云南地區普通混凝土無損測強曲線比較研究

趙 勇，夏躍挺，劉正勇，王遠傳

（1.云南省建筑科學研究院有限公司 云南省建筑結構與新材料企業重點實驗室，云南 昆明 650223；2.云南建筑工程質量檢驗站有限公司；云南 昆明 650223；3.昆明市結構安全與新技術重點實驗室，云南 昆明 650223；4.云南移民產業投融資有限公司，云南 昆明 650051）

0 引言

準確判斷混凝土實體結構強度與設計強度的符合情況對于實際工程質量控制是非常重要的。超聲回彈綜合法是實際工程中常用的抗壓強度無損檢測方法［1］。其原理是采用超聲儀和回彈儀，在構件混凝土同一測區分別測量聲速和回彈值，然后利用已建立起的測強公式推算測區混凝土抗壓強度的一種方法［2-4］。

在 2020 年 12 月 1 日前，除昆明地區外，云南省其他地區均采用中國工程建設標準化協會制定的 CECS 02:2005《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》（以下簡稱“CECS 02:2005”）的測強曲線。但大量實際應用結果顯示，采用 CECS 02:2005 標準曲線推定混凝土強度遠低于混凝土設計強度，且已有實踐證明選用該曲線推定混凝土強度嚴重偏低。目前云南省已實施的超聲回彈測強曲線分別為：CECS 02:2005《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》、DBJ 53/T-53-2013《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》（以下簡稱“DBJ 53/T-53-2013”）（僅適用昆明地區）、DBJ 53/T-102-2020《云南省公路工程超聲回彈綜合法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（以下簡稱“DBJ 53/T-102-2020”）。

為了比較 3 部標準推定強度的差異，本文選取位于云南省巧家縣的某房建工程中設計強度 C35 和 C40 的混凝土構件作為研究對象，比較了 3 個標準對應的測強曲線推定強度與試塊抗壓強度以及實體結構芯樣強度的差異。相關結果可為實際工程混凝土強度無損檢測提供參考。

1 研究對象和方法

本次試驗共涉及 C35 和 C40 兩個混凝土強度等級，所測試構件混凝土齡期強度均滿 56 d（由于地下室等位置相較其他區域而言，混凝土構件所處環境溫度低，28 d 后混凝土強度仍能明顯增長）。超聲回彈數據按 CECS 02:2005 要求采集，芯樣按照 JGJ/T 384-2016《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》（以下簡稱“JGJ/T 384-2016”）要求鉆取，每個構件至多鉆取芯樣一個。C35 混凝土強度等級現場完成 44 個構件超聲回彈數據采集，共鉆取芯樣 20 個，有效芯樣 14 個。C40 混凝土強度等級現場完成 18 個構件超聲回彈數據采集，鉆取芯樣 10 個，有效芯樣 8 個。

除以上現場檢測結合鉆芯外，也抽取 3 組同養試塊（每組 3 塊）進行超聲回彈—抗壓強度驗證，試塊混凝土強度設計等級均為 C35。該同養試塊先進行回彈值測量，然后再做超聲聲速測試，最后做抗壓強度試驗。

2 試驗結果

2.1 3 部規程超聲回彈混凝土強度推定結果

現場構件及同條件養護試塊采集后的回彈值和聲速值分別按 CECS 02:2005、DBJ 53/T-53-2013、DBJ 53/T-102-2020 3 部規程推定混凝土現齡期強度，結果如圖1 所示。其中編號 1～62 為工程現場抽取檢測構件的混凝土現齡期強度，編號 63～65 為 3 組條件養護試件。構件編號 1～44 和同條件養護試塊混凝土強度設計等級為 C35，編號 45～62 為 C40。

