呼和浩特市回彈法地方曲線研究及成果

徐曉濱，黃 濤，劉少情，郭呼勝

（呼和浩特市四方工程質量檢測試驗有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

建筑物結構的質量直接影響建筑物的安全性，也關系著人民的財產生命安全，混凝土是一種最常見、也運用最廣泛的建筑材料之一。影響結構安全性的因素有很多，混凝土的強度對建筑物結構的整體性和安全起著不容忽視的作用，把控好混凝土的強度是檢測單位的重要責任。對于現場混凝土強度的檢測最有效和應用最廣泛的就是回彈法。由于我國地跨 960 萬 km2，各地的混凝土原料不同，氣候和水質也不同，這樣使得國家統一曲線的運用有一定的局限性，不能夠準確地反映出混凝土的真實強度。地方曲線的研究是檢測人員對檢測數據精準的迫切要求，也是檢測單位對檢測行業的責任和擔當。

1 試驗設計

1.1 混凝土試塊

2020 年 7 月 20 日～2021 年 8 月 7 日，經歷了一年多時間，呼市地區地方曲線（某商混 A、某商混 B）研究的數據采集工作圓滿收官。本次研究的混凝土強度等級是：C 20、C 25、C 30、C 35、C 40、C 45、C 50 七個強度等級。本次研究的混凝土齡期為：14、28、60、90、180、360 d 六個齡期階段。本次研究所用混凝土試塊尺寸為 150 mm×150 mm×150 mm。所需制作試塊數量：每個等級、每個齡期需要 6 組（18 塊）試塊，故每個混凝土強度等級須做 36 組（108 塊）試塊，合計 252 組（756 塊），某商混 A 和 某商混 B 兩個商混站共計 504 組（1 512 塊）。全部等級混凝土試塊制作在 20 d 內完成。各協作單位負責提供混凝土試塊制作和養護的工具、原料及場地，派人指導試塊制作，在 7 d 之內要澆水養護；并應加強監管避免試塊遺失、損壞、標識混亂等問題出現。筆者單位在協作單位人員配合下進行試塊成型、記錄標識等工作，并定期查看試塊情況。

試塊所用原材料質量必須符合國家及行業標準要求，且是呼市地區拌制混凝土常用原材料。制作試塊混凝土要與協作單位澆筑工程實體混凝土所用的原材料及參數相同，盡量不采取其他渠道拌制，強度富裕系數不宜過大。成型及養護要求試塊成型要采用國家標準規定的標準方法進行。每次成型在規定的時間內完成。試塊成型 24 h 后拆模，在混凝土試塊表面做好強度、成型日期等標記，放在養護棚內成‘品’字型堆放，以減少碳化的不均勻性；每天澆水 2 次，連續 7 d，以后自然養護，試塊應保護好，防止損壞丟失。

1.2 試驗室內對比試件

每個混凝土強度等級做 2 個混凝土試件用于后期試驗室內數據對比，故每個協作單位需做試件 16 塊。試件支模及鋼筋綁扎由筆者單位負責，協作單位要提供所需工具及人員配合，試件要在制作回彈試塊時同時成型，并且同條件養護。

1.3 試驗方法

1.3.1 儀器選定

回彈儀、壓力機必須符合國家標準要求并經過計量部門標定。碳化深度測量必須使用按標準要求配制的溶液和專用測量儀器。

1.3.2 回彈檢測

回彈、碳化深度測量及試塊抗壓試驗由專人負責完成。將試塊澆筑側面的兩個相對面固定在壓力試驗機的上下承壓板之間，以規定的壓力進行持荷，試塊在壓力機上的持荷壓力大小為：10～60 MPa 壓力控制在 30～100 kN；60～90 MPa 壓力控制在100～140 kN。在試塊的兩個側面分別均勻布置 8 個彈擊測點，相鄰的兩個測點應大于 2 cm，且測點應離開試塊邊緣 3 cm 以上，從每一試塊的 16 個回彈值中分別剔除 3 個最大值和 3 個最小值，以余下的 10 個回彈值的平均值（計算精確至 0.1）作為該試塊的平均回彈值Rm；將試塊加荷直至破壞，計算試塊的抗壓強度值fa（MPa），精確至 0.1 MPa［1］；在破壞后的試塊邊緣測量該試塊的平均碳化深度值，并記錄相關數據。

2 試驗結果分析

2.1 曲線擬合

某商混 A（14，28，60，90，180，360 d 共756 組數據）如圖 1 所示；某商混 B（14，28，60，90，180，360 d 共 756 組數據）如圖 2 所示；某商混 A+某商混 B（14，28，60，90，180，360 d 共 1 512 組數據）如圖 3 所示。

