地區(qū)測強曲線的研究

周茗如 魏域虎 王 騰 文煜馨

(蘭州理工大學(xué) 甘肅省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，甘肅 蘭州 730050)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，商品混凝土已經(jīng)慢慢取代普通自拌混凝土成為混凝土發(fā)展的趨勢。目前使用的回彈法測定混凝土強度標準主要是針對自拌混凝土。所以我們現(xiàn)在急需一本專門的地方標準來對商品混凝土強度檢測方面進行規(guī)范。商品混凝土向高性能發(fā)展已經(jīng)成為一個重要方向，所謂高性能是指混凝土具有高強度、高耐久性、高流動性。與普通混凝土相比，高性能混凝土在恰當?shù)呐浜脮r有較好的自密實，體積穩(wěn)定性較高，表現(xiàn)為具有高彈性模量、低收縮與徐變、低溫度變形，其總收縮量與其強度成反比，強度越高總收縮量越小，這就決定了商品混凝土在進行回彈法測定強度時與自拌混凝土存在明顯差異。主要表現(xiàn)在商品混凝土早期強度發(fā)展加快，而后期強度的增長率卻低于普通強度混凝土，從而使得其回彈值相對自拌混凝土的回彈值偏低。另一方面由于商品混凝土為了提高其性能往往摻有大量的摻合料，這就使得其在配比上與普通自拌混凝土存在明顯差異。由于組成混凝土的材料并不是單一的，所以原材料的不同也會對混凝土的力學(xué)性能有非常重要的影響。而甘肅由于特殊的地理地質(zhì)環(huán)境使得各地方市的原材料又有很大的差異，因此相對于普通自拌混凝土，商品混凝土的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，隨之舊的檢驗標準已不再適合商品混凝土的檢測。

解決上述問題，可以通過采用慶陽地區(qū)常用的有代表性的材料、成型養(yǎng)護工藝和齡期為基本條件，制作一定數(shù)量的混凝土立方體試件，進行回彈、碳化和抗壓試驗，建立本地區(qū)曲線。這種測強曲線，能夠很好地適合本地區(qū)的原材料、施工方式、氣候環(huán)境等特點，且更重要的是，它的強度推定誤差優(yōu)于全國統(tǒng)一曲線。因此，混凝土強度檢測優(yōu)先采用專用或地區(qū)測強曲線勢在必行。本試驗采用本地區(qū)具有代表性的原材料，制作了C10-C60混凝土試塊，進行了系列試驗，利用最小二乘方法，得到了回歸方程，對甘肅地區(qū)回彈標準的編制提供依據(jù)[3-4]。

1 試驗概況

1.1 實驗設(shè)備

回彈儀采用山東樂陵市回彈儀廠生產(chǎn)的ZC3型混凝土回彈儀，抗壓試驗采用DYE-2000電液式壓力試驗機。

1.2 試驗原材料

本次試驗選取慶陽地區(qū)具有代表性的原材料：水泥為P.O42.5級水泥，細骨料為河砂或山沙，粗骨料為5-31.5mm的卵石、碎卵石，摻合料為Ⅱ級粉煤灰以及外加劑。

1.3 試件制作

試件采用100mmX100mmX100mm的標準的立方體試塊，設(shè)計強度為C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60 11個強度等級，每個混凝土攪拌廠每個強度等級做3組，總共15家商混站。試塊塌落度為180-220mm。對于統(tǒng)一配比的混凝土試件，分為14d、28d、60d、90d 4個齡期，同一期試塊在同一天 完成，采用實驗室養(yǎng)護。自然養(yǎng)護成型后的24h后拆模，實驗室養(yǎng)護至各齡期。

