采用HT225型回彈儀測定橋梁高強混凝土回彈抗壓強度的探索

□文/李志國

采用HT225型回彈儀測定橋梁高強混凝土回彈抗壓強度的探索

□文/李志國

文章對某工程高強度等級混凝土進行回彈儀法抗壓強度檢測并同時用芯樣法進行校核。通過HT225型和HT1000型回彈儀之間的對比，得到兩種回彈儀回彈值之間的換算關系。提出了用HT225普通回彈儀測定高強混凝土結構的抗壓強度的適用方法。

高強混凝土；回彈法；抗壓強度；芯樣；檢測；橋梁

目前，我國橋梁混凝土多采用C50級混凝土。由于橋梁的改建、加固、檢測、評價等工程技術要求，常需要對橋梁混凝土抗壓強度進行檢測，而檢測中一般都希望采用非破損的檢測試驗方法。

工程檢測和質量控制試驗實踐中，通常采用的非破損檢測檢驗方法即回彈法測定混凝土的抗壓強度。而測定混凝土抗壓強度的回彈儀，一般采用的是天津建筑材料試驗儀器廠的HT225型混凝土回彈儀。可是HT225型混凝土回彈儀的測量范圍在10～50 MPa，高于50 MPa的混凝土，用HT225進行回彈，沒有相關的經驗公式、回歸方程或測強曲線，因而無法用HT225型混凝土回彈儀測定混凝土抗壓強度。

本文針對某橋梁工程的高強混凝土，同時采用HT1000型混凝土回彈儀、HT225型混凝土回彈儀以及芯樣抗壓強度法，對其抗壓強度進行檢測。該工程混凝土澆筑齡期約500 d，梁為預制混凝土箱梁，橋墩為泵送現澆混凝土墩，梁和橋墩表面光滑平整。回彈檢測角度：梁底90°；橋墩側面0°。芯樣采用φ75mm試件且經過嚴格的切割和雙端磨法磨平。

鑒于目前我國規范中，還不能用HT225型回彈儀測定高強混凝土回彈抗壓強度的現狀，在上述檢測試驗的基礎上，本文探討了采用HT225型混凝土回彈儀檢測高強混凝土回彈抗壓的可能性

1　采用混凝土回彈儀測定混凝土抗壓強度

1.1兩種回彈儀參數

本試驗采用天津建筑儀器廠產的HT225型、HT1000型混凝土回彈儀，對天津市某橋梁工程混凝土進行回彈抗壓強度檢測試驗。

兩種回彈儀的技術參數及使用性能見表1。

表1　兩種混凝土回彈儀基本參數

1.2采用HT1000型混凝土回彈儀

對天津市某大橋鋼筋混凝土梁和橋梁的橋墩的混凝土回彈，自西側共選取2跨，每跨取12榀梁和12榀梁對應的混凝土橋墩，即取24個梁和24個墩作為檢測構件，共計回彈48個檢測構件。根據國家標準規定，每個檢測構件選取10個測區，每個測區選取16個點回彈。應用酚酞測試法，對每個構件進行碳化深度測定并根據國家標準對測試底面和測試表面情況進行修正。某個檢測構件梁底面的混凝土回彈數據見表2。

表2　采用HT1000型混凝土回彈儀測定混凝土回彈值

1.3采用HT225型混凝土回彈儀

對表2相對應的檢測構件相近區域，采用HT225型回彈儀對該橋混凝土進行回彈，測得的回彈值見表3。可見，采用HT-225無法直接對高于C40的混凝土進行抗壓強度檢測。

表3　采用HT225型混凝土回彈儀測定某橋混凝土抗壓強度試驗數據

2　HT225與HT1000的回彈值的換算

2.1兩種回彈值的換算

根據國標規定，進行混凝土回彈檢測時，先選擇12個構件，每個檢測構件10個區，每個區16個點，檢測構件總回彈點數為N=12×10×16=1 920。本試驗為研究采用HT225替代HT1000，進行了共2×1 920個點的兩種回彈儀回彈試驗。

將表2和表3數據回歸，得到兩種回彈儀對該工程的相關性參數

相關系數平方和R2=0.9995

則可將用HT225的回彈儀測得的數據，換算成HT1000回彈儀的數據，再按HT1000型回彈儀給定的測強曲線，進行回彈抗壓強度推算，見表4。

表4　HT225混凝土回彈值折算成HT1000混凝土回彈值及其回彈抗壓強度值

2.2用HT225對橋梁混凝土的回彈試驗及計算

按上述方法計算，得到48個檢測構件的混凝土回彈抗壓強度計算結果，見表5。表5中跨-1梁-1所對應的數據101.5MPa，實際上是在檢測構件跨-1梁-1上測得的10個測區的回彈強度平均值，即由160個HT225測得的回彈值，取舍后，先轉化成HT1000的回彈值，再經角度修正后，得到推定回彈值R′m。再根據R′m，按HT1000查表，得到回彈抗壓強度值后，計算出的平均值。

表5　采用HT225型混凝土回彈儀折算后某橋24榀梁和24個混凝土墩的混凝土抗壓強度N/mm2

按國標對表5的混凝土梁的回彈強度進行強度等級評定，則由混凝土回彈抗壓強度平均值98.7N/mm2，標準差5.75N/mm2，計算出混凝土回彈抗壓強度標準值

fcu,e=98.7-1.645×5.75=89.2(N/mm2)

