新拌混凝土超前質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)研究

劉紀(jì)偉，李晶晶

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210017）

目前對(duì)混凝土性能檢測(cè)的主要手段是在澆筑混凝土?xí)r，預(yù)留一定數(shù)量的混凝土試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)或與結(jié)構(gòu)物同條件養(yǎng)護(hù)后，檢測(cè)其力學(xué)性能、耐久性等。這種方法是一種事后控制行為，具有一定的滯后性和局限性，如后續(xù)發(fā)現(xiàn)其力學(xué)性能、耐久性等不滿足要求，不僅影響工程實(shí)體質(zhì)量，還會(huì)對(duì)工程進(jìn)度、投資造成較大的影響[1]。而混凝土超前質(zhì)量控制技術(shù)主要是對(duì)新拌混凝土性能、成分等進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其后期強(qiáng)度、耐久性等進(jìn)行預(yù)測(cè)，在一定程度上能較好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，起到較好的事前控制效果[2-3]。FCT新拌混凝土測(cè)試儀即是這一領(lǐng)域的一種新型的混凝土檢測(cè)儀器，而該儀器在實(shí)際施工過(guò)程中能否較準(zhǔn)確地反映新拌混凝土的性能，判斷是否受其他因素如砂率、水灰比、外加劑、摻合料等的影響，有待進(jìn)一步研究[4]。在此基礎(chǔ)上，文章主要對(duì)新拌混凝土強(qiáng)度等級(jí)、水灰比等因素對(duì)該儀器的準(zhǔn)確度影響進(jìn)行了研究，以便為后期深入研究提供理論依據(jù)。

1 新拌混凝土測(cè)試儀儀器原理

（1）對(duì)于新拌混凝土，當(dāng)工作性不同時(shí)，其黏度、剪切應(yīng)力等也會(huì)不同，新拌混凝土測(cè)試儀正是利用這一原理，對(duì)新拌混凝土的相關(guān)性能進(jìn)行檢測(cè)。在實(shí)際檢測(cè)中，取一定數(shù)量的新拌混凝土樣品，將新拌混凝土測(cè)試儀探頭插入混凝土中，然后啟動(dòng)測(cè)試儀，使其探頭在新拌混凝土中進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，新拌混凝土工作性不同，探頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)扭矩也會(huì)不同，從而會(huì)得到相應(yīng)的FCT值。同一新拌混凝土樣品需檢測(cè)10次，取10次測(cè)試值的平均值[1,5]。

（2）新拌混凝土測(cè)試儀一般會(huì)提供兩套比對(duì)圖譜，第一套圖譜包含曲線圖和直線圖。其中曲線圖涉及命名為A、C、E、G、I、K、M等7條曲線，該組曲線主要反映了新拌混凝土測(cè)試儀測(cè)試值（FCT平均值）與坍落度（slump）之間的關(guān)系，直線圖涉及命名為1、3、7、10、13、16的6條直線，該組直線主要反映了水灰比（W/C）與坍落度（slump）之間的關(guān)系。對(duì)于一般新拌混凝土試樣而言，利用圖譜中的一條直線和一條曲線便可反映出其性能。此外，涉及的6條直線與7條曲線可隨機(jī)組合，即擁有42個(gè)標(biāo)定號(hào)，其中每個(gè)標(biāo)定號(hào)又分別對(duì)應(yīng)4個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。

（3）第二套圖譜主要涉及被命名為1、2、3、4的4條曲線的強(qiáng)度等級(jí)序號(hào)，用于反映混凝土28d強(qiáng)度與水灰比之間的關(guān)系。

（4）通過(guò)對(duì)兩套圖譜的分析，新拌混凝土試樣的強(qiáng)度、水灰比、坍落度、FCT測(cè)試值四者之間存在相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。為此，在利用FCT測(cè)試儀對(duì)新拌混凝土試樣檢測(cè)時(shí)，只需測(cè)出新拌試樣的FCT值，便可推測(cè)出其水灰比、坍落度、強(qiáng)度等相關(guān)信息，以便快速指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量控制，同時(shí)起到事前控制的效果[1]。

