區(qū)域石灰?guī)r骨料混凝土回彈專用測強曲線研究

陳 黎

(遵義水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州 遵義 563000)

1 研究背景和意義

混凝土是一種由非勻質(zhì)性材料組成的多相復(fù)合體系，很大程度上受到原材料質(zhì)量的偏差、配合比、振搗生產(chǎn)工藝以及養(yǎng)護條件等因素影響，使得對質(zhì)量控制變得更加復(fù)雜。混凝土強度作為混凝土質(zhì)量控制中考核的關(guān)鍵因素之一，同時也是設(shè)計、現(xiàn)場施工以及施工驗收的重要依據(jù)，無論對新建建筑進行質(zhì)量驗收還是對既有建筑評定與改造，都會涉及到混凝土結(jié)構(gòu)強度評定問題，因此準(zhǔn)確地評定建設(shè)工程中混凝土構(gòu)件強度對結(jié)構(gòu)安全使用有著深遠(yuǎn)的意義。

工程現(xiàn)場對混凝土構(gòu)件進行強度評定時，無損檢測技術(shù)具有現(xiàn)場操作性強、實用性高、快速性等特點，其中回彈法被認(rèn)為是混凝土無損檢測技術(shù)中的基本方法之一[1]，也被認(rèn)為是現(xiàn)場結(jié)構(gòu)混凝土檢測的常用方法。同時也得到了業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可和研究，隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的逐步發(fā)展，各地區(qū)生產(chǎn)環(huán)境及工藝水平的差距，區(qū)域特點比較明顯，國家統(tǒng)一測強曲線對混凝土強度檢測的適用性降低，需要更加深入研究回彈法以便適應(yīng)新形勢下的混凝土質(zhì)量控制工作[2]，JGJ/T23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，“在全國工程中適用回彈法檢測混凝土強度，各地區(qū)使用統(tǒng)一測強曲線外，也可以根據(jù)各地的氣候和原材料特點，因地制宜的制定及采用地區(qū)測強曲線。”因此，制定區(qū)域內(nèi)骨料加工拌制的混凝土回彈法測強曲線，用于工程質(zhì)量無損檢測，更符合工程實際，有利于提高實體質(zhì)量評定，對提高回彈法測強的檢測精度和準(zhǔn)確性具有重要的意義[3]。

2 研究范圍和目標(biāo)

文章以石灰?guī)r骨料加工拌制不同強度等級的混凝土為研究對象，通過混凝土試件，進行回彈檢測、聲波測試、抗壓強度試驗，從而建立混凝土專用測強曲線[4]，對混凝土強度進行換算，通過C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40不同等級混凝土試塊，分別測試回彈強度、抗壓強度試驗， 采用最小二乘法原理按回歸方程計算Rm—fcu的關(guān)系，專用測強曲線平均相對誤差(δ)不應(yīng)大于±12.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)差(er)不應(yīng)大于±14.0%。

3 測強曲線的建立

選取不同強度等級的石灰?guī)r骨料混凝土試塊(齡期28d)進行回彈強度測試和抗壓強度試驗，見表1。

按照規(guī)范中回彈值測定的操作方法，不考慮碳化深度，試件取兩個相對面測得16個回彈值，從所得的16個回彈值中，減去3個最大值和3個最小值，然后將剩余的10個回彈值按下列公式計算：

(1)

式中，Rm—試件測區(qū)平均回彈值，精確至0.1；Ri—試件第i點的回彈值。

同時依據(jù)JGJ/T 23—2011對強度進行換算。將試塊加荷直至破壞，記錄壓力值并計算試塊的抗壓強度值fcu(見表2—8)。

表1 混凝土試驗數(shù)量統(tǒng)計表

表2 部分C10試塊測試回彈值及抗壓強度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計表

表3 部分 C15試塊測試回彈值及抗壓強度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計表

表4 部分C20試塊測試回彈值及抗壓強度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計表

表5 部分 C25試塊測試回彈值及抗壓強度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計表

表6 部分C30試塊測試回彈值及抗壓強度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計表

表7 部分C35試塊測試回彈值及抗壓強度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計表

表8 部分C40試塊測試回彈值及抗壓強度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計表

將混凝土的抗壓強度與回彈值進行擬合如圖1所示。

圖1 混凝土的抗壓強度與回彈值進行擬合

按最小二乘法對前述數(shù)據(jù)進行分析，得到本區(qū)域?qū)Ｓ脺y強曲線公式：

(2)

