回彈法檢測混凝土強(qiáng)度的數(shù)據(jù)處理流程簡化分析

許周張馳

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

近年來，隨我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，我國的鐵路建設(shè)也有質(zhì)和量的的飛速變化，在這過程中，越來越多的混凝土構(gòu)件應(yīng)用到工程建設(shè)中，這就迫切需要找到一種合適的方法來檢驗混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度?；貜椃ㄗ哉Q生以來，以其便捷、測試費(fèi)用低、檢測結(jié)果相對可靠等特點(diǎn)，已經(jīng)在混凝土檢測方面得到了廣泛的應(yīng)用。但是回彈法的數(shù)據(jù)處理流程是一項相對繁瑣的工作，其數(shù)據(jù)多，計算過程較為復(fù)雜，使得回彈法的推廣應(yīng)用受到了限制。

1 回彈法的基本原理

混凝土強(qiáng)度測試儀，也稱為回彈儀［1］，是一種無損檢驗混凝土強(qiáng)度的儀器。回彈儀的基本測試原理［2］是利用彈簧帶動重錘，作用在混凝土表面，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，以重錘回彈的距離和彈簧的初始長度之比值(定義為回彈值W)與混凝土強(qiáng)度間的相關(guān)關(guān)系來推定混凝土的抗壓強(qiáng)度。通常情況下，回彈值越大，混凝土的強(qiáng)度越高，兩者呈正相關(guān)關(guān)系。

在測試混凝土的回彈值時，需要同時測量其碳化深度值［3］。碳化現(xiàn)象，是混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，呈堿性狀態(tài)。通常情況下，碳化可以使混凝土表面硬度增加，從而使回彈值增大，從而影響回彈法的測量精度。因此，在回彈法的數(shù)據(jù)計算過程中，應(yīng)消除碳化現(xiàn)象對回彈值的影響，使測量結(jié)果更接近實(shí)際情況。

2 回彈法的數(shù)據(jù)采集

所使用的回彈儀為ZC3－D型一體式數(shù)字回彈儀，具有自動記錄、自動存儲的功能，在很大成程度上簡化了數(shù)據(jù)采集過程，提高了工作效率。

測試回彈值時，每一測區(qū)需要測量16個回彈值。具體到回彈法檢測隧道二襯強(qiáng)度的實(shí)例中，每一板隧道二襯需要在左右邊墻各布置5個測區(qū)，共10個測區(qū)，每個測區(qū)采集16個回彈值，共計160個回彈值數(shù)據(jù)。

應(yīng)當(dāng)提請注意的是，測量回彈值過程中，回彈儀撞擊桿應(yīng)當(dāng)與測試面保持垂直關(guān)系［4，5］，并緩慢施壓。

3 實(shí)例

3.1 工程概況

蘭新鐵路第二雙線金瑤嶺隧道起訖里程為DK355+100～DK362+550，全長7 450 m，位于甘肅省張掖市山丹縣軍馬一場西南方向祁連山山區(qū)，屬長大隧道，平均海拔3 200～3 600 m，最高海拔為3 682 m，隧道最大埋深464 m;洞身經(jīng)過地段地形起伏較大，地表自然坡度在30°～60°之間。

3.2 數(shù)據(jù)采集

中鐵咨詢公司于2013年8月6日對金瑤嶺隧道DK361+830～DK362+550段落進(jìn)行檢測，取得160×60(共計9 600)個數(shù)據(jù)。

3.3 混凝土強(qiáng)度的計算及修正

依據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程JGJ/T 23—2011》［6］(以下簡稱《規(guī)程》)要求，計算每個測區(qū)的回彈值時，應(yīng)從測區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，其余10個回彈值按下式進(jìn)行計算

