廣州地區回彈法檢測高強混凝土強度測強曲線試驗研究

高望清，李 操

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司，廣東 廣州 510500）

0 引言

自 20 世紀以來，我國的高強度混凝土技術研究迅速發展，我們的配制及施工技術已經逐步成熟［1，2］。對于高強度混凝土的無損害檢測技術的研究也發展很深。繆群等［3］通過采用超聲波法和回彈法無損檢測，進行在不同養護條件下無損參量與混凝土的抗壓強度之間關系表達式的建立。張仁瑜［4］經過研究論述了強度等級大于 C50 的高強度混凝土現場檢測技術。李劍［5］通過對在檢測混凝土強度中回彈法的應用現狀進行了研究分析，并且對存在的一些問題進行了具體討論，同時綜合分析指出目前應用現狀下，回彈法依然存在很高的實踐應用價值。很多學者通過試驗數據分析，對某些地區建立和研究了混凝土回彈測強曲線［6-11］。為解決高強混凝土在實際工程應用中難進行檢測的問題，同時配合對高強度混凝土方面的新技術推廣，且在高強混凝土的地方檢測標準未發布的現狀下，很有必要通過采用本地區常用高強度混凝土的原材料、成型養護工藝以及自然環境條件等，開展針對本省高強度混凝土的回彈法檢測技術的研究。

1 試驗概況

1.1 試件設計

本次試驗所采用高強混凝土原材料均為本地區實際工程常用原材料，并且根據實際工程應用配合比原則對試驗配合比進行設計，進而生產符合要求的高強混凝土試件，本試驗標準試件尺寸為 150 mm 的立方體，本次試驗需制作試件數量如表 1 所示。

表1 試件制作數量組

1.2 試驗設備和試驗過程

本次試驗主要設備包括回彈儀和壓力試驗機?；貜梼x包括 4.5 J 和 5.5 J 高強回彈儀各 1 臺，圖 1 所示為壓力試驗機。

圖1 壓力試驗機

試驗測試工作根據試件的齡期進行。通過預加載來固定試件，預加壓值如表 2 所示。

表2 壓力機保持壓力參考值

考慮到在實際應用中高強混凝土構件主要承受垂直豎向荷載，所以大部分檢測中采用混凝土澆筑側面作為檢測面。所以通過澆筑側面對應測強曲線來計算強度換算值。

采用 4.5 J 回彈儀和 5.5 J 回彈儀分別對試件 4 個澆筑側面進行回彈值測試。為避免對試件重復加壓影響測試結果，則在試驗過程中調換兩個回彈儀的測試次序。在對試件測試回彈值后，進行卸荷并對試件尺寸進行測量，采用精準測量工具對試件承壓面進行測量，保證數值結果精確至 1 mm。尺寸測量完畢后，將對試件進行抗壓強度測試。為了降低荷載加載速率對于高強度混凝土試件試驗結果產生影響，需要保持連續均勻加載，壓力機加載速率參考值如表 3 所示。

表3 壓力機加載速率參考值

圖2 為混凝土抗壓強度測試實景。

圖2 混凝土抗壓強度測試

2 試驗結果及分析

2.1 試驗數據的整理和分析

表4 是通過對各強度等級試件在不同養護齡期下進行加載獲得的抗壓強度值，為避免某單個試件錯誤數據產生較大影響，則對同強度等級和同齡期若干個試件實測值取算術平均值。

表4 各強度等級試件不同齡期下抗壓強度

表 5 和表 6 是通過分別采用 4.5 J 和 5.5 J 高強回彈儀對各強度等級試件在不同養護齡期下進行回彈測試獲得的回彈值。同樣，為避免某單個試件錯誤數據產生較大影響，則對同強度等級和同齡期若干個試件實測值取算術平均值。

表6 5.5 J 回彈儀各強度等級試件不同齡期下回彈值

2.2 全國測強曲線在本試驗中的驗證和比較分析

對 4.5 J 和 5.5 J 回彈儀全國測強曲線在本試驗中驗證，將表 5、6 中的回彈均值分別帶入對應回彈儀全國測強曲線公式（1）、（2）中，計算抗壓強度換算值，再將計算所得換算值與試件抗壓強度實測值fcu進行相對標準差計算式（3）所示。

表5 4.5 J 回彈儀各強度等級試件不同齡期下回彈值

圖3 4.5 J 高強回彈儀全國測強曲線與本文試驗測強曲線對比

將 5.5 J 回彈儀全國測強曲線與試驗擬合得出的測強曲線進行比較分析，如圖 4 所示，同樣由圖而得全國測強曲線計算結果相對于試驗測強曲線計算結果偏向保守。選用 5.5 J 高強回彈儀的試驗測強曲線函數如式（4）所示。

圖4 5.5 J 高強回彈儀全國測強曲線與本文試驗測強曲線對比

式中：R為5.5J高強回彈儀測區回彈代表值。

強度等級范圍在C50～C90的高強混凝土較適用此公式。且對于本次試驗結果數據的分析比較，可以得出此公式在強度等級范圍C50～C90高強混凝土中應用有較好精度和適用性。

2.3 回彈儀試驗結果對比與分析

圖5 試驗測強曲線強度換算值與強度實測值（-f cu）比較

圖6 全國測強曲線強度換算值與強度實測值（-f cu）比較

由圖 6 中可以明顯看出，4.5 J 和 5.5 J 高強回彈儀全國測強曲線強度換算值之間存在明顯差距。當試件實測抗壓強度值高于 80 MPa 時，兩者差距急劇出現，4.5 J 回彈儀全國測強曲線強度換算值仍然持續增長，與實測抗壓強度基本相符合；而 5.5 J 回彈儀全國測強曲線強度換算值有些微增長，基本保持不變，這也就表明采用 5.5 J 回彈儀全國測強曲線換算會產生較大誤差，得出結果值偏小，即采用 4.5 J 高強回彈儀測試高強度混凝土強度時會有更高精確度和適用性。

表7 4.5 J 高強回彈儀和 5.5 J 高強回彈儀參數 Δfcu /ΔR 計算

試驗結果表明：4.5 J 高強回彈儀其優點為具有較高的測試精度和較廣的適用性，可以直接在廣州地區高強混凝土強度檢測中應用對應全國測強曲線公式；5.5 J 高強回彈儀其測試精度相對較低，不可以直接將對應的全國測強曲線應用于廣州地區的高強混凝土強度檢測當中，且其適用性相對較差。

3 結論

本試驗通過采用 4.5 J 和 5.5 J 兩種高強混凝土回彈儀進行測試擬合試驗測強曲線并驗證對應的全國測強曲線，分析試驗結果得到結論如下。

3）通過試驗數據分析研究，4.5 J 高強回彈儀其優點為具有較高的測試精度和較廣的適用性；5.5 J 高強回彈儀其測試精度相對較低，不可以直接將對應的全國測強曲線應用于廣州地區的高強混凝土強度檢測當中，且其適用性相對較差。