相關(guān)系數(shù)R2=0.8602說明fcu、Rm兩者之間相關(guān)關(guān)系顯著。同時按下列公式計算出

(3)

(4)

平均相對誤差б為5.5%≤12%，相對標(biāo)準(zhǔn)差er為9.4%≤14%，曲線的平均相對誤差和相對標(biāo)準(zhǔn)差均滿足JGJ/T 23—2011的要求，可以作為專用測強曲線。[5]

同時根據(jù)JGJ/T 23—2011和DBJ 52/T017—2014《回彈法檢測山砂混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》得到強度換算值，按上述方法分別得出混凝土測強曲線回歸方程式為y=0.034488x1.94和y=0.015833x2.1893，通過對上述三種方式得到的混凝土測強曲線回歸方程式進行對比分析，結(jié)果如圖2所示，當(dāng)回彈值小于30時，三種方式得到混凝土推定值相差較小，曲線相互靠近；當(dāng)回彈值為25～30區(qū)間時，三種方式得到混凝土推定值最為接近，曲線近于重合；當(dāng)回彈值大于30時，三種方式得到混凝土推定值相差較大，且回彈值越大，差值越大，曲線逐漸偏離[6]。

4 工程實例驗證

為了驗證本課題回歸分析獲得的區(qū)域石灰?guī)r混凝土專用曲線的準(zhǔn)確度和適用性，同時結(jié)合圖2中三種方法最為接近的強度區(qū)間，進行了工程現(xiàn)場的C30混凝土構(gòu)件強度的回彈法及鉆芯法的檢測試驗[7]，并利用專用測強曲線對現(xiàn)場檢測獲得的混凝土構(gòu)件的回彈值進行強度換算，再對比鉆芯法獲取的混凝土芯樣抗壓強度值進行驗證。[8]

圖2 混凝土測強曲線回歸對比

由于本專用曲線在制作的過程中未考慮碳化深度的影響，因此，在工程實例驗證過程中，均選取了齡期較低無碳化的混凝土構(gòu)件[9]。

利用回彈法得到本地某水庫工程消力池側(cè)墻20個測區(qū)混凝土回彈值，分別換算出混凝土抗壓強度推定值；選取上述測區(qū)中的6個點位進行鉆芯，并進行芯樣抗壓強度試驗測試，見表9。

通過對上述三種回彈法得到的凝土抗壓強度推定值和鉆芯法抗壓強度值進行對比分析，見表10,其中DBJ 52/T017—2014、JGJ/T 23—2011和專用測強曲線得出的強度推定值誤差率分別為6.91%～16.74%、-0.75%～6.43%、0.10%～7.56%之間，平均絕對誤差率分別為13.16%、4.02%、3.21%。因此，DBJ 52/T017—2014測強曲線回歸方程換算出混凝土抗壓強度推定值誤差相對最大[10- 11]； JGJ/T 23—2011居中；專用測強曲線回歸方程換算出混凝土抗壓強度推定值誤差相對最小；當(dāng)Rm為30.6、33.8和35.6時，抗壓強度推定值誤差僅為0.10%、2.31%和0.48%，基本接近芯樣抗壓強度值，準(zhǔn)確度達(dá)到最高。[12]說明使用該專用測強曲線所得的抗壓強度更接近實測抗壓強度值，可作為該區(qū)域混凝土強度質(zhì)量檢測評定的推定依據(jù)[13]。

表9 芯樣強度測試結(jié)果表

表10 專用測強曲線與規(guī)范換算值對比表

5 結(jié)語

文章通過試驗和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析建立了本區(qū)域內(nèi)的石灰石混凝土測強專用曲線，并以其換算值與規(guī)范換算值、實測強度值進行對比[14]。該曲線可作為區(qū)域混凝土強度質(zhì)量檢測評定的推定依據(jù)，且誤差相對最小。為本區(qū)域回彈法測強檢測精度的進一步提高提供了參考數(shù)據(jù)。但文章所研究試件使用的混凝土材料種類、樣本數(shù)量及工藝特性還存在一定的局限性，同時該曲線在建立時未考慮碳化深度，故該曲線對于新建工程適用性相對較高[15]。