2 新拌混凝土性能測(cè)試精度分析研究

2.1 不同強(qiáng)度等級(jí)新拌混凝土測(cè)試精度分析研究

利用新拌混凝土快速測(cè)定儀對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)（C15、C20、C25、C30、C35、C40、C30干硬性、C40干 硬性混凝土，配合比見(jiàn)表1）新拌混凝土的坍落度、水灰比進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)其28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。同時(shí)依據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E30—2005）對(duì)新拌混凝土的坍落度及28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并將該檢測(cè)結(jié)果（真實(shí)值）與利用新拌混凝土測(cè)定儀的檢測(cè)結(jié)果（檢測(cè)值）對(duì)比分析兩者間的相對(duì)誤差，結(jié)果見(jiàn)圖1。

表1 不同強(qiáng)度等級(jí)新拌混凝土配合比設(shè)計(jì)

圖1 不同強(qiáng)度等級(jí)新拌混凝土試樣檢測(cè)結(jié)果誤差分析

由圖1可以看出，采用新拌混凝土測(cè)試儀對(duì)C15、C20、C25、C30、C35、C40普通新拌水泥混凝土試樣水灰比（W/C）、坍落度（slump）和28d強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)（檢測(cè)值），除C40新拌試樣的坍落度外，其余檢測(cè)結(jié)果與真實(shí)值之間的誤差均在±10%內(nèi)。而對(duì)于C30干硬性、C40干硬性新拌混凝土試樣而言，其檢測(cè)結(jié)果與真實(shí)值之間的絕對(duì)誤差高達(dá)20%～30%，相對(duì)誤差較大。這主要是因?yàn)閷?duì)于干硬性混凝土，水灰比相對(duì)較低，已明顯超出新拌混凝土測(cè)試儀的兩套圖譜曲線，導(dǎo)致檢測(cè)誤差較大。因此在實(shí)際施工中，不適宜利用新拌混凝土測(cè)試儀對(duì)干硬性混凝土的相關(guān)性能進(jìn)行檢測(cè)[5]。

2.2 不同水灰比新拌混凝土測(cè)試精度分析研究

以C35混凝土為基準(zhǔn)配合比，控制其砂率不變，通過(guò)調(diào)整水灰比（配合比見(jiàn)表2）對(duì)不同水灰比新拌混凝土測(cè)試精度進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。可見(jiàn)，對(duì)于新拌普通水泥混凝土試樣，砂率不變時(shí)，新拌混凝土測(cè)試儀檢測(cè)結(jié)果（水灰比、28d抗壓強(qiáng)度、坍落度）精度會(huì)隨著水灰比的增大而提高。這是因?yàn)殡S著水灰比的增大，新拌混凝土試樣的黏度降低，所檢測(cè)試樣的水灰比、28d強(qiáng)度、坍落度等指標(biāo)與新拌混凝土測(cè)試儀內(nèi)部的兩套曲線圖譜較為吻合，從而使檢測(cè)精度相對(duì)提高。

表2 不同水灰比新拌混凝土配合比設(shè)計(jì)

3 結(jié)論

（1）對(duì)于普通新拌水泥混凝土試樣，采用新拌混凝土檢測(cè)儀對(duì)其水灰比（W/C）、坍落度（slump）和28d強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)（檢測(cè)值），其檢測(cè)結(jié)果與真實(shí)值之間的誤差基本控制在±10%內(nèi)，精度相對(duì)較高，可用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

圖2 不同水灰比新拌混凝土誤差結(jié)果分析

（2）對(duì)于C30干硬性、C40干硬性新拌混凝土試樣而言，其檢測(cè)結(jié)果與真實(shí)值之間的絕對(duì)誤差高達(dá)20%～30%，相對(duì)誤差較大，因此在實(shí)際施工中，不宜利用新拌混凝土測(cè)試儀對(duì)干硬性混凝土的相關(guān)性能進(jìn)行檢測(cè)。

（3）砂率不變時(shí)，對(duì)于新拌普通水泥混凝土試樣，新拌混凝土測(cè)試儀檢測(cè)結(jié)果（水灰比、28d抗壓強(qiáng)度、坍落度）精度會(huì)隨著水灰比的增大而提高。