其中:Rm指測區(qū)的平均回彈值，精確至0.1;Ri指第i個測點(diǎn)的回彈值。

這樣，每板二襯的混凝土抗壓強(qiáng)度即可由下式確定

3.4 數(shù)據(jù)自動化處理

依據(jù)以上的常規(guī)計算方法計算混凝土的強(qiáng)度是一項極其繁瑣的工作。為此，作者根據(jù)EXCEL程序的強(qiáng)大計算能力，特設(shè)計一套計算程序，僅需將現(xiàn)場實(shí)測的回彈數(shù)據(jù)，以及回彈值分類匯總到EXCEL表格，即可快速計算混凝土的抗壓強(qiáng)度，并判定該混凝土是否達(dá)到原設(shè)計的抗壓強(qiáng)度。自動化處理流程如圖1。

(1)整理回彈數(shù)據(jù)

圖1 回彈法數(shù)據(jù)自動化處理流程

從ZC3－D回彈儀導(dǎo)出的回彈數(shù)據(jù)，為文本格式(*．txt)，需要整理為10(行)*16(列)的數(shù)據(jù)，并依次排列，如圖2所示。其中“序號A”表示隧道二襯的每板編號。

圖2 回彈法數(shù)據(jù)示例

(2)錄入回彈數(shù)據(jù)

將以上整理好的回彈輸入錄入到自動化計算表格中，注意行列的對應(yīng)關(guān)系。

(3)錄入設(shè)計參數(shù)及錄入碳化值

本步驟中，需錄入隧道每板二襯的起訖里程、設(shè)計強(qiáng)度和碳化值。

(4)查表計算回彈平均值

圖3 回彈法數(shù)據(jù)處理計算表格

(5)計算抗壓強(qiáng)度

(6)生成成果一覽表

將測量里程段落的各板數(shù)據(jù)匯總，并判斷推定強(qiáng)度和設(shè)計強(qiáng)度的相對大小。當(dāng)某板二襯的推定強(qiáng)度大于設(shè)計強(qiáng)度值時，則合格;當(dāng)其推定強(qiáng)度小于設(shè)計強(qiáng)度值時，則不合格。以此為依據(jù)，判斷該板隧道二襯是否達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，生成成果一覽表(如圖4)。

圖4 回彈法數(shù)據(jù)處理成果一覽表(示例)

4 結(jié)束語

本程序旨在提高回彈法檢測混凝土強(qiáng)度的工作效率，為檢測人員提供便利。

使用本程序過程中，僅需錄入設(shè)計參數(shù)和碳化值以及回彈值，即可直接生成成果一覽表。

成果一覽表中，有每板二襯回彈值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、推定強(qiáng)度，并通過公式判定該板二襯是否達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度。

在成果一覽表中，如遇某二襯不合格的情況，需進(jìn)一步取芯進(jìn)行抗壓實(shí)驗，驗證該二襯混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度值。

［1］ 周宗良．簡論回彈法與混凝土試塊法檢測混凝土強(qiáng)度的優(yōu)與劣［J］．淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012(6):124-125

［2］ 夏樹威．回彈法檢測強(qiáng)度常見問題淺議［J］．中國高新技術(shù)企業(yè)，2013(9):79-80

［3］ 黎清容．回彈法檢查混凝土技術(shù)及其強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù)的概率分析［J］．廣東建材，2013(5):37-39

［4］ 田焜．回彈法檢查混凝土抗壓強(qiáng)度在結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用［J］．山西建筑，2013(6):29-30

［5］ 孫曼莉．回彈法混凝土測強(qiáng)的應(yīng)用分析［J］．山西冶金，2012(3):74-76

［6］ 王?。摶貜椃ㄔ诮Y(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度監(jiān)管中的作用［J］．福建建材，2013:22-24

［7］ JGJT 23—2011，回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程［S］

［8］ 簡驍，童鵬．基于地面激光雷達(dá)技術(shù)的隧道變形監(jiān)測方法研究［J］．鐵道勘察，2011(6):19-21

［9］ 張宇．鐵路客運(yùn)專線隧道GPS測量貫通誤差分析與應(yīng)用［J］．鐵道勘察，2007(6):42-44

［10］雷巨光．CRTS_型軌道板灌注后檢測方法探討［J］．鐵道勘察，2012(2):17-20

［11］時元鴻．應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)電磁波反射檢測隧道襯砌質(zhì)量缺陷［J］．鐵道勘察，2008(4):60-63