泵送混凝土回彈法測強曲線的試驗研究

俞建鋒

[摘要]基于回彈法系統研究了水灰比、粉煤灰摻量對泵送混凝土回彈測強曲線的影響規律。結果表明：泵送混凝土的回彈值和抗壓強度隨著水灰比的降低而增大，隨著粉煤灰摻量的增加而減小；采用最小二乘法建立的測強曲線平均相對誤差為8.4%，平均相對標準差為10.3%，均滿足地區回彈測強曲線的精度要求。這對檢測泵送混凝土的質量安全具有重要的現實意義和工程實用價值。

[關鍵詞]回彈法；測強曲線；影響因素；粉煤灰摻量

文章編號：2095 - 4085（ 2018） 03 - 0107 - 04

隨著“一帶一路”戰略的提出以及我國經濟快速發展和戰略利益不斷延伸，南海島礁工程、渤海灣通道、港珠澳大橋、蘭新高鐵、川藏鐵路、青藏公路等一大批重大基礎工程正在我國海洋和西部嚴酷環境區域建設或規劃中。這些混凝土構建物關系著中國未來的經濟發展，如若結構質量出現問題將對中國造成難以估算的損失。因此如何確?；炷两Y構質量安全是一項迫在眉睫且艱巨的任務[1-2]。然而近些年來由于混凝土建筑物存在很多質量問題，造成了巨大的經濟損失，因此如何檢測混凝土的質量是一項迫在眉睫的工程[3-5]。到目前為止，超聲法、回彈法、超聲回彈法、拉拔法以及雷達法等成為混凝土現場檢測最常用的方法。其中，拉拔法是有損檢測，會對混凝土造成破壞，而回彈法所用儀器為回彈儀，儀器方便攜帶，使用方便，因此回彈法已經成為現場結構混凝土檢驗與驗收的常用方法。流動度大、摻加大量的礦物摻合料是泵送混凝土的特點，從而使其在道路、橋梁、房屋建設以及地下工程中廣泛應用，然而制定的《規程》（ JGJ/T23 - 2011）僅適用于流動性較低，抗壓強度較低的普通混凝土，而對于流動度較大、摻加大量的粉煤灰后結構組成更加復雜的泵送混凝土極不適應。針對上述問題，系統研究了水灰比、粉煤灰摻量等關鍵指標對混凝土表層硬度影響規律，并建立泵送混凝土的回彈測強曲線。這對檢測泵送混凝土的質量安全具有重要的工程實用價值。

1 試驗

1.1 試驗原材料

采用P.Ⅱ52.5級水泥；粗骨料是石灰石；細骨料是河砂，中砂，細度模數為2.6；混凝土拌合水采用自來水；外加劑選用某廠生產的高效減水劑，含固量為35%。其中水泥以及粉煤灰的主要化學成分見表1。

1.2 方案

經過前期查閱大量的國內外文獻，設計了不同水灰比、不同粉煤灰摻量對泵送混凝土回彈值的影響。詳細的實驗方案如表2所示。

首先按照設計的配合比成型試樣尺寸為150mm×150mm×150mm的試件，試樣脫模成型后先在標準養護室養護7d，然后將混凝土試塊放在室外進行自然養護，然后自然養護到設計齡期測定其抗壓強度和回彈值。

1.3 實驗方法

1.3.1 回彈值測定

分別測量設計的14d，28d，60d，90d和180d的回彈值。按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》進行操作，計算精確至0. lMPa。平均回彈值的計算可表示為。

1.3.2 抗壓強度測定

按《普通混凝土力學性能實驗方法標準》（GBT50081 - 2002）測量泵送混凝土的抗壓強度。

1.3.3 碳化深度測定

在測試完抗壓強度后，對試塊進行剖開，然后對試塊進行碳化深度測定。為了測量的準確性，需要從不同斷裂面測量其碳化深度去其平均值，結果精確到0. 5mm。

2 結果與討論

2.1 水灰比影響

圖1表示不同水灰比對泵送混凝土回彈值的影響。從圖中能夠看出，隨著水灰比的降低，泵送混凝土的回彈值增大，比如自然養護至90d時，0.55，0.45，0.35水灰比混凝土的回彈值分別為38. 3MPa，42.3 MPa和44.8MPa.能夠計算得到0.45，0.35水灰比混凝土的回彈值相比于0. 55水灰比混凝土的回彈值分別增加了10.4%和16.9%。從圖中還能看到，同一水灰比混凝土的回彈值隨著齡期的增加，其增長幅度降低。這是因為，水灰比降低，水泥含量會增多，這樣就導致了更多的水化產物生成，這些水化產物能夠填充在混凝土的孔隙中，導致混凝土密實度增大，當回彈儀彈擊混凝土表面時，較少的能量被傳播出去，更多的能量則被試塊表面反彈返回到彈擊錘，最終導致混凝土的回彈值增大。

