光潔、平整未受過任何損傷時,平測與對測的聲速值差異不大;當測試部位混凝土表面粗糙、疏松、浮漿多或存在裂縫,平測與對測的聲速值差異較大。測區回彈代表值應從該測區的16個回彈值中剔除3個較大值和3個較小值,取其余10個有效回彈值的平均值作為該測區回彈代表值。

2.2 混凝土強度的推定

構件某一測區的混凝土抗壓強度換算值,經修正后的測區回彈代表值和聲速代表值,優先采用專用測強曲線或地區測強曲線換算而得。當無專用測強曲線或地區測強曲線時,可按照全國統一測區混凝土強度換算表換算。由于各地混凝土使用的骨料不同、外加劑的摻加,以及構件本身因素如鋼筋分布、截面特性等的影響,建立專用或地區測強曲線很有必要。本次檢測按照全國統一測區混凝土強度換算表換算來推定混凝土的強度值,推定結果見表1。經計算分析可知:該構件混凝土的換算強度平均值為57.3 MPa,換算強度最小值為52.6 MPa,換算強度方差為2.4 MPa,平均回彈值為 48.8,平均聲速值為 5.07 km/s,因此,該構件混凝土強度推定值為53.4 MPa。

表1 超聲回彈綜合法推定混凝土強度情況

3 結語

超聲回彈綜合法由于其具有顯著的優點,在橋梁構件混凝土強度檢測中運用非常廣泛?，F場檢測前應做好儀器設備和構件選擇的準備工作,合理布置測區;檢測時選擇合適的檢測方法,認真細致地檢測;檢測數據處理時應重點注意相關數據的修正;混凝土強度推定時應按照相關規定進行。

[1]吳新漩.混凝土無損檢測技術手冊[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]TB 10426-2004,鐵路工程結構混凝土強度檢測規程[S].

[3]CECS 02∶2005,超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程[S].