城際軌道交通預(yù)制梁的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)分析

陳日生

在城市軌道交通建設(shè)中,大量采用橋梁結(jié)構(gòu)。在橋梁施工期間及其隨后的質(zhì)量評(píng)估中,梁體的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)及評(píng)定是極其重要的環(huán)節(jié)之一。目前混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法主要有非破損法、局部破損法和綜合法。超聲回彈綜合法屬于非破損法中的一種,與其他混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法相比,超聲回彈綜合法具有受混凝土齡期和含水率的影響小,測(cè)試精度較高,檢測(cè)較便利,適用范圍較廣,能夠較全面地反映混凝土的實(shí)際質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。廣珠城際鐵路大量采用單箱雙室預(yù)制梁,預(yù)制梁不能采用局部破損法檢測(cè),為了了解預(yù)制梁的混凝土強(qiáng)度,采用超聲回彈綜合法進(jìn)行檢測(cè)。

1 檢測(cè)情況

1.1 檢測(cè)儀器設(shè)備

本次檢測(cè)儀器設(shè)備主要有:北京智博聯(lián)公司ZBL-520非金屬超聲檢測(cè)儀、汕頭超聲波儀器廠生產(chǎn)的50 kHz平面換能器、HT-225型回彈儀。測(cè)試前要對(duì)檢測(cè)時(shí)需要的超聲波檢測(cè)儀和回彈儀進(jìn)行檢查標(biāo)定,以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1.2 檢測(cè)要點(diǎn)

超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度利用超聲波進(jìn)行混凝土質(zhì)量檢測(cè),其原理是利用由壓電元件組成的發(fā)射探頭和接收探頭,對(duì)于混凝土內(nèi)部缺陷的檢測(cè)采用透射法,接觸在混凝土面上,由發(fā)射探頭發(fā)射超聲波,便被接收探頭所接收,可采集到超聲波穿透混凝土的聲速、頻率、相位、振幅等聲學(xué)參數(shù)?；炷帘砻嬗捕戎凳请S混凝土強(qiáng)度的增加而提高的?；貜梼x具有一定的動(dòng)能的鋼錘,通過彈擊桿沖擊混凝土表面時(shí),其回彈值與混凝土強(qiáng)度有如下公式關(guān)系,從而測(cè)得混凝土的表面回彈值。

通過超聲波檢測(cè)和回彈法進(jìn)行綜合檢測(cè),是利用通過測(cè)定的混凝土表面硬度(即回彈值)和超聲儀測(cè)定的混凝土聲速值來推定混凝土強(qiáng)度。它們關(guān)系式如下:

其中,f為混凝土抗壓強(qiáng)度;V為超聲波聲速值;R為回彈值(在回彈法規(guī)程中用N表示);A,B,C均為回歸系數(shù)。

對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后,根據(jù)以下公式求得混凝土強(qiáng)度換算值:

1)粗骨料為卵石時(shí):

2)粗骨料為碎石時(shí):

當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的測(cè)區(qū)數(shù)不少于10個(gè)時(shí),各測(cè)區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度換算值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)按下列公式計(jì)算:

1.3 測(cè)區(qū)布置

由于預(yù)制箱梁中的鋼筋分布較密集、數(shù)量較多而且梁體截面相對(duì)又較小,對(duì)檢測(cè)結(jié)果將會(huì)有一定程度的影響,故梁體測(cè)區(qū)的選擇宜考慮梁體中鋼筋的布置和梁體截面特性的影響,建議對(duì)同一種類的梁體統(tǒng)一選擇某一固定位置作為測(cè)區(qū),從而使檢測(cè)結(jié)果具有可比性,減少鋼筋和截面特性的影響。同時(shí)測(cè)試面應(yīng)清潔、平整、干燥,本箱梁選用箱梁中隔板來進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)區(qū)布置見圖1。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