圖1 3 種規程超聲回彈推定強度

由圖1 可知：采用 CECS 02:2005 規程推定出來的混凝土強度值比云南省內其他兩本規程低，大致低 1～2 個強度等級，且強度推定值基本不滿足設計要求；按 DBJ 53/T-53-2013 規程推定的混凝土強度除 62 號構件稍微低于設計要求，其他構件均滿足設計要求；按 DBJ 53/T-102-2020 規程推定的混凝土強度值基本滿足設計要求，雖整體低于 DBJ 53/T-53-2013 規程推定值，但兩部地方規程的混凝土強度推定值偏差大小不一。

2.2 地方規程比較

由于兩本地方規程推定強度值偏差不一，故選擇部分典型數據結合計算公式做進一步分析。雖然標準差作為強度推定的要素之一，但無論何種推定公式，其大小趨勢不變，最后所得的標準差偏差不大，故該要素不單獨列表，根據強度推定值偏差極大值或極小值列出對應的回彈及超聲平均值做分析比較。本文選取兩本規程強度推定值偏差在 5 MPa 以上和 2 MPa 以下數據列表分析，按偏差值由小到大的順序排列，如表1 所示。

DBJ 53/T-53-2013 規程計算公式見式（1）：

DBJ 53/T-102-2020 規程計算公式見式（2）：

根據表1 可知：當混凝土實測聲速值趨于回彈值對應的正常聲速區間范圍內，兩本規程推定出來的混凝土強度偏差不大；相反，當實測聲速值低于回彈值對應的正常聲速區間范圍，按 DBJ 53/T-102-2020 規程推定的混凝土強度值比 DBJ 53/T-53-2013 規程推定的混凝土強度值小，隨著聲速越小，前者推定的強度無限遠離后者推定的強度。結合兩本規程計算公式可知，超聲聲速在 DBJ 53/T-53-2013 規程推定的抗壓強度中所占的權重較 DBJ 53/T-102-2020 規程低，混凝土強度檢測中混凝土密實性等與混凝土抗壓強度相關性較低。

表1 地方規程超聲回彈比較

2.3 芯樣及試塊驗證結果

現場超聲回彈綜合法檢測后，選取便于鉆取芯樣的構件，每個構件按 JGJ/T 384-2016《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》鉆取芯樣加工后做抗壓強度試驗，芯樣及試塊抗壓強度如表2 所示，用每個標準推定強度減去芯樣強度得到的偏差數據的分布點直方圖如圖2 所示。

圖2 分布點直方圖

由表2 可知，與實際芯樣強度相比，CECS 02:2005 推定的強度普遍較芯樣強度偏低，DBJ 53/T-53-2013 推定的強度普遍較芯樣強度則偏高。而用 DBJ 53/T-102-2020 推定的強度與芯樣強度則最接近，具體表現為平均值、中位值更接近 0，且第一、第三分位點均勻分布在 0 點兩側。

表2 芯樣、試塊抗壓強度及對應推定強度

2.4 相對誤差比較

根據各規程條文或條文說明中給出的數據，各規程推定強度與抗壓強度相對誤差值如表3 所示。由表3 可知：DBJ 53/T-102-2020 規程相對誤差是最小的。鑒于此，筆者建議實際工程中選擇相對誤差較小的 DBJ 53/T -102-2020 作為強度推定的依據。

表3 各標準強度相對誤差平均值

3 結論

按 CECS 02:2005 規程中測強曲線推定的混凝土強度大多低于混凝土芯樣實際強度。考慮芯樣在鉆取、加工等過程中，由于設備、操作人員等因素影響，芯樣強度一般低于構件實際強度，繼續使用該規程推定混凝土強度誤判可能性較大，因此不建議使用。兩本地方規程相比而言，超聲聲速值在 DBJ 53/T-53-2013 規程推定的抗壓強度值權重相對較低，用 DBJ 53/T-102-2020 推定的強度與芯樣強度更為接近。建議實際工程中使用相對誤差較低的 DBJ 53/T-102-2020 作為強度推定的依據。Q