泵送混凝土回彈法測強曲線的探討

劉 濤

(江西省中環工程質量檢測有限公司，江西 九江 332000)

0 引 言

在社會經濟高速發展的背景下,國內工程建設數量持續增加,對混凝土的質量也提出了更加嚴格的要求。如果混凝土質量不佳,導致混凝土結構出現問題,就會對我國建筑行業造成不可估量的影響。因此,采取有效的測試方法,對混凝土抗壓強度進行檢測,對于促進我國經濟發展而言,具有十分重要的意義。

1 泵送混凝土回彈法測強曲線試驗

1.1 試驗材料

本次試驗的原材料包括水泥、粗骨料、細骨料、混凝土拌合水和外加劑,其中水泥的等級為P·Ⅱ52.5級;粗骨料主要由河砂和細砂組成;混凝土拌合水為普通的自來水;外加劑由國內某廠家生產,屬于高效減水劑。

1.2 試驗方案

方案1:水灰比0.55;粉煤灰含量0;膠結材料350 kg·m-3/水泥;拌合水195 kg·m-3;粗骨料705 kg·m-3。

方案2:水灰比0.45;粉煤灰含量0;膠結材料400 kg·m-3/水泥;拌合水180 kg·m-3;粗骨料690 kg·m-3。

方案3:水灰比0.35;粉煤灰含量0;膠結材料450 kg·m-3/水泥;拌合水160 kg·m-3;粗骨料645 kg·m-3。

方案4:水灰比0.55;粉煤灰含量30%;膠結材料245 kg·m-3/水泥;膠結材料105 kg·m-3/水泥;拌合水195 kg·m-3;粗骨料705 kg·m-3。

方案5:水灰比0.55;粉煤灰含量50%;膠結材料175 kg·m-3/水泥;膠結材料175 kg·m-3/水泥;拌合水195 kg·m-3;粗骨料705 kg·m-3。

首先將上述方案作為依據,確定成型試樣的尺寸為150 mm×150 mm×150 mm,在試樣制作完成后,對其進行為期7 d的室內養護,然后取出進行室外養護,在達到設計齡期后,通過回彈法對其抗壓強度和回彈值進行檢測。

園林行業可用的計算機輔助設計軟件種類繁多，包括AutoCAD、Photoshop、3ds Max、Google SketchUp、Maya、Vray、Lumion等，這些軟件各有特點，功能各異，目前，在制作景觀動畫時，Google SketchUp與Lumion最為常用。

1.3 試驗方法

1.3.1 檢測回彈值

試驗人員對不同設計期限混凝土的回彈值進行了檢測,這里所說的期限主要包括14 d、28 d、60 d、90 d和180 d。在具體操作過程中,還要將《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》作為依據,計算精度不得低于0.1 MPa。可用公式(1),對平均回彈值的計算進行表示[1]。

(1)

1.3.2 檢測抗壓強度

在檢測抗壓強度時,需要將《普通混凝土力學性能實驗方法標準》作為依據。此外,在完成混凝土抗壓強度檢測后,需要剖開試塊,然后檢測其碳化深度。為保證測量結果的精確度,在檢測時,應該對混凝土試塊的不同斷裂面進行測量,并減去平均值,使測量誤差不超過50 cm。

2 結果與討論

2.1 水灰比影響

不同水灰比與泵送混凝土回彈值之間的關系曲線如圖1所示,通過觀察圖1可知,水灰比與混凝土回彈值之間的關系以負相關為主,具體表現為水灰比越低,混凝土的回彈值越大,比如:在自然養護時間為90天時,0.55、0.45、0.35水灰比的混凝土,其回彈值分別為38.3 MPa、42.3 MPa、44.8 MPa,在計算后得知,相較于水灰比為0.55的混凝土、水灰比0.45和0.35的混凝土,其回彈值的增加率分別為10.4%,16.9%。此外,通過圖1還可以看出,相同水灰比的混凝土,其齡期在增加后,回彈值會不斷減少,究其原因,主要是在水灰比降低后,水泥含量會增加。在這種情況下,水化產物的生成量會增加,這些水化產物會對混凝土孔隙起到填充作用,混凝土密實度也會隨之上升,在利用回彈儀彈擊混凝土表面之后,大部分能量會被反彈,僅有少部分能量被傳播,最終使回彈值大幅度增加。

圖1 不同水灰比與泵送混凝土回彈值之間的關系

不同水灰比與泵送混凝土抗壓強度之間的關系曲線如圖2所示,在觀察后可知,泵送混凝土抗壓強度與水灰比之間的關系同樣為負相關,比如:在自然養護時間為28 d時,0.55,0.45,0.35水灰比的混凝土,其抗壓強度分別為35.6 MPa、48.7 MPa、62.3 MPa,在經過計算后得知,相較于水灰比為0.55的混凝土,水灰比0.45和0.35的混凝土,其抗壓強度的增加率分別為36.8&,75%[2]。

