淺談預拌混凝土回彈法測強曲線的制定

馮冀平

摘 要：對混凝土強度進行測定，采用回彈法研究混凝土回彈值與混凝土強度兩者之間的關系，在國家一系列規范要求下，建立兩者的非線性回歸關系，并通過測量曲線進行具體的測定。通過測定，表明其測量精度達到了《回彈法檢測混凝土強度技術規程》（JGJ/T23-2001）的要求，可以在實際施工測定中給予使用。文章希望通過該測定方法，能夠對實際施工給予可行性的實際指導。

關鍵詞：預拌混凝土；回彈；測強曲線；回歸分析

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0112-02

回彈法剛開始是作為測定混凝土表面硬度力學的方法之一，在測定過程中，由于混凝土強度與表面硬度之間存在著相互關聯的關系，在這個基礎上，可以通過檢測混凝土表面硬度來間接推敲混凝土本身的硬度，這是回彈法測定中所依據的一個重要原理。在具體實施中，通過采用彈簧與鋼錘在一定時間內沖擊混凝土的表面，具體可以通過傳能鋼桿，也就是我們通常說的彈擊桿來進行撞擊混凝土表面，通過幾次試驗之后，根據測定的數據建立相關的數學模型，然后在模型中推導計算混凝土的抗壓強度，這就是回彈法測定混凝土強度的基本原理。

混凝土強度與回彈值之間一般也是建立相關曲線，被稱之為回彈法測強曲線，曲線又根據實際需要分為不同類型，包括統一測強曲線、地區測強曲線和專用測強曲線。專用測強曲線一般專業技術性較強，而統一測強曲線和地區測強曲線一般較為廣泛采用。

在混凝土材料的選擇上，現在很多地區使用采用的混凝土是預拌混凝土，這是由于預拌混凝土的特性決定的。預拌混凝土采用雙摻技術，在流動性大的同時，砂率又很高，強度有一定的保證，這些較為明顯的特征能夠顯著影響到混凝土的回彈值。

1 試驗概況

本次試驗選擇從施工現場隨機抽取的預拌混凝土，測試的目的是為了通過測定數值，來具體測定混凝土的抗壓強度設計是否能夠達到要求，混凝土的結構、構件的強度能夠達到安全指標，這都是需要具體判定的。

測定時間為2015年4月到2016年5月期間，共約一年時間，選取一年時間是因為如何測試時間較短，測定時間可能不太準確，而時間較長的話，對于實際的需求又較為拖延，所以綜合考慮，采用一年的測定時間。選取29d到62d的混凝土綜合試件，然后又隨機選取混凝土公司，對廣州的六家預拌混凝土公司生產的強度等級C20—C50的混凝土中的455個立方體試件進行了測試。

具體的試驗步驟為如下：

（1）首選選取預拌混凝土的測試材料，將測試材料帶回實驗室，并進行必要的清灰除塵工作。

（2）進行測試前的一系列準備工作，包括澆筑側面的兩個相對面，將材料放置于壓力機的上下承壓板之間，然后將測試材料放在中間加緊，前后兩個側面固定住，為了將測試材料能夠在中間回彈，進行加壓測試，將壓力測定在30KN—80KN的范圍。

（3）在30KN—80KN的范圍下，用標準狀態的回彈儀進行測定，《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》中，對測定方法進行了詳細的說明，規程中說一般在兩個相對側面上，選擇均勻分布的八個點進行測定回彈，通過側面的長度來進行八等分，保證每個碰撞面之間的距離基本相等，同時，為了防止測定材料在回彈之中落到地面，影響測定值的影響，一般要保證測點與側面木板邊緣的間距不小于0.35cm。

（4）在選定的八個回彈點之中進行回彈測定，共16個回彈值，16個回彈值之間，進行從小到大排列，為了保證數值的平均性和準確性，為了將排名前三的三個最大值和排名倒數的三個最小值給予剔除，然后對于剩下的十個回彈值算去平均值，結果保留小數點后一位數。

