關(guān)于回彈法檢測混凝土抗壓強度的實驗研究

江門市江海區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測站 廣東江門 529000

摘要：對混凝土抗壓強度的檢測是確保建筑工程整體質(zhì)量的重要工作，回彈法是目前應(yīng)用最為廣泛的混凝土抗壓強度無損檢測方法。為了更好的應(yīng)用該檢測技術(shù)，本文通過實驗，建立了新型回彈儀檢測混凝土測強曲線，文章內(nèi)容包括實驗的原理、實驗的設(shè)計，可為回彈法檢測混凝土抗壓強度時提供一定的幫助，可供參考。

關(guān)鍵詞：混凝土；抗壓；回彈檢測；測強曲線；結(jié)構(gòu)安全

0 引言

混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，為了確定結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性是否滿足要求，有必要對混凝土強度進行檢測和鑒定、對其可靠性作出科學(xué)評價。回彈法是一種無損檢測混凝土強度的方法，它通過對涉及結(jié)構(gòu)安全、使用功能、關(guān)鍵部位等的實體混凝土強度進行監(jiān)督檢測來分析判定現(xiàn)場實體是否滿足設(shè)計要求及是否存在安全隱患，以達到有效監(jiān)督工程實體質(zhì)量的目的，具有成本低、操作簡便、工作量較小等特點，在建筑行業(yè)混凝土抗壓強度檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。為了更好的應(yīng)用該檢測技術(shù)，本研究采用一種常用的原材料配置試驗用混凝土，按標(biāo)準(zhǔn)方法成型標(biāo)準(zhǔn)立方體試件與大型實體結(jié)構(gòu)模型，建立了新型回彈儀檢測混凝土抗壓強度曲線，研究結(jié)果可供結(jié)構(gòu)混凝土強度檢測與控制參考。

1 試驗原理

采用回彈儀對標(biāo)準(zhǔn)立方體試件和大型結(jié)構(gòu)實體墻、現(xiàn)澆樓板進行回彈測試后，將立方體試件和從實體混凝土中鉆取的芯樣試件進行力學(xué)試驗并測量該混凝土的平均碳化深度，匯總而得到Q值、平均碳化深度值、試件抗壓強度值等數(shù)據(jù)。以立方體試件抗壓強度、芯樣試件抗壓強度分別作為因變量，Q值、碳化深度參數(shù)作為自變量，采用最小二乘法原理進行回歸擬合，得到回彈儀檢測泵送混凝土抗壓強度測強曲線。通過采用該測強曲線進而得到混凝土換算強度，借以推定結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度的一種新型檢測技術(shù)。

2 試驗設(shè)計

2.1 混凝土原材料及配合比

試驗采用一種常用原材料：42.5級普通硅酸鹽水泥，Ⅱ級粉煤灰，細(xì)骨料為河砂，中砂，粗骨料為卵石破碎的粒徑5～25mm碎石，ZG-C型泵送減水劑，拌合用水為當(dāng)?shù)刈詠硭；炷僚浜媳仍O(shè)計為C20、C30、C40、C50，共四個強度等級。

2.2 結(jié)構(gòu)實體模型與標(biāo)準(zhǔn)立方體試件

委托生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的大型商品混凝土公司提供試驗混凝土并泵送澆筑成型4個大型結(jié)構(gòu)實體模型與150mm×150mm×150mm標(biāo)準(zhǔn)立方體試件（見圖1）。混凝土結(jié)構(gòu)實體模型澆筑成型并拆除模板后，按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）養(yǎng)護14d后自然養(yǎng)護，裸置備用；標(biāo)準(zhǔn)立方體試件移至室外陰涼處“品”字型碼放備用。

圖1 大型結(jié)構(gòu)實體模型

2.3 測試方法

在齡期為14d、28d、60d、90d、180d、360d時，從每強度等級試件中隨機抽取不少于2組立方體試件及在大型結(jié)構(gòu)實體模型的混凝土墻體側(cè)面與現(xiàn)澆樓板底面進行回彈測試及碳化深度測量，并對應(yīng)回彈測區(qū)鉆取直徑100mm的標(biāo)準(zhǔn)芯樣。對得到的同齡期混凝土試件在試驗壓力機下進行力學(xué)破型試驗。試驗用儀器設(shè)備均檢定有效。

3 回彈儀檢測混凝土澆筑側(cè)面測強曲線

3.1 以立方體試件為研究對象的回彈儀測強曲線

試驗取得186組有效數(shù)據(jù)，立方體試塊抗壓強度范圍16.8～78.8MPa，回歸用數(shù)學(xué)模型采用回彈規(guī)程推薦的復(fù)合冪指數(shù)模型，采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式（1）所示，得到的回歸測強曲線如圖2所示。

（1）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.096；平均相對誤差δ為±3.7%；相對標(biāo)準(zhǔn)差er為8.61%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相對誤差δ不大于±12%，相對標(biāo)準(zhǔn)差er不大于14.0%的專用測強曲線的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。

