路燈燈桿混凝土底座強度的測量方法

虞秋波

（寧波市市政設施研究所，浙江 寧波 315012）

路燈安裝過程中路燈底座混凝土強度是非常重要的技術指標，如果強度達不到規定要求，可能出現倒桿事故，將直接影響人身安全和設備安全。路燈底座一般都采用混凝土澆灌，但混凝土構成的原材料較為不確定，各種外加劑也有較大的差別，澆筑、振搗和養護的技術水平也不同，將影響混凝土的強度和性能。因此，在路燈底座澆筑過程中，對混凝土質量進行檢測和控制是非常重要的。混凝土強度的主要技術指標為回彈值與碳化深度，其中回彈值主要由回彈儀測量，碳化深度通過碳化深度專用卡尺測量。

1 回彈儀工作原理

回彈儀是測量混凝土回彈值最廣泛使用的檢測裝置。根據混凝土試塊抗壓強度和無損檢測參數，建立相關曲線，即強度測量曲線。該參數屬于混凝土工程檢測過程中無損檢測的關鍵指標。測強曲線可分為特殊測強曲線、區域測強曲線和統一測強曲線。而選擇回彈設備完成常規混凝土構件強度測量的技術方法為回彈測強法。混凝土抵抗表面壓力的能力與其表面硬度有關。回彈測量過程中撞擊錘會在接觸表面后彈回，而彈回的高度則與混凝土強度性能存在相關性。回彈后的高度參數是針對硬度的相關性指標，之后將硬度指標轉變為混凝土材料的抗壓強度指標。

回彈儀的工作原理如圖1所示。

圖1 回彈儀工作原理圖

Q值回彈儀的計算公式見式（1），R值回彈儀在水平檢測混凝土澆筑側面時的計算公式見式（2）。

當回彈儀檢測混凝土澆筑側面時，根據函數原理，非水平回彈值和水平回彈值之間的理論關系可表示為

式中：Q為側面撞擊后能量回彈儀的回彈值；R0為普通回彈儀在水平向彈擊側面后的回彈值；Rα為普通回彈儀在非水平向彈擊側面的回彈值；m為彈擊錘的質量（115 g）；g為重力加速度（9.8 m／s2）；k為彈擊拉簧的彈性剛度（785.0 N／m）；v前為能量回彈儀彈擊前的瞬時速率；v后為能量回彈儀彈擊后的瞬時回彈速率；l前為彈擊前彈擊拉簧的拉伸長度（75 mm）；l后為彈擊后彈擊拉簧的回彈長度；α為彈擊桿及其后蓋所在的軸線與水平線的夾角。δ為回彈儀本身的固有系數，其值可由δ＝2 mg／kl計算。

由式（1）可以看出，能量回彈儀的測試值Q只與彈丸撞擊前后瞬時速率的比值有關，與彈丸撞擊角無關；由式（2）可以看出，普通回彈儀的水平測試值R0僅與回彈前拉簧長度與回彈后拉簧長度的比值有關；根據式（3），普通回彈儀的非水平測試值Rα不僅與彈性沖擊前的彈性彈簧長度與彈性沖擊后的彈性彈簧回彈長度之比有關，還與回彈儀的彈性沖擊角有關。

2 典型儀器介紹

2.1 儀器名稱

朗睿HT－225B一體式數顯回彈儀，儀器實物如圖2所示。

圖2 儀器實物圖

2.2 儀器技術參數

1）標稱動能：2.207 J；

2）彈擊拉簧剛度：7.85 N；

3）彈擊錘沖程：75 mm；

4）彈擊錘與桿碰撞面硬度：HRC59－63；

5）指針系統最大靜摩擦力：0.5～0.8 N；

6）回彈儀鋼砧率定平均值：80±2；

7）外形尺寸：60 m×280 m；

8）重量：1 kg。

3 路燈燈桿混凝土底座混凝土強度測量方法

3.1 路燈燈桿混凝土底座回彈值測量

選擇要測量的燈桿混凝土底座。檢測時，回彈儀應始終垂直于混凝土檢測表面，緩慢施壓，快速復位。在混凝土表面均勻選擇測量點，相鄰兩點的凈距不小于2 cm；測量點的選擇應避免氣孔或裸露的石塊，每個測量點只能測量一次。均勻選擇16個測量點，每次記錄測量數據，測試平均回彈值。從16個測試點的回彈值中去除3個最大值和3個最小值，并根據式（6）計算剩余10個回彈值的平均值。式中：Rm為測區平均回彈值，精確至0.1；為第i個測點的回彈值。

現場測試示意圖如圖3所示。

圖3 現場測試示意圖

3.2 路燈燈桿混凝土底座碳化深度測量

混凝土在使用過程中由于化學方面的影響會導致碳化問題的出現。空氣中的二氧化碳滲入混凝土材料后，與一些堿性成分相互作用，生成碳酸鹽和水，導致混凝土的堿性水平降低。這個過程即混凝土碳化，也稱為混凝土中和。在碳化作用下，混凝土的堿性水平明顯下降，混凝土保護層逐漸失去對鋼筋的保護作用，引發銹蝕現象。

燈桿混凝土底座檢測碳化的方法有4個步驟：1）在混凝土表面選擇合適的工具，在測量區域鉆取直徑15 mm左右的孔，而鉆孔深度需要在碳化深度的10 mm以上；2）選擇吹氣皮具或洗耳球將鉆孔碎屑和灰塵清掉，不能選擇水洗的方式；3）鉆孔后在混凝土表面噴灑1%的酚酞醇溶液；4）使用專用測量設備或游標卡尺檢測顏色未改變的混凝土深度，測量3次取平均值。碳化深度現場測試如圖4所示。

圖4 碳化深度現場測試圖

3.3 路燈燈桿混凝土底座混凝土強度計算

將測量的碳化深度數值及測量的回彈值輸入儀器后，根據平均回彈值和碳化深度值，該儀器可以直接獲得路燈桿混凝土底座的混凝土強度。當試驗點超過10個時，應計算強度的標準偏差和平均值。

4 儀器使用注意事項

1）測量時，一只手握住儀器中部，另一只手按壓儀器尾部，向儀器施加壓力。

2）測量時，注意力的均勻性。保證回彈儀軸線與混凝土測試面始終垂直，緩慢推進，快速閱讀。

3）測量次數不少于10次，測量點應均勻分布，間隔不小于3 cm。

4）測量時，混凝土表面應清潔平整。

5）儀器應定期校準，以確保準確性。

5 結論

回彈儀體積小，攜帶方便，檢測速度快，適合戶外現場測試，對路燈燈桿混凝土底座的強度測量及施工安全的提高有很大的幫助。隨著安裝和管理工作要求的進一步提高，回彈儀的用途將越來越廣。