（5）繼續加壓，直到測試材料被壓壞，在壓壞的一瞬間，計算試件的抗壓強度值，和計算回彈值一樣，保留小數點后一位數。

2 數據的處理

對上述試驗測定的數據進行處理。預測混凝土抗壓值主要是通過一系列數據建立回彈值與混凝土強度兩者的關系，算出關聯系數K值來算出兩者的關聯系數和模型，而通常采用的方式是建立兩者的回歸關系，可以是線性關系也可以是非線性關系，具體需要在實施中給予確定。

回歸分析是常用的一種數理統計方法，目的是通過處理自變量與因變量之間的關系，然后進一步尋求非確定聯系的之間的統計信息。所以在數據的處理中，第一步是確定自變量和因變量，選取回彈值Ni為自變量，混凝土抗壓強度值為因變量Ri，建立兩者的關系，在實際工作中，混凝土抗壓強度值不僅僅是受回彈值影響，還受一系列混凝土配合比、原材料、養護方法、含水量等影響因素，不過由于試驗中研究的主要是回彈值與混凝土抗壓強度值之間的關系，其他因素作為干擾因素μ集中在一起考慮。

可以通過主要三個方面的聯系建立關聯：

（1）首先通過3-5組測量數據確定回彈值與混凝土強度之間的關聯，解出k值，建立初步的關系表達式。

（2）根據測量中的10組測量數據，對初步關系表達式進行修正，在修正k值的同時，修正表達精度，建立較為精準的表達式。

（3）通過精準的表達式進一步分析回彈值與混凝土強度之間的相互關系，對結果進行分析。

混凝土時間較久之后會與空氣中的二氧化碳相互作用，會被碳化，不過這個時間相對較久，本文測試時間為一年，時間并不長，可以忽略深度碳化的影響。再加以混凝土強度與回彈值之間的關系較為簡單和直接，文章考慮采用一元非線性回歸方程，回歸方程式如下：

R=aNb+μ（a、b為回歸系數，μ為干擾項）

通過回歸分析確定了a，b的系數，采用OLS最小二乘法進行計算，即通過計量經濟學中的OLS估計，通過誤差的平方和為最小的處理準則。

通過SPSS統計軟件對十組數據進行統計分析，處理后所得的線性回歸方程為R=0.0496NL0.805+μ，其中μ由于是干擾項，所以放置在后面，對本實驗的干擾性不大。

3 回歸曲線的精度設計

回歸曲線的精度要進行進一步的設計，通過十組數據的不同對比我們發現，回彈值Ni與混凝土強度值Rr呈現出一定的分布規律，而回歸曲線的精度就是要在確定兩者關系的基礎上進行正態分布分析，在正態分布中，回歸曲線的精度反映了混凝土實際測量的強度圍繞回歸曲線波動離散程度。它確定了在合理的誤差允許范圍內，回歸曲線波動的合適閾值和偏差范圍。由于不同施工自然條件不同，人工干擾因素也有差別，所以在誤差允許的偏差范圍內，是可以接受和允許的，這也是確定合適閾值的主要意義。

運用統計學的相關原理，回歸曲線的精度采用混凝土強度和回彈值之間的換算，通過強度平均誤差α（%）和er（%）來表示，并且列出具體的運算公式：

α=±（1/n）∑|Ri/Rr-1|×100

er=±[1/（n-1）∑|Ri/（Rr-1）2|1/2×100

這兩個公式分別表示了如何求取的關系，其中N就是本次試驗中測定數據的次數，剔除了6次干擾的數值之后，本文中n為10，則通過具體的數據測算可以得出，α=±6.3%，er=7.9%。

那么如何對算出的數值進行具體檢查，來測定數值是否在正常可以接受的范圍，初步測定可以運用國家相關規范來進行具體驗證。《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術流程》（JGJ/T23-2001）中，對專業的測強曲線進行具體規定，其中提到在測量結果中，強度平均相對誤差應當不大于±12.0%，強度相對標準差不大于±14.0%，所以在這個強度檢測范圍下，本次實驗分析得出的數值是真實可靠的。