1.4 試驗方法

1)整理試件。將被測試件4個澆筑面上的雜物擦拭干凈，以同一強度等級的3個試件作為一組，依次編號。如圖1。

2)測量回彈值。應(yīng)將試件置于壓力機上下承壓板之間，使一對側(cè)面朝向便于回彈的方向，然后預(yù)加壓，分別在試件兩個相對側(cè)面上水平測試方法各測試8個回彈值，剔除3個最大值和3個最小值，取余下10個回彈值的平均值作為該試件的回彈代表值。如圖2。

3)抗壓強度試驗。回彈值測試完畢之后，按現(xiàn)行國家標準GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》的規(guī)定速度連續(xù)均勻加載至破壞，計算抗壓強度實測值[1]。

2 實驗數(shù)據(jù)與分析

慶陽地區(qū)商品混凝土回彈測強曲線確定共制作試塊1336塊，配合比以各參編單位實際工程所用為主，粗骨料包括碎石、卵石及破碎卵石，摻合料包括粉煤灰、礦粉、硅粉，外加劑有膨脹劑、減水劑和含氣劑。通過對測試數(shù)據(jù)的分析擬合，得到慶陽地區(qū)商品混凝土測強曲線 fccu，i=0.5059Rm1.247510-0.0137dm，曲線的相關(guān)系數(shù)為0.9111，平均相對誤差(δ)為±8.7%，相對標準差(er)為6.86%。

對碎石和卵石商品混凝土回彈測強誤差以及正負誤差個數(shù)進行計算，可以看出卵石和碎石商品混凝土回彈測強誤差均在規(guī)范要求的誤差范圍內(nèi)[2]，且正負誤差個數(shù)相當，詳見表1。

對不同混凝土抗壓強度段測強誤差以及正負誤差個數(shù)進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，強度在14～60MPa時，正誤差個數(shù)多于負誤差，詳見表2。

利用最小二乘法分別得到冪函數(shù)回歸方程，見圖3。在同等平均回彈值下慶陽地區(qū)抗壓強度與國家標準抗壓強度對比見圖4。

圖1 試件編號

圖2 測量回彈值

圖3 測強曲線

圖4 國家與慶陽抗壓強度對比圖

3 結(jié)論

表1 碎石和卵石商品混凝土回彈測強誤差

表2 泵送混凝土不同強度段誤差

1)測試發(fā)現(xiàn)，粉煤灰單摻量在30%-37%時的測強誤差明顯大于摻量在10%-28.3%時的誤差，且超過了本規(guī)程規(guī)定的測強曲線誤差要求，正誤差個數(shù)也明顯多于負誤差，說明混凝土回彈換算強度高于試塊混凝土抗壓強度，致使混凝土回彈換算強度偏大；

2)提出了本地區(qū)回彈法檢測混凝土地方測強曲線：

4 結(jié) 語

本課題的研究，旨在通過建立慶陽地區(qū)地方測強曲線，提高混凝土強度檢測的精度，指導(dǎo)今后的實際工作，為城市建設(shè)提供必要的支持。研究成果有一定的社會效益，對于混凝土學(xué)科的科技進步提供了一些可參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這對其他各兄弟市在回彈法檢測商品混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程編制具有重要借鑒意義。本項目中技術(shù)規(guī)程的編制指導(dǎo)思想和相關(guān)技術(shù)理論可廣泛應(yīng)用于全國其他各個地區(qū)。這種測強曲線的制定方式更符合各地區(qū)的實際情況，提高了各地區(qū)混凝土強度檢測的合理性，為國家?guī)砹私?jīng)濟效益和社會效益，具有良好的發(fā)展前景。

[1]GB/T50081-2002，普通混凝土力學(xué)性能試驗方法[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003

[2]JGJ/T23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[3]陳海彬，周鹍，陸輝東，高強混凝土回彈法地方測強曲線的研究[J].遼寧:混凝土，2012，(6).128-130

[4]賈軍，陳銳娟，張曉華.監(jiān)理寧夏地區(qū)回彈法測強曲線的研究[J].寧夏:寧夏工程技術(shù).2004，(2).130-131