圖2表示不同水灰比對混凝土抗壓強度的影響。從圖中可以看出泵送混凝土的抗壓強度隨著水灰比的減小而增大，比如自然養護至28d時，0.55，0.45，0.35水灰比混凝土的抗壓強度分別為35. 6MPa，48.7MPa和62.3 MPa，能夠計算得到0.45，0.35水灰比混凝土的抗壓強度相比于0.55水灰比混凝土的抗壓強度分別增加了36.8%和75.0%。

圖3表示水灰比為0.55的泵送混凝土在不同齡期下的抗壓強度值與回彈值的變化。從圖中能夠看出隨著養護齡期的增加，混凝土的抗壓強度值均大于其回彈值。比如，養護至28d時，0.55水灰比混凝土的抗壓強度值與回彈值分別為35.6MPa和33.5MPa。

2.2 粉煤灰摻量的影響

圖4表示0.55水膠比混凝土不同粉煤灰摻量對回彈值的影響。從圖中可以看到，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的回彈值降低，且隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土回彈值降低幅度增加。這是由以下兩個方面共同決定的，一方面是粉煤灰取代了部分水泥后，水泥與水發生水化反應生成的水化產物降低，導致了混凝土內部因水化產物的減少而形成了更多的孔隙；另一方面是由于粉煤灰的密度小于水泥顆粒的密度，因此粉煤灰能夠較多地富集在泵送混凝土的表面，導致泵送混凝土表面粉煤灰的含量高于泵送混凝土內部粉煤灰的含量，這樣在測量泵送混凝土的回彈值時，當彈擊錘彈擊泵送混凝土的表面時，其能量更多的被泵送混凝土表面吸收，這樣相對應的返回到回彈儀的能量就降低，因此導致了其回彈值相對較低。

圖5表示0.55水膠比混凝土不同粉煤灰摻量對抗壓強度的影響。從圖中能夠看到隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的抗壓強度降低。對比圖4和圖5能夠看出，泵送混凝土的回彈值均大于其抗壓強度值，如圖6所示摻加30%粉煤灰混凝土回彈值和抗壓強度的比較。

圖7表示粉煤灰不同摻量對泵送混凝土碳化深度的影響。從圖中可以看出自然養護到14d之前，粉煤灰不同摻量混凝土碳化深度均為Omm，這是因為混凝土還沒有開始發生碳化現象；從圖中還能看出隨著自然養護齡期的增加，泵送混凝土的碳化深度增大，且隨社粉煤灰摻量的增加，泵送混凝土的碳化深度增大，如在28d齡期和180d齡期時，不摻加粉煤灰、摻加30% FA和摻加50010 FA的碳化深度分別為Omm，0. 5mm，l. Omm和2.Omm，3.Omm，3.Omm，4. Omm。

3 泵送混凝土的回彈測強方程

根據測量的泵送混凝土的大量的抗壓強度、回彈值以及碳化值，然后利用Linest函數建立了泵送混凝土的回彈測強方程。

其中f_cu，i——第i個測區混凝土抗壓強度換算值（ MPa），精確到0.01 MPa；R_m一一測區平均回彈值，精確到0.lMPa；D_m- -測區平均碳化深度值，精確到0.5mm（ mm）?！痘貜椃z測混凝土抗壓強度技術規程》規定地區測強曲線的平均相對誤差不應大于±14%，相對標準差不應大于17%。因此采取計算測強曲線的平均相對誤差和相對標準差兩個指標值的大小來對測強曲線的精度進行驗證對比，其中平均相對誤差和平均標準差的計算規定如下。平均相對誤差：平均標準差：其中f_cu，i一一測得的第i個試件的抗壓強度值（ MPa）；f_cu，i一-第i個試件按照回彈回歸方程計算得到的抗壓強度值；n——試件個數。建立的泵送混凝土回彈曲線的6=±8.4%<±14%，σ= 10. 3%< 17%，r=0.89，（r為相關性系數），這兩個指標明顯低于地區測強曲線的誤差要求，可知該曲線擬合效果較好，建立的泵送混凝土測強曲線滿足地區測強曲線的誤差要求，其能為泵送混凝土的強度檢測氣體一定的工程實用價值。

4 結論

（1）水灰比對泵送混凝土的回彈值和抗壓強度值具有一定的影響，隨著水灰比的減小，泵送混凝土的回彈值和抗壓強度值均增大。（2）粉煤灰摻量對混凝土的回彈值影響較大。泵送混凝土的回彈值隨著隨著粉煤灰摻量的增加而減小。（3）根據測量的泵送混凝土的大量的抗壓強度、回彈值以及碳化值，建立了泵送混凝土測強曲線方程：其平均相對誤差和相對標準差均滿足《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（ JGJ/T 23-2011）的要求。

參考文獻：

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