4 回歸曲線的精度驗證

在實際測定的數值中，我們給出了數值的大致范圍，且這個數據準確可靠。但是在實際施工中，往往需要確定了具體的數值之后，并不知道這個數據是否準確可靠而這個數值要怎么確定，除了根據當地人工和自然一系列條件之外，還需要對選擇和確定的數值進行精度驗證。

一般這種情況發生在對混凝土構件的質量產生懷疑，需要對混凝土的質量進行檢測的情況下，回彈法能夠很好的對回歸曲線的精度驗證，并對質量進行很好的檢測。

對所要檢測的混凝土抽取芯樣，測定芯樣強度值對回歸曲線精度驗證，利用之前列舉的曲線關系，建立信號強度Ri與相應的回彈測取混凝土強度的換算之Rr之間的關系，通過回歸曲線之間所確定強度相對誤差α和強度相對標準差er（%），得出α=±6.2%，er=7.0%，對得出的這些數據進行具體比對，發現符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGL/T23-2001）中的具體要求。這些數值是在規范中的范圍之中，所以測定的數值是在正常范圍的，也就是說，抽取的樣品的精度是符合滿足正常使用條件的。

5 回歸曲線的結果分析

本次實驗通過測試十組數據所確定的回歸曲線，其精度基本能滿足《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2001）中的要求，確定了大致的范圍，并且通過抽樣檢測樣本得出的數值是在所得出的正確范圍之間的，證明確定的回歸曲線可以用來在實際工程中進行正確測量和使用。

但是由于本次實驗測量采用八個回彈點，進行了十六次的測量，測量數值屬于小范圍內小樣本測量，這樣的測量肯定會存在著一定的誤差，這種誤差是屬于可以接受的誤差，在大量的樣本測定后可以進行不斷地修正，最后保證誤差不斷地接近理論值。而且測量曲線采用的是國家規范專業測量曲線，各個地方也有專業的規范標準，所以在實際工程施工中，在國家規范的基礎上要再結合地方性的規范，在文章研究的國家專業測強曲線下，根據地方規范進行微調整，以適應地方施工。

6 應用與效果

本文的測量方法的最大優勢就是采用了較為簡單可行的回彈法，回彈法原理較為簡單，而且測試技術容易掌握，在測試中并不需要太多的專業知識，一般的技術人員即可。而且在測試中經過多次測量可以明顯消除系統誤差，極大的提高測試精度。在檢測中也并不需要花費太多的時間，整個檢測過程迅速而且以效率較高，所以在實際運用中，回彈法是一種明顯比較經濟使用的方法，宜于在施工現場進行大量的數據采集與測試。

在實際使用中，也需要注意以下幾點：（1）該測量結果并不是絕對的數值，雖然結果較為精確，但是不可盲目絕對相信，還是要根據實際的工作情況作為參考。（2）該測量結果采用的是一年的混凝土原材料，采用的是十六組數值，采用的是小樣本測試，會有一定的誤差，如果要提高精度，可以將測量樣本增大。然后進行同條件的修正，通過不斷地修正提高精度曲線中的系數。（3）在地方性的施工環境中，不僅要結合國家專業測試曲線，還要根據地方性的規范給予適當調整。

7 結語

近年來隨著施工技術的發展，在施工中越來越重視施工的質量，同時對于混凝土原材料也有較高的使用需求，在這種條件下必須要通過一定方法對混凝土進行測定，回彈法是廣泛采用的一種方法，該方法也在實際測試中具體實踐過，也證明是可行的。文章通過專業測強曲線測定的混凝土回彈法旨在提供一種方法為實際工程提供參考，希望提出的該種方法能夠提高實際施工中的施工質量，并且對預拌混凝土的發展產生較積極的影響。

參考文獻

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