針對抵母河特大橋回彈法檢測混凝土強度專用測強曲線的建立

朱 眾 ，李宏亮 ，羅 柱

（1.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000；2.貴州高速公路集團有限公司，貴州貴陽 550000)

0 概述

回彈法是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場強度檢測應(yīng)用最為廣泛的無損檢測技術(shù)方法,具有設(shè)備簡單，操作方便、測試快捷、對結(jié)構(gòu)無損傷的優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用。國家標準給出了混凝土強度-回彈值換算表，并由此得到全國通用的回彈法測強曲線[1]，但因受各地混凝土原材料、施工工藝及環(huán)境條件等不同的影響，混凝土強度-回彈值的經(jīng)驗關(guān)系應(yīng)用有所差異，回彈測強曲線的精度直接關(guān)系到混凝土強度推定值的可靠性。因此，規(guī)范建議通過試驗建立適用于某地區(qū)、某項目的專用回彈法測強曲線[2]。該文通過不同強度等級混凝土試件的抗壓強度和回彈試驗，建立了混凝土強度-回彈值的關(guān)系曲線，得出了畢都高速公路抵母河特大橋混凝土回彈法的專用測強曲線方程，為抵母河特大橋工程項目混凝土構(gòu)造物的強度質(zhì)量檢驗評定提供可靠的推定依據(jù)。

1 試驗

1.1 工程背景

抵母河特大橋為主跨538 m鋼桁梁懸索橋，位于杭瑞高速畢節(jié)至都格高速公路貴州省水城縣董地鄉(xiāng)東北約2 km處跨越抵母河峽谷。

1.2 試驗原材料

以抵母河特大橋所用工程材料為原材料。水泥為貴州水城瑞安水泥有限公司烏蒙山牌P.O42.5水泥；外加劑采用北京科寧豐外加劑有限公司ADD-AS聚羧酸高性能減水劑；粗骨料為貴州省水城抵母河塔區(qū)4.75～26.5 mm連續(xù)級配碎石；細集料采用抵母河塔區(qū)料場山砂I區(qū)，細度模數(shù)為3.1；水為抵母河水。

1.3 混凝土配合比

在回彈試驗中，不同坍落度配合比對測試結(jié)果有一定的影響，試驗所用混凝土的配合比如表1所列。試驗所用混凝土回彈儀為溫州市開測光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的WTC-H型回彈儀，其標準能量為2.207J.試驗壓力機為無錫市路達公路儀器有限公司生產(chǎn)的TYE-2000型萬能試驗機。

2 試驗過程

該試驗涉及到的混凝土強度等級為C25、C30、C50。對比試驗所用的強度等級也分別是C25、C30、C50，每個等級的混凝土試件為20個，混凝土試塊共計60個。

按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）的要求進行試驗。其過程如下：（1）將試件從標準養(yǎng)護室中取出，擦凈表面并保持表面干燥；（2）為了能將試件固定，用壓力試驗機按照抗壓強度試驗中要求的加載速率連續(xù)均勻地加載至100 kN后保持恒載；（3）選擇兩個側(cè)面，每個側(cè)面取8個測點，在測區(qū)內(nèi)挑選無氣泡、無外露石子處為測點，測點應(yīng)均勻分布于測區(qū)內(nèi)，同一測點只能回彈一次，記錄16次回彈值。計算測區(qū)平均回彈值時，從該區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值后，將剩余的10個回彈值按下式計算。

式中：Rm為測區(qū)平均回彈值，精確至0.1；Ri為第i個測點的回彈值。當(dāng)記錄完回彈數(shù)據(jù)后，在100 kN恒載下繼續(xù)按照抗壓強度試驗中要求的加載速率繼續(xù)加載直至試件破壞，記錄最終的壓力值，并計算混凝土試件的抗壓強度。

3 混凝土抗壓強度與回彈值關(guān)系曲線的建立

根據(jù)試驗及整理得到混凝土抗壓強度與平均回彈值，如表2所列。

將混凝土的抗壓強度與回彈值進行擬合，繪于圖1。

按照最小二乘法對數(shù)據(jù)分析可得專用測強曲線公式：

fcu=0.0173Rm2.103

式中：fcu為混凝土抗壓強度值；Rm為混凝土的平均回彈值。相關(guān)系數(shù)R2=0.8567，說明混凝土試件抗壓強度fcu與平均回彈值Rm之間曲線相關(guān)關(guān)系顯著。

圖1 混凝土抗壓強度與回彈值擬合曲線圖

根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）中地區(qū)和專用測強曲線的制定方法中的規(guī)定，專用測強曲線中平均相對誤差δ不應(yīng)大于±12%，相對標準差er不應(yīng)大于14%，按照如下公式計算出平均相對誤差和標準差：

表1 混凝土各材料用量一覽表（單位：kg/m3）

表2 混凝土抗壓強度與平均回彈值一覽表

式中：δ為回歸方程式的強度平均相對誤差，%，精確至0.1；er為回歸方程式的強度相對標準差%，精確至0.1；fcu,i為第i個試塊抗壓試驗得出的混凝土抗壓強度值，MPa，精確至0.1 MPa；fccu.i為同一試塊的平均回彈值Rm及平均碳化深度值dm按回歸方程式算出的混凝土的強度換算值，MPa，精確至0.1 MPa；n為制定回歸方程式的試件數(shù)。經(jīng)計算:δ=7.5%、er=8.2%，試驗結(jié)果符合規(guī)范規(guī)定。

4 專用測強曲線的應(yīng)用與校核

隨機抽取試驗室制做的15個試件，采用同樣的方法對各試件進行回彈和抗壓強度試驗。將各試件的平均回彈值分別代入本文建立的曲線公式fcu=0.0173 Rm2.103和全國通用的回彈法測強曲線公式fcu=0.0251Rm2.0094，得出對應(yīng)的計算抗壓強度，并與該試件的抗壓強度實測值比較，對比結(jié)果如表3所列。

表3 專用測強曲線公式與全國通用測強曲線公式試驗結(jié)果對比表

從表3可以得出，采用專用回彈法測強曲線計算所得的抗壓強度值比采用全國通用回彈法測強曲線計算所得的抗壓強度