圖1 某商混 A 360 d 齡期擬合曲線圖

圖2 某商混 B 360 天齡期擬合曲線圖

圖3 某商混 A+某商混 B 360 d 齡期擬合曲線圖

2.2 數據分析

地區測強曲線（36 0 d）的平均相對誤差（δ）＜±14 %；地區測強曲線（360 d）的相對標準差（er）小于 17 %；符合規范要求。

與 180 d 之前的曲線相比：某商混 A 的平均相對誤差增加了 0.5 %，相對標準差增加了 0.9 %；某商混 B 的平均相對誤差增加了 0.1 %，相對標準差增加了 0.2 %；某商混 A 加某商混 B 的平均相對誤差增加了 0.1 %，相對標準差也增加了 0.3 %。相對于 180 d 的曲線，360 d 的平均相對誤差和相對標準差都有所增加，某商混 A 誤差和標準差增加幅度較明顯（見表 1）。

表1 商混回歸方程

對原始數據集進行歸類、統計、分析：某商混 B 試塊從 180 d 齡期到 360 d 齡期：C25、C30、C45 混凝土試塊抗壓強度平均值無明顯變化，C20、C35、C40、C50混凝土試塊抗壓強度平均值降低了 1 MPa 左右，數據異常。C20、C25、C35 混凝土試塊回彈平均值無明顯變化，C30、C40、C45、C50 混凝土試塊回彈平均值降低了 2 個數值，數據異常。C20～C30 強度混凝土試塊碳化值沒變化，C35～C50 混凝土試塊碳化平均值降低了 2 個數值，數據異常。試件鉆芯取樣的混凝土抗壓強度無異常。某商混 A 混凝土試塊在 180 d 齡期到 360 d 齡期期間，C30、C45、C50 混凝土試塊抗壓強度平均值分別降低了 5.7、5.4、2.6 MPa，其它強度的混凝土試塊抗壓強度平均值增長不明顯，數據異常。C30、C35 混凝土試塊回彈平均值無明顯變化，C20、C25、C35、C40、C45 混凝土試塊回彈平均值降低了 2 個數值，數據異常。C20～C50 強度混凝土試塊碳化值均降低，數據異常。試件鉆芯取樣的混凝土抗壓強度無異常。

根據數據分析，因 360 d 齡期試塊是自然養護，且該批試塊是最后一批試件，大部分試塊都直接與地面接觸，比較潮濕，由于混凝土表面浮漿密度低，容易吸水，從 180 d 齡期到 360 d 齡期的 6 個月，經過一個凍融循環后，混凝土表面強度降低，故回彈值和碳化值都有所降低。試塊抗壓強度降低的原因也是由于混凝土試塊表面的強度降低，抗壓試驗時受壓表面的混凝先破壞，從而影響了混凝土試塊的抗壓強度。通過對試件芯樣的抗壓試驗數據可知：混凝土試件內部的芯樣受環境影響較小，抗壓強度符合混凝土強度的實際情況。

2.3 與國家曲線比較

2.3.1 0 mm 碳化的曲線

從 0 mm 碳化的曲線（見圖 4）可以看出：呼市地區某商混站 A和某商混站 B 的曲線走勢與國家曲線大致相同，曲線顯示回彈值 38 之前在國家曲線上方，說明現階段此區間段計算的混凝土抗壓強度推定值比國家曲線推定值高，回彈值 38 之后在國家曲線下方，說明現階段此區間段計算的混凝土抗壓強度推定值比國家曲線推定值底。

圖4 呼市地區某商混站 A和某商混站 B 的曲線與國家曲線比較（碳化深度為 dm=0 mm）

2.3.2 3 mm 碳化的曲線

從 3 mm 碳化曲線（見圖 5）可看出低強度混凝土抗壓強度推定值比國家曲線推定值高，高強度混凝土抗壓強度推定值和國家曲線推定值幾乎重合。

圖5 呼市地區某商混站 A和某商混站 B 的曲線與國家曲線比較（碳化深度為 dm=3 mm）

2.3.3 6mm 碳化的曲線

從 6 mm 碳化曲線（見圖 6）可看出混凝土抗壓強度推定值比國家曲線推定值高，且低強度推定值和國家曲線相差較大。

圖6 呼市地區某商混站 A和某商混站 B 的曲線與國家曲線比較（碳化深度為 dm=6 mm）

整體數據可看出呼市地區混凝土的實際回彈強度要比國家曲線回彈的強度高，且隨著碳化深度增加，回彈強度差值越明顯。由此可見用地區測強曲線更符合當地實際情況，對平時的檢測工作有一定的指導作用，檢測時可適當降低檢測誤差。

3 結語

本文根據有關建立地區測強曲線的標準要求并制作了地區常用的混凝土試塊，經過試驗和對試驗所取得的數據進行了分析，并與國家統一曲線進行了比較，為呼市地區混凝土工程質量檢測和鑒定提供了一組可靠的回彈測強數據，為混凝土回彈測強技術在該地區的應用和推廣提供了理論依據，填補了呼市地區混凝土抗壓強度測強曲線的空白，對呼市地區回彈法測強有一定的參考意義。Q