山東地區(qū)泵送混凝土測(cè)強(qiáng)曲線的建立與應(yīng)用

魏道凱 陳 爭(zhēng)

回彈法是瑞士工程師施密特發(fā)明的,所以也稱施密特錘法。它是通過測(cè)定混凝土表面硬度來推算抗壓強(qiáng)度的一種結(jié)構(gòu)混凝土現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)?；貜椃ㄊ乾F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土強(qiáng)度應(yīng)用最廣的無損檢測(cè)方法,其優(yōu)點(diǎn)是:設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)試迅速、檢測(cè)費(fèi)用低廉,且不影響混凝土的正常使用。

混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與無損檢測(cè)的參數(shù)之間建立起來的關(guān)系曲線,稱為測(cè)強(qiáng)曲線,它是無損檢測(cè)推定混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)。測(cè)強(qiáng)曲線根據(jù)材料來源,分為統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線、地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線和專用測(cè)強(qiáng)曲線三類。其中精度最高的是專用測(cè)強(qiáng)曲線,其次是地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線。而專用測(cè)強(qiáng)曲線因費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,測(cè)強(qiáng)曲線適用范圍小,難以進(jìn)行推廣使用?，F(xiàn)在國家已發(fā)布了統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線,經(jīng)西安、杭州、廣州、中山、四川等省市共164個(gè)試件驗(yàn)證50 MPa～60 MPa的適用性后,其驗(yàn)證平均相對(duì)誤差為7.73%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差11.13%。上述測(cè)強(qiáng)曲線精度并未在山東驗(yàn)證,為了滿足測(cè)量精度的要求,如在山東推廣對(duì)橋梁混凝土強(qiáng)度的無損檢測(cè),需提前建立山東地區(qū)的測(cè)強(qiáng)曲線;如果建立了科學(xué)、合理的地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線,回彈儀的檢測(cè)精度就能滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的要求,本文主要介紹了山東地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線(泵送混凝土)的建立過程(回彈法)。

1 研究主要內(nèi)容和方法

制定山東地區(qū)泵送混凝土的地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線。

1.1 采取的研究方法和技術(shù)路線

本課題擬采用的研究方法為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。

1)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的取得。a.制定測(cè)強(qiáng)曲線的試件應(yīng)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在原材料(含品種、規(guī)格)的成型工藝與養(yǎng)護(hù)方法等方面條件相同。b.試件的制作、養(yǎng)護(hù)符合下列規(guī)定:按最佳配合比設(shè)計(jì)4個(gè)強(qiáng)度等級(jí),每一強(qiáng)度等級(jí)每一齡期制作3個(gè)150 mm立方體試件,同一齡期試件在同一天內(nèi)成型完畢。在成型后的第2天,應(yīng)將試件移至與被測(cè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件相同的條件下養(yǎng)護(hù),試件拆模日期與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的拆模日期相同。2)運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,建立回彈值和強(qiáng)度的關(guān)系曲線。3)對(duì)測(cè)強(qiáng)曲線在山東不同的地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用,如有必要,可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體工程進(jìn)行取芯以進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

1.2 擬解決的問題

本地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線的精度應(yīng)能滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的要求,達(dá)到同類測(cè)強(qiáng)曲線的較高水平。若以95%可信度水平來衡量現(xiàn)場(chǎng)混凝土預(yù)測(cè)的最大精度,誤差應(yīng)小于20%。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的取得

2.1 回彈值的測(cè)量與計(jì)算

1)測(cè)點(diǎn)布置。選取未進(jìn)行超聲測(cè)量的一對(duì)非澆筑面的側(cè)面作為回彈測(cè)試面,每個(gè)側(cè)面布置8個(gè)測(cè)點(diǎn)。2)儀器檢驗(yàn)。檢驗(yàn)回彈儀是否符合測(cè)試技術(shù)要求,每次測(cè)量前進(jìn)行率定。3)回彈值測(cè)試。將進(jìn)行過超聲測(cè)試的面的油污擦凈,把試塊放置于壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)上預(yù)壓30 kN～80 kN,并在以上壓力下,在每個(gè)試塊的對(duì)應(yīng)測(cè)試面上用回彈儀各彈擊8次,且每一測(cè)點(diǎn)均只許彈擊一次。測(cè)試過程中,儀器的縱軸線應(yīng)始終與被測(cè)混凝土表面保持垂直。4)回彈均值的計(jì)算。計(jì)算試塊平均回彈值,應(yīng)從該試塊兩個(gè)相對(duì)測(cè)試面的16個(gè)回彈值中剔除3個(gè)大值和3個(gè)最小值,然后將余下的10個(gè)回彈值按下列公式計(jì)算:

其中,Ri為試塊平均回彈值,計(jì)算至0.1;Rm為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值。

2.2 碳化深度的測(cè)量

抗壓強(qiáng)度值測(cè)量完畢后,在試塊表面形成直徑約15 mm的孔洞,除凈孔洞中的粉末和碎屑,但不得用水擦洗,然后用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處,用碳化深度測(cè)量?jī)x測(cè)量碳化深度,讀數(shù)精確值至0.5 mm。為簡(jiǎn)化計(jì)算公式,保證回彈曲線的精度,根據(jù)混凝土回彈的工程實(shí)踐,在混凝土齡期不大于28 d的情況下,碳化深度基本為零,可不考慮碳化深度的影響。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

測(cè)強(qiáng)曲線的回歸方程式,應(yīng)按每一件求得的Rm和(MPa)數(shù)據(jù),采用最小二乘法原理計(jì)算。回歸方程宜采用下式:

選用=,取對(duì)數(shù)lnfi=lnA+BlnRi,令Y=lnfi,a=lnA,b=B,x=lnRi。

則可寫為Y=a+bx,變?yōu)橐粋€(gè)線性方程,按前述步驟進(jìn)行回歸分析處理。用試塊的fi,Ri計(jì)算,就可將fccu=ARBm進(jìn)行回歸分析計(jì)算。經(jīng)計(jì)算:

則山東地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線為:

4 工程檢測(cè)驗(yàn)證

采用專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線檢測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度,其精度比全國測(cè)強(qiáng)曲線高,誤差比全國測(cè)強(qiáng)曲線小,現(xiàn)用山東地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線與現(xiàn)行使用的全國回彈法規(guī)程(統(tǒng)一曲線)進(jìn)行比較,如表1所示。

采用本測(cè)強(qiáng)曲線在實(shí)際工程中驗(yàn)證的項(xiàng)目為濰坊樂川街白浪河大橋,此橋長470 m,主跨采用變截面連續(xù)箱梁,采用泵送混凝土澆筑。被測(cè)構(gòu)件混凝土齡期為28 d,混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40,澆筑日期為2009年10月10日,檢測(cè)日期為 2009年11月7日,混凝土隨梁養(yǎng)護(hù)試塊試驗(yàn)日期為2009年11月7日。箱梁的檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 白浪河大橋混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

由表1可以看出,對(duì)應(yīng)相同的回彈值全國測(cè)強(qiáng)曲線換算強(qiáng)度都低于地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線換算值,因此有的地區(qū)采用全國測(cè)強(qiáng)曲線檢測(cè)泵送混凝土,結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,而鉆取混凝土芯樣進(jìn)行修正η值達(dá)到1.5～2.0,從而說明使用的曲線已不適應(yīng)本地區(qū)材料及生產(chǎn)工藝要求,由此制定地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線是十分必要的。

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