圖2 不同水灰比與泵送混凝土抗壓強度之間的關系

水灰比為0.55時,不同齡期混凝土抗壓強度和回彈值變化如下所述:

第一,齡期為14 d的混凝土,回彈值為32 MPa,抗壓強度為31 MPa;

第二,齡期為28 d的混凝土,回彈值為35.6 MPa,抗壓強度為33.5 MPa;

第三,齡期為60 d的混凝土,回彈值為37.5 MPa,抗壓強度為38.3 MPa;

第四,齡期為90 d的混凝土,回彈值為38.3 MPa,抗壓強度為39.6 MPa;

第五,齡期為180 d的混凝土,回彈值為39.8 MPa,抗壓強度為40.5 MPa。

2.2 粉煤灰摻量與泵送混凝土回彈值和抗壓強度的關系

2.2.1 粉煤灰摻量與泵送混凝土回彈值的關系

水膠比為0.55的混凝土,粉煤灰摻量與泵送混凝土回彈值之間的關系為負相關,試驗結果如下所述:

在粉煤灰摻量為0時,齡期為28 d的混凝土,回彈值為32.5 MPa,齡期為60 d的混凝土,回彈值為38 MPa,齡期為90 d的混凝土,回彈值為38.2 MPa,齡期為180 d的混凝土,回彈值為39 MPa。

在粉煤灰摻量為30%時,齡期為28 d的混凝土,回彈值為32 MPa,齡期為60 d的混凝土,回彈值為33.2 MPa,齡期為90 d的混凝土,回彈值為36.2 MPa,齡期為180d的混凝土,回彈值為37.3 MPa。

在粉煤灰摻量為50%時,齡期為28 d的混凝土,回彈值為29.5 MPa,齡期為60 d的混凝土,回彈值為31.5 MPa,齡期為90 d的混凝土,回彈值為33.6MPa,齡期為180 d的混凝土,回彈值為34 MPa。

通過試驗結果可知,在粉煤灰摻量增加后,混凝土回彈值有明顯下降,而粉煤灰摻量減少后,回彈值增加。在研究后得知,導致此次現象的原因可以分為兩點:第一點是粉煤灰在取代部分水泥后,會導致水化產物減少,混凝土內部會由于缺少水化產物而出現更多的孔隙;第二點是水泥顆粒的密度大于粉煤灰,所以粉煤灰可以在泵送混凝土表面聚集,導致混凝土內部粉煤灰含量低于表面,因此,在進行回彈測試的過程中,混凝土表面會吸收錘彈擊產生的大部分能量,返回到彈擊儀的能量也因此而減少[3]。

2.2.2 粉煤灰摻量與泵送混凝土抗壓強度的關系

水膠比為0.55的混凝土,粉煤灰摻量與泵送混凝土抗壓強度之間的關系為負相關,試驗結果如下所述:

在粉煤灰摻量為30%時,齡期為14 d的混凝土,其抗壓強度為22.8 MPa,齡期為28 d的混凝土,抗壓強度為26.2 MPa,齡期為60d的混凝土,抗壓強度為30.3 MPa,齡期為90 d的混凝土,抗壓強度為31.6 MPa,齡期為180 d的混凝土,抗壓強度為34.2 MPa。在經過回彈值和抗壓強度對比后得知,泵送混凝土的抗壓強度均小于回彈值。

2.2.3 粉煤灰摻加量對泵送混凝土碳化深度的影響

試驗結果表明,自然養護時間為14 d的混凝土,粉煤灰摻加量對泵送混凝土碳化深度的影響為0,其原因是混凝土自然養護時間較短,混凝土在此時尚未發生碳化現象。但在超過14 d后,泵送混凝土的碳化深度會隨著養護齡期的增加而增大,并且在這種情況下,混凝土的碳化深度同樣會受到粉煤灰摻量的直接影響,二者之間的關系為正相關,簡言之,就是粉煤灰摻量越多,泵送混凝土的碳化深度越大[4]。比如:齡期為28 d的混凝土,未摻加粉煤灰的碳化深度為0 mm;摻加30%粉煤灰時,碳化深度為0.5 mm;摻加50%的粉煤灰時,碳化深度為1 mm。齡期為180 d的混凝土,未摻加粉煤灰的碳化深度為2 mm;摻加30%粉煤灰時,碳化深度為035 mm;摻加50%的粉煤灰時,碳化深度為4 mm[5]。

2.3 泵送混凝土回彈測強方程

將本次試驗所獲得的結果作為依據,利用Linset函數可建立回彈測強方程,如公式2所示:

(2)

在該公式中第i個測試區混凝土抗壓強度換算值由fccu,i表示;測區平均回彈值由Rm表示;測區平均碳化深度值由Dm表示。

3 結 論

綜上所述,水灰比與泵送混凝土回彈值和抗壓強度之間的關系為負相關,在水灰比增加后,泵送混凝土的回彈值和抗壓強度均隨之下降,反之則相反。相較于水灰比,粉煤灰摻量對泵送混凝土回彈值的影響更為顯著。