回彈法檢測結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度在大同地區(qū)的應(yīng)用

劉桂玲

（山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西大同037003）

混凝土是最重要的工程材料之一,混凝土強(qiáng)度是混凝土質(zhì)量控制的核心內(nèi)容,是結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、驗收的重要依據(jù)?；炷临|(zhì)量無損法對混凝土結(jié)構(gòu)不造成破壞、儀器簡單、操作方便、可對混凝土重復(fù)測試、便于大范圍檢查,受到現(xiàn)場廣大工程技術(shù)人員的青睞。1948年,瑞士人E.Schmidt發(fā)明了回彈儀,經(jīng)過近60年的發(fā)展,目前已成為結(jié)構(gòu)混凝土檢測中最常使用的一種無損檢測方法[1-4]。

回彈法本質(zhì)上屬于沖擊/彈性波法,是唯一與材料的力學(xué)特性直接相關(guān)的測試方法,最適合于混凝土強(qiáng)度檢測。該法在我國使用已達(dá)40余年,因其簡便、靈活、準(zhǔn)確、可靠、快速、經(jīng)濟(jì)等特點,是我國目前工程檢測混凝土抗壓強(qiáng)度應(yīng)用中最為廣泛的檢測儀器之一[4-5]。

近年來大同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,建設(shè)規(guī)模龐大,結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的無損檢測精度問題日趨突出。本文采用回彈法全國統(tǒng)一測強(qiáng)曲線推定混凝土強(qiáng)度值,并與真實鉆芯混凝土強(qiáng)度推定值進(jìn)行對比,已驗證回彈法在本地區(qū)應(yīng)用的合理性。

1 回彈法原理

回彈法是一種彈簧驅(qū)動的重錘,通過彈擊桿彈擊混凝土表面,并測出重錘反彈回來的距離。回彈值與混凝土表面硬度具有一致的變化關(guān)系,所以根據(jù)回彈值與混凝土抗壓強(qiáng)度校準(zhǔn)的相關(guān)關(guān)系,可推算出混凝土抗壓強(qiáng)度[6－7]。

世界各國都先后制定了適合本國的回彈測試標(biāo)準(zhǔn)。20世紀(jì)50年代,我國開始引進(jìn)瑞士、英國、波蘭等國的回彈儀,并結(jié)合工程應(yīng)用開展研究工作,但由于對儀器性能、測試技術(shù)、各種影響因素及強(qiáng)度與回彈值關(guān)系等問題缺乏較系統(tǒng)的研究,對應(yīng)的研究工作長期處于停止?fàn)顟B(tài)。而后在大量研究工作的基礎(chǔ)上,于20世紀(jì)80年代制定了第一個全國性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)范》(JGJ/T23-85),并于2000年進(jìn)行了修訂,形成了代號為JGJ/T23-2001的技術(shù)規(guī)程,使我國回彈法研究與應(yīng)用水平處于國際領(lǐng)先地位。

回彈法的試驗步驟為:

1)測區(qū)布置 測區(qū)是指每一試樣(結(jié)構(gòu)或構(gòu)件)的測試區(qū)域?；貜椃z測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[7]規(guī)定:每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)數(shù)不少于10個,每個測區(qū)面積不宜大于,測區(qū)大小能容納16個回彈測點為宜。測區(qū)表面應(yīng)清潔、平整、干燥,必要時可采用砂輪清除表面雜物和不平整之處不應(yīng)留有粉末或碎屑。

2)回彈實測 檢測時,回彈儀垂直對準(zhǔn)于混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測面,緩慢施壓,準(zhǔn)確讀數(shù),快速復(fù)位。同時要求:測點宜在測區(qū)范圍內(nèi)均勻布置,相鄰兩測點的凈距不宜小于20 mm,測點距外露鋼筋、預(yù)埋件的距離不宜小于30 mm;測點不應(yīng)在氣孔或外露石子上,同一測點只應(yīng)彈擊一次,每一測區(qū)設(shè)16個回彈點。

3)碳化深度測定 碳化深度測量,采用適當(dāng)工具在測區(qū)表面形成直徑約15 mm孔洞,孔洞中的粉末和碎屑應(yīng)清除干凈,不得用水擦洗;而后用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁邊緣處,用碳化深度測量儀測量碳化混凝土交界面至混凝土表面的垂直距離,測量應(yīng)不少于3次,取其平均值。

