公路工程超聲回彈綜合測(cè)強(qiáng)地區(qū)曲線試驗(yàn)研究

王 慶，宋建學(xué)

(1.鄭州市公路工程質(zhì)量監(jiān)督站，河南鄭州450007;2.鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，河南鄭州450001)

隨著鄭州市公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐年增加，各參建單位施工工藝水平參差不齊，施工進(jìn)度要求較高，工程容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。面對(duì)這種情況，超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)作為一種方便、快捷、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法最適合當(dāng)前的工程情況。但是，鄭州市公路系統(tǒng)目前并未建立自己的地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線。本文研究按照文獻(xiàn)[1]的要求，采用鄭州地區(qū)常用材料制作了不同強(qiáng)度等級(jí)、不同齡期的35組混凝土試件，在7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d進(jìn)行了回彈超聲綜合檢測(cè)和抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)采集的數(shù)據(jù)運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，得出鄭州地區(qū)公路工程混凝土超聲回彈綜合測(cè)強(qiáng)專用曲線，并且經(jīng)過對(duì)比驗(yàn)證，為鄭州地區(qū)公路工程測(cè)強(qiáng)提供參考。

1 試驗(yàn)方法

1.1 曲線建立方法

首先按照文獻(xiàn)[2]的要求預(yù)制混凝土試塊，然后按照文獻(xiàn)[1]的要求在 7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d 和 365 d 分別對(duì)其進(jìn)行回彈、聲速、抗壓強(qiáng)度fcu檢測(cè)，然后統(tǒng)計(jì)分析三者關(guān)系，建立如式(1)的函數(shù)即為超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)曲線。

式中:A為常數(shù)項(xiàng);B、C為回歸系數(shù)。

曲線在工程實(shí)際應(yīng)用中，相應(yīng)的回彈值R、聲速值v即為實(shí)測(cè)并按照規(guī)范修正后的值。

1.2 主要原材料技術(shù)指標(biāo)及配合比

根據(jù)對(duì)近年來鄭州市公路系統(tǒng)常用混凝土原材料統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本試驗(yàn)采用的是使用率較高的原材料種類。

水泥采用新鄉(xiāng)孟電水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽P.O42.5、P.O52.5水泥;碎石產(chǎn)地賈峪，連續(xù)粒級(jí)4.75～26.5 mm;砂選擇信陽產(chǎn)中砂;外加劑選用鄭州建派FDN－G緩凝高效減水劑;粉煤灰選擇洛陽產(chǎn)粉煤灰。普通混凝土配合比和塌落度見表1。

1.3 試塊的制作和養(yǎng)護(hù)

試塊采用邊長150 mm的立方體試塊，根據(jù)鄭州地區(qū)常用混凝土等級(jí)實(shí)際情況，分別設(shè)定 C25、C30、C40、C50、C60五個(gè)等級(jí)的混凝土試塊。每一強(qiáng)度等級(jí)混凝土試塊各7組(一組為3塊)，同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土試塊在同一天完成。每組成型試件采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法，表面進(jìn)行覆蓋，以防止水分蒸發(fā)，并在20±5℃的條件下靜置1晝夜，然后拆模編號(hào)。

表1 普通混凝土配合比和塌落度

試件拆模后立即放入溫度為20±2℃，濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)7 d，7 d后按“品”字型堆放在不受日曬雨淋處存放。

1.4 試驗(yàn)過程

按照文獻(xiàn)[1]的要求，在齡期 7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d時(shí)分別進(jìn)行超聲波檢測(cè)波速v，回彈檢測(cè)回彈值R和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度值fcu的測(cè)定。

2 數(shù)據(jù)處理及回歸分析

2.1 原始數(shù)據(jù)處理

對(duì)不同混凝土強(qiáng)度、不同齡期的105塊試塊全部進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)試塊都取得了聲速值v，回彈值R和抗壓強(qiáng)度值fcu，經(jīng)過計(jì)算整理得出各項(xiàng)指標(biāo)平均值。

2.2 回歸方程的選擇

按照文獻(xiàn)[1]附錄A推薦方法，采用冪函數(shù)曲線方程式(1)進(jìn)行多元回歸分析和誤差分析，得到普通非泵送混凝土強(qiáng)度曲線方程:

經(jīng)過計(jì)算，本試驗(yàn)建立的普通混凝土回歸方程相對(duì)誤差er=10.4%，滿足文獻(xiàn)[1]要求的14%以內(nèi)，可以作為地區(qū)曲線投入實(shí)際應(yīng)用。

