超聲回彈綜合法檢測再生磚骨料無砂透水混凝土強度

崔亮

（中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

近些年來隨著我國水利水電行業飛速發展，快速發展過程引起的負面問題越發多，其中環境惡化和資源浪費的問題較為突出。因此再生磚無砂透水混凝土的研究就在水利水電行業顯得極為重要。目前內國外學者在再生磚骨料無砂透水混凝土的應用超聲回彈綜合法和力學性能研究上面，對再生磚骨料無砂透水混凝土研究不多，都將研究重點放在了普通混凝土試驗研究上。本文將通過試驗，使再生磚骨料保持值不變的情況下，將兩個不同強度無砂透水混凝土在三個不同時間段進行檢測，通過試驗數據建立再生磚無砂透水混凝土超聲回彈綜合法測強回歸曲線。

1 試驗情況概述

1.1 試驗設備

該實驗所采用的設備主要有凝土試驗用攪拌機、壓力試驗機、混凝土回彈儀、振篩機、破碎機、混凝土振動臺以及非金屬超聲檢測儀等。

1.2 試驗配合比

通過多次反復試驗，在再生磚無砂透水混凝土配合比設計上，發現C25、C20兩個強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土滿足30～50mm試驗坍落度要求。再生磚骨料的實測吸水率、質量及取代率三者相乘所得值為每立方混凝土所需附加水的值，減水劑的減水率為25%。

C25強度的無砂透水混凝土材料比值為再生磚骨料:天然骨料:水泥:水=1.55:3.62:2.22:1；水灰比為 0.45。

C20強度的無砂透水混凝土材料比值為再生磚骨料:天然骨料:水泥:水=1.53:3.57:2.04:1；水灰比為 0.49。

1.3 試驗試件

本次試驗制作用大小為150mm×150mm×150mm再生磚骨料無砂透水混凝土立方體試塊，一共制作150塊，將所有的無砂透水混凝土立方體試塊都分成3塊為一組，共分成50組。又按照C25、C20兩個強度等級每個等級分25組。等這150塊再生磚骨料無砂透水混凝土立方體試塊拆模后，在養護室中標準養護條件下養護7d、14d、28d。為使試塊充分接觸標準環境，將試塊“一”字形擺放，并保持1～2cm間距，到齡期后按不同養護時間的試塊進行測試。

1.4 測試過程

依照混凝土強度技術規程相關規定及要求，在7d、14d、28d時對再生磚骨料無砂透水混凝土立方體試塊分別進行測試。測試順序按照回彈值→超聲聲速→抗壓強度進行測量。

2 試驗結果分析

2.1 抗壓強度和回彈值間的關系

C20、C25兩個強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土試塊在7d、14d、28d抗壓強度和回彈值兩者關系以及所測量的平均數值。C20、C25兩個強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土抗壓強度和回彈值兩者成正比趨勢，即抗壓強度增大回彈值也隨之變大。C20強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土抗壓強度在7d、14d、28d的比值為1:1.16:1.31；C25強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土抗壓強度在7d、14d、28d的比值為1:1.18:1.36。可以看出，C25強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土比起C20強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土抗壓強度增長幅度不是很大。C20強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土回彈值在7d、14d、28d的比值為1:1.10:1.18；C25強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土回彈值在7d、14 d、28d的比值為1:1.15:1.20。可以看出，C25強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土回彈值增長幅度比起C20強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土回彈值增長幅度不是很明顯。但總體來說，C25強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土大于C20強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土的增長趨勢。在回彈值和抗壓強度上可以很明顯看出C20、C25兩個強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土基本一致，所以可以忽略無砂透水混凝土強度等級對回彈值、抗壓強度關系的細微影響。

2.2 抗壓強度和超聲波間的關系

通過對再生磚骨料無砂透水混凝土立方體試塊進行超聲波測試，通過圖1可以看出養護時間不同時超聲聲速變化，以及超聲聲速和抗壓強度的變化關系。

圖1超聲波與抗壓強度的關系

通過圖1（a）中柱狀圖，可以看出不同強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土的超聲聲速和抗壓強度隨著養護時間的增加而都呈現出增長趨勢。C20強度等級和C25強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土的超聲聲速在7d、14d、28d的比值略有不同，分別大約為1:1.03:1.05和1:1.04:1.05。從7—28d間，C20、C25兩個強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土超聲聲速的增長幅度基本相同；而且比起抗壓強度，超聲聲速的增長幅度不算太明顯。經過對試塊材料分析，可以得出是再生磚骨料無砂透水混凝土表面粗糙孔隙率大，較大程度上阻礙了超聲波的傳導的結論。通過圖1（b）散點圖中點的分布可以看出關系基點基本都在條帶范圍內，超聲聲速和抗壓強度成正比關系，超聲聲速增大，抗壓強度也增加，在超聲聲速和抗壓強度上可以很明顯看出C20、C25兩個強度等級的再生磚骨料無砂透水混凝土基本一致，所以可以忽略無砂透水混凝土強度等級對回彈值、超聲聲速關系的細微影響。

2.3 超聲回彈法綜合法測強回歸曲線的建立與分析

通過采用次多項式函數模型和冪函數模型進行曲線擬合，運用oringe軟件對本次試驗的測試數據來做回歸分析，通過計算出相應回歸系數得到回歸曲線。擬合測強回歸曲線和回歸計算式誤差分析。

依照混凝土強度技術規程相關規定及要求，平均相對誤差δ和相對標準差er在回彈法專用測強回歸曲線誤差中要滿足：平均相對誤差δ需小于12%，相對標準差er需小于14%。回彈法測強回歸曲線中，平均相對誤差δ和相對標準差er較小，滿足技術規程相關規定及要求。采用次多項式函數模型和冪函數模型進行曲線擬合，兩者誤差相近，但因為兩者相關性不大，所以用單一回彈法來測量再生無砂透水混凝土強度局限性較大。

多項式函數模型和冪函數模型兩種模型擬合的回歸曲面各自貫穿數據點中，且滿足規定相對標準差er需小于14%。且經過對兩種模型誤差和相關性對比，冪函數模型比起多項式函數模型對應的回歸公式誤差更小，相關性也更加高，所以兩者相比，冪函數模型擬合效果更好。

3 結論

將無砂透水混凝土立方體試塊共分成50組，通過分析試驗數據及測強回歸計算式，我們可以得出：

（1）通過實驗發現，再生磚無砂透水混凝土的抗壓強度值和回彈值、超聲聲速均隨齡期和強度等級的增長呈增長趨勢，且抗壓強度增長速度大于回彈值增長速度，回彈值增長速度大于超聲聲速增長速度。

（2）統一測強曲線因為再生磚骨料無砂透水混凝土表面無砂透水粗糙孔隙率大，測量再生磚骨料無砂透水混凝土誤差較大，如果用來檢測會影響檢測效果。為保證測量的準確性，就必須采用基于冪函數模型的超聲回彈綜合法測強回歸曲線，對再生磚骨料無砂透水混凝土的檢測可以起到很好的檢測效果。