在現(xiàn)場(chǎng)條件具備的情況下,采用對(duì)測(cè)法檢測(cè)聲速,每個(gè)測(cè)區(qū)中應(yīng)布置3個(gè)聲速測(cè)點(diǎn)。測(cè)量回彈值應(yīng)在構(gòu)件測(cè)區(qū)內(nèi)超聲波的發(fā)射和接收面各彈擊8點(diǎn)。為保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)重點(diǎn)要注意以下兩方面:首先,超聲測(cè)試時(shí)要保證換能器與被測(cè)混凝土表面耦合良好,同時(shí)超聲測(cè)距的測(cè)量要準(zhǔn)確。其次,回彈測(cè)試時(shí)回彈測(cè)點(diǎn)在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)宜均勻布置,不得彈擊在氣孔或外露的石子上,測(cè)點(diǎn)距構(gòu)件邊緣或外露鋼筋、鐵件的距離不應(yīng)小于50 mm,同時(shí)回彈時(shí)回彈儀的軸線方向應(yīng)與測(cè)試面垂直。

2 檢測(cè)數(shù)據(jù)處理

2.1 測(cè)區(qū)回彈值及聲速值的處理

測(cè)區(qū)聲速代表值取測(cè)區(qū)中3個(gè)測(cè)點(diǎn)聲速值的平均值作為該測(cè)區(qū)回彈代表值。當(dāng)采用平測(cè)法檢測(cè)時(shí),聲速受測(cè)試表面質(zhì)量好壞的影響較大,應(yīng)對(duì)平測(cè)聲速進(jìn)行修正。試驗(yàn)表明:當(dāng)測(cè)試部位混凝土表面光潔、平整未受過任何損傷時(shí),平測(cè)與對(duì)測(cè)的聲速值差異不大;當(dāng)測(cè)試部位混凝土表面粗糙、疏松、浮漿多或存在裂縫,平測(cè)與對(duì)測(cè)的聲速值差異較大。測(cè)區(qū)回彈代表值應(yīng)從該測(cè)區(qū)的16個(gè)回彈值中剔除3個(gè)較大值和3個(gè)較小值,取其余10個(gè)有效回彈值的平均值作為該測(cè)區(qū)回彈代表值。

2.2 混凝土強(qiáng)度的推定

構(gòu)件某一測(cè)區(qū)的混凝土抗壓強(qiáng)度換算值,經(jīng)修正后的測(cè)區(qū)回彈代表值和聲速代表值,優(yōu)先采用專用測(cè)強(qiáng)曲線或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線換算而得。當(dāng)無(wú)專用測(cè)強(qiáng)曲線或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線時(shí),可按照全國(guó)統(tǒng)一測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算表?yè)Q算。由于各地混凝土使用的骨料不同、外加劑的摻加,以及構(gòu)件本身因素如鋼筋分布、截面特性等的影響,建立專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線很有必要。本次檢測(cè)按照全國(guó)統(tǒng)一測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算表?yè)Q算來推定混凝土的強(qiáng)度值,推定結(jié)果見表1。經(jīng)計(jì)算分析可知:該構(gòu)件混凝土的換算強(qiáng)度平均值為57.3 MPa,換算強(qiáng)度最小值為52.6 MPa,換算強(qiáng)度方差為2.4 MPa,平均回彈值為 48.8,平均聲速值為 5.07 km/s,因此,該構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值為53.4 MPa。

表1 超聲回彈綜合法推定混凝土強(qiáng)度情況

3 結(jié)語(yǔ)

超聲回彈綜合法由于其具有顯著的優(yōu)點(diǎn),在橋梁構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中運(yùn)用非常廣泛?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前應(yīng)做好儀器設(shè)備和構(gòu)件選擇的準(zhǔn)備工作,合理布置測(cè)區(qū);檢測(cè)時(shí)選擇合適的檢測(cè)方法,認(rèn)真細(xì)致地檢測(cè);檢測(cè)數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意相關(guān)數(shù)據(jù)的修正;混凝土強(qiáng)度推定時(shí)應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

[1]吳新漩.混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]TB 10426-2004,鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)規(guī)程[S].

[3]CECS 02∶2005,超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].