判定該橋梁混凝土抗壓強度等級為C80。

按國標對上表中的混凝土墩柱的回彈強度進行強度等級評定，則由混凝土回彈抗壓強度平均值90.7 N/mm2，標準差6.03 N/mm2，計算出混凝土抗壓強度標準值fcu,e=90.7-1.645×6.03=80.8(N/mm2)

判定該橋梁混凝土抗壓強度等級為C80。

3　芯樣試驗

3.1芯樣試驗

為驗證回彈法混凝土抗壓強度檢測的準確性，同時采用芯樣法對該工程混凝土梁進行芯樣鉆取。經過切割、磨平后，取得合格混凝土芯樣試件12塊。在試驗室內采用N YL2000型混凝土壓力試驗機進行破壞性壓力試驗，所得的混凝土抗壓強度見表6。

表6　采用芯樣法測定某橋混凝土梁抗壓強度

按CECS03:88《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》對表6的混凝土梁的芯樣強度進行強度等級評定，則由混凝土芯樣抗壓強度平均值108.4 N/mm2，標準差12.0N/mm2，計算出混凝土抗壓強度標準值

fcu，cor=108.4-1.645×12.0=88.6（N/mm2）

判定該橋梁混凝土抗壓強度等級為C80。

3.2HT225測定推導值與芯樣抗壓強度比較

用HT225型回彈儀測定的該橋梁混凝土回彈抗壓強度標準值與用芯樣法測定的該橋兩混凝土芯樣抗壓強度標準值較接近；評定的混凝土抗壓強度等級均為同一級別（C80）。推算的梁芯樣抗壓強度和HT225回彈抗壓強度值偏差＜0.7%。見表7。

表7　強度等級評定N/mm2

4　混凝土回彈與芯樣試驗中的相關問題

4.1便攜性

之所以工程中常采用回彈儀法檢測混凝土抗壓強度，就是因為回彈儀具有優越的便攜性。HT225型混凝土回彈儀，長280 mm，質量為1.0 kg，滿足了這種便攜性的要求，因而受到工程界的歡迎。而對高強混凝土回彈檢驗中，采用HT1000型混凝土回彈儀，進行混凝土回彈強度檢測，則難度很大。這種儀器長486 mm，質量為3.0 kg，而且其彈擊能量較大，若水平回彈，檢測人員都難以承受其彈擊力量。若是檢測角度為90°，則勞動強度極大，一般體力的檢測人員不能承受。尤其在實際檢測過程中，檢測人員常要登梯子、爬架子，甚至單臂回彈，HT1000的彈擊力量令人極其疲勞、不適。因此，可認為，HT1000型混凝土回彈儀的便攜性降低。

4.2HT225型混凝土回彈儀的使用

采用HT225型混凝土回彈儀測定高強混凝土抗壓強度時，應注意混凝土材料表面性質。對表面狀態光滑平整的結構構件，則能和HT1000型回彈儀具有比較好的相關性。否則，必須經過試驗論證后，才可采用本文建議的方法。同時，必須選擇結構構件表面沒有耐久性破壞導致的開裂或剝落的部位進行回彈。

4.3回彈測試的校核

采用HT225型回彈儀測定高強混凝土抗壓強度時，最好由一定量的芯樣試驗，對回彈檢測結果進行校核。如不能在被回彈的工程結構部位進行芯樣抗壓強度校核，則應選擇回彈值相同的其他技術參數（碳化深度、表面狀態等）相近的構件，進行芯樣混凝土抗壓強度校核。若還不能鉆取芯樣，則應用HT1000型回彈儀同時校核或選擇其他非破損檢驗方法進行校核，則所得檢測結果才能更加準確、可信。

5　結語

1）本研究認為，采用沖擊能量為220.7J的HT225型回彈儀測定高強混凝土的回彈抗壓強度是可行的。本試驗條件下，采用HT225型回彈儀測定高強混凝土抗壓強度時，平均回彈值RmHT225可按如下回歸關系折算成HT1000型回彈儀的平均回彈值RmHT1000。再按HT1000型混凝土回彈儀查表，計算出回彈抗壓強度值。

2）本試驗條件下，依據HT225換算最終得到的統計回彈抗壓強度推定值，與芯樣混凝土抗壓強度推定值偏差≯0.7%。

3）采用HT225型混凝土回彈儀進行高強混凝土抗壓強度檢測時，必須要有足夠的回彈數量作為保證。同時要嚴格復合回彈儀的精度，最好能攜帶標準件-鋼砧，彈擊200次后即進行回彈儀的校核。

4）本研究采用HT225型混凝土回彈儀進行高強混凝土抗壓強度檢測，試樣樣本相對較小。建議針對HT225型回彈儀進行高強混凝土回彈抗壓強度試驗，建立測強曲線并注意在此類研究時，必須要結合工程具體情況，增加樣本容量，經過科學分析和判斷再謹慎進行。建議同時進行芯樣抗壓強度或其他非破損檢驗的校核。

[1]JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].

[2]CECS 03:88，鉆芯法檢測混凝土強度技術規程[S].

[3]JTJ/T 272-1999，港口工程混凝土非破損檢測技術規程[S].

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.021

□TU528.31

□C

□1008-3197（2015）04-50-04

□2015-07-30

□李志國/男，1961年出生，副教授，天津大學土木系，從事建筑材料研究工作。