圖2 立方體試件強度與其側(cè)面Q值的關(guān)系

3.2 以結(jié)構(gòu)墻體為研究對象的回彈儀測強曲線

試驗取得336組有效數(shù)據(jù)，芯樣試件抗壓強度范圍30.2～85.3MPa，回歸用數(shù)學(xué)模型采用回彈規(guī)程推薦的復(fù)合冪指數(shù)模型，采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式（2），得到的回歸測強曲線如圖3所示。

（2）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.85，平均相對誤差δ為±6.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)差er為9.91%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）專用測強曲線技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。

圖3 墻體芯樣抗壓強度與其側(cè)面Q值的關(guān)系

圖4 回彈儀檢測混凝土澆筑側(cè)面測強曲線間比較

3.3 混凝土澆筑側(cè)面測強曲線分析

圖4所示為式（1）、式（2）換算結(jié)果的比較，可知二者的強度換算結(jié)果相差不多，采用實體數(shù)據(jù)的擬合式（2）較由立方體試驗數(shù)據(jù)回歸的式（1）略高。

3.4 混凝土澆筑側(cè)面測強曲線驗證

1）基于立方體強度的回彈儀測強曲線的驗證。隨機抽取若干立方體試件進行回彈儀測試，對擬合式（1）進行驗證，結(jié)果如圖5所示，可知曲線模型換算強度的散點基本均勻分布在y=x線兩側(cè)。

圖5 基于立方體強度的回彈儀測強曲線驗證結(jié)果

2）基于芯樣強度的回彈儀測強曲線的驗證。在某新建工程的混凝土柱、剪力墻上進行回彈儀測試，同時測量碳化深度值，并在回彈相應(yīng)測區(qū)內(nèi)鉆取直徑100mm的混凝土芯樣，加工成標(biāo)準(zhǔn)芯樣并進行力學(xué)性能試驗，得到的驗證數(shù)據(jù)如表1所示。由表1的統(tǒng)計結(jié)果表明，本文基于芯樣強度的回彈儀測強曲線計算得到的強度相對誤差均不大于11.5%，符合工程檢測的精度要求。

表1 基于芯樣強度的回彈儀測強曲線驗證結(jié)果

4 混凝土澆筑底面測強曲線

4.1 立方體試件

試驗取得72組有效數(shù)據(jù)，立方體試塊抗壓強度范圍16.8～78.8MPa，采用冪函數(shù)數(shù)學(xué)模型以及最小二乘法，由Excel軟件回歸擬合，得到的回歸測強曲線如式（3）所示，數(shù)據(jù)散點圖如圖6所示。

（3）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.73；平均相對誤差δ為±12.5%；相對標(biāo)準(zhǔn)差er為15.9%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相對誤差δ不大于±14.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)差er不大于16.0%的地區(qū)測強曲線的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。

4.2 現(xiàn)澆樓板

試驗取得240組有效數(shù)據(jù)，芯樣試件抗壓強度范圍23.9～85.0MPa，采用冪函數(shù)數(shù)學(xué)模型及最小二乘法，由Excel軟件回歸擬合，得到的回歸測強曲線如式（4）所示，數(shù)據(jù)散點圖如圖7所示。

（4）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.14；平均相對誤差δ為±13.8%；相對標(biāo)準(zhǔn)差er為15.8%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）地區(qū)測強曲線技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。

圖6 立方體試件強度與其底面Q值的關(guān)系

圖7 現(xiàn)澆樓板芯樣強度與其底面Q值的關(guān)系

4.3 混凝土澆筑底面測強曲線分析

圖8所示為式（3）、式（4）換算結(jié)果的比較，可知當(dāng)受檢混凝土抗壓強度不大于50.0MPa時，二者的強度換算結(jié)果基本相同；當(dāng)受檢混凝土抗壓強度大于50.0MPa時，二者的強度換算結(jié)果相差較大。

圖8 回彈儀檢測混凝土澆筑底面測強曲線間的比較

5 結(jié)論

綜上所述，回彈法監(jiān)督檢測混凝土抗壓強度作為工程質(zhì)量監(jiān)督的一個具體手段，能夠有效地起到監(jiān)管工程實體質(zhì)量的作用。事實證明，文章建立的新型回彈儀檢測混凝土測強曲線能夠滿足結(jié)構(gòu)實體混凝土強度檢測精度要求，可為回彈法檢測混凝土強度時提供一定的幫助。但“回彈法檢測混凝土抗壓強度”測強曲線是有一定局限性的，并不能真實地反映各地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)的強度，希望在實際檢測過程中，廣大的檢測、監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督部門，應(yīng)當(dāng)充分考慮無損檢測混凝土強度的影響因素，減少亂判、錯判，對其可靠性做出科學(xué)評價。

參考文獻：

[1]王文明；鄧軍；陳光榮；湯旭江.高強混凝土回彈儀檢測精度的試驗研究[J].混凝土.2015（02）

[2] 陳華艷；畢賢順；鋼纖維混凝土超聲-回彈測強曲線的建立[J]；黑龍江科技學(xué)院學(xué)報；2013（01）