4)數(shù)據(jù)處理 測區(qū)平均回彈值,應(yīng)從測區(qū)的16個回彈值中分別剔除3個最大值和3個最小值,取余下的10個有效回彈值的平均值作為該測區(qū)的回彈值,即:

式中,Rm為測區(qū)平均回彈值,計算精確至0.1;Ri是第i個測點的回彈值。

當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個時,混凝土強(qiáng)度推定值fcu，e應(yīng)按下列公式計算:

2 工程實例

2.1 工程概況

大同市某住宅小區(qū)建設(shè)工程位于市南郊區(qū),建設(shè)面積約300 000 m2,屬山西省重點建設(shè)項目,截止2010年12月底主體工程已全部完成。但在施工過程中,進(jìn)入10月份后月內(nèi)天氣變化幅度大 (最大溫差高達(dá)20℃),且中下旬夜間溫度下降較多,最低氣溫降至-5℃以下,必然對混凝土質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。為全面掌握混凝土工程質(zhì)量,隨機(jī)抽取部分混凝土構(gòu)件進(jìn)行回彈法測強(qiáng)試驗。

2.2 試驗過程

圖1 ZC3-A型混凝土回彈儀

試驗儀器選用山東樂陵生產(chǎn)的ZC3-A中型混凝土回彈儀，見圖1,其主要技術(shù)指標(biāo):沖擊動能2.207 J,彈擊拉簧剛度785 N/m,彈擊錘質(zhì)量370 g,最大累計單擊次數(shù)6 000次。 18#住宅樓五層混凝土柱回彈法測區(qū)的劃分,如圖2所示。

圖2 回彈測區(qū)劃分

現(xiàn)場工程實測獲得的回彈值和碳化深度部分試驗數(shù)據(jù),見表1。

表1 混凝土強(qiáng)度回彈法實測結(jié)果

3 試驗結(jié)果分析

由于大同地區(qū)尚未建立地區(qū)測強(qiáng)曲線和專用測強(qiáng)曲線,對試驗所得回彈值采用全國統(tǒng)一測強(qiáng)曲線處理。 由式(1)、(2)計算得到構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為0.783 5,混凝土強(qiáng)度推定值為26.01 MPa。

為進(jìn)一步判斷試驗結(jié)果的可靠性,需要采取其他方法進(jìn)行對比試驗。為此,混凝土柱現(xiàn)場鉆芯取樣,混凝土強(qiáng)度試驗室檢測結(jié)果,見表2。

表2 鉆芯法混凝土抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果

鉆芯法是從結(jié)構(gòu)實體中鉆取芯樣,并實測混凝土芯樣的抗壓強(qiáng)度,其結(jié)果被普遍認(rèn)為是最接近結(jié)構(gòu)實體混凝土的強(qiáng)度,測定精度高,可以據(jù)此判定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度是否合格[1,6,8]。由表2可以看出,回彈法所得結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度數(shù)值與鉆芯法試驗結(jié)果相近,相對誤差為+2.5%。

4 結(jié)論

運用回彈法對大同地區(qū)常用原材料形成的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度無損檢測試驗,其試驗結(jié)果與鉆芯法所得結(jié)果相近,說明回彈法推定結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度是可行的。同時,彈法與鉆芯法兩者相對誤差為+2.5%,因此,在工程實踐中,最好采用兩種以上的方法進(jìn)行對比試驗,以保證試驗結(jié)論的可靠性。

[1]張仁瑜,王征,孫盛佩.混凝土質(zhì)量控制與檢測技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[2]Mehta P K．Concrete:microstructure,properties and materials[M].New York:MeGraw Hill,2005.

[3]余紅發(fā).混凝土非破損測強(qiáng)技術(shù)研究[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,1999.

[4]Popovics,John S.Nondestructive evaluation:past,present,and future[J].Journal of Materials in Civil Engineering,2003,15(3):211-211.

[5]丘平.混凝土強(qiáng)度檢測用專用或地區(qū)測強(qiáng)曲線(1)[J].施工技術(shù),2006,35(8):94-96.

[6]裴劍平,陳惠霞,蔡前進(jìn).回彈法與鉆芯法檢測結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的綜合應(yīng)用探討[J].平頂山工學(xué)院學(xué)報,2005,14(1):20-24.

[7]JGJ/T 23-2001．回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

[8]CECS 03:2007．鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國計劃出版社,2007.