3 建議曲線的驗(yàn)證

3.1 試塊驗(yàn)證試驗(yàn)

按照文獻(xiàn)[1]要求，為了驗(yàn)證本文所得測(cè)強(qiáng)曲線的適用性，在鄭州市花園口互通立交橋No.1標(biāo)、南三環(huán)至機(jī)場高速互通立交橋 No.1標(biāo)工地試驗(yàn)室抽取了 C25、C30、C40、C50四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)共48塊試塊，在齡期7 d、28 d分別進(jìn)行超聲回彈綜合檢測(cè)和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，將測(cè)得的聲速值v和回彈值R代入本文建議方程計(jì)算抗壓強(qiáng)度推定值，并與試塊的抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比(見表2、表3)。結(jié)果表明，本文建立的地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線推算結(jié)果的相對(duì)誤差er分別是7.5%、6.9%，滿足文獻(xiàn)[1]規(guī)程要求(小于14%)。同時(shí)，利用全國曲線推算結(jié)果的相對(duì)誤差分別為9.5%、9.0%，與全國曲線相比，本文建立的地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差要小得多，可作為鄭州地區(qū)公路工程超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)法的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式。

表2 花園口互通立交橋No.1標(biāo)普通混凝土試塊對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

表3 南三環(huán)至機(jī)場高速互通立交橋No.1標(biāo)普通混凝土試塊對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

3.2 現(xiàn)場鉆芯驗(yàn)證

為了對(duì)比測(cè)強(qiáng)曲線對(duì)實(shí)體混凝土的檢驗(yàn)結(jié)果，本文實(shí)驗(yàn)地在滎陽新溝至潘窯、上街Y033北峽口至西澗溝、二七區(qū)大路西至代家門公路大修工程、新密Y005橋溝至竹竿園4條農(nóng)村公路上，參照文獻(xiàn)[4]，隨機(jī)選取測(cè)區(qū)進(jìn)行了超聲回彈綜合檢測(cè)，并在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)鉆取了12組直徑10 cm芯樣，進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。檢測(cè)結(jié)果計(jì)算得出相對(duì)誤差為12.6%(表4)，同樣滿足文獻(xiàn)[1]規(guī)程要求。需要說明的是，超聲回彈綜合法對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度的推定值理論上講是指具有95%保證率的一個(gè)強(qiáng)度值，就是說該構(gòu)件的混凝土95%要在推定值之上;另外鉆芯法對(duì)構(gòu)件的評(píng)定是以最小值為推定值的，所以兩種方法的推定值從原理上說不具有可比性，本文僅以此例作出參考性驗(yàn)證。

4 結(jié)束語

本研究按照文獻(xiàn)[1]的要求，采用鄭州地區(qū)常用的材料制作了不同強(qiáng)度等級(jí)、不同齡期的105個(gè)混凝土試件，在7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d 進(jìn)行了回彈超聲綜合檢測(cè)和抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)采集的數(shù)據(jù)運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行了曲線擬合，得出鄭州地區(qū)公路工程混凝土超聲回彈綜合測(cè)強(qiáng)專用曲線。隨后，本文通過在工地實(shí)際抽取C25、C30、C40、C50共16組混凝土試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，驗(yàn)證了測(cè)強(qiáng)曲線的適用性。最后，本文在4條農(nóng)村公路上隨機(jī)進(jìn)行了回彈超聲綜合檢測(cè)混凝土強(qiáng)度與鉆心法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證測(cè)強(qiáng)曲線對(duì)實(shí)體混凝土的適用性。

本試驗(yàn)研究對(duì)象具有一定的特定性。因此，該曲線的使用應(yīng)具有一定范圍，鄭州市公路工程項(xiàng)目常用的混凝土(C25－C60)可以使用它進(jìn)行檢測(cè)。今后的工作中，將通過檢測(cè)積累大量的數(shù)據(jù)對(duì)曲線進(jìn)行不斷的修正，盡量增強(qiáng)曲線的普遍性，使之更加準(zhǔn)確。

表4 現(xiàn)場鉆芯法測(cè)強(qiáng)與綜合法地方曲線測(cè)強(qiáng)結(jié)果對(duì)比

[1]CECS02:2005超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S]

[2]JTG E30－2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S]

[3]JGJ/T23－2001回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S]

[4]JTG E60－2008公路路基路面現(xiàn)場測(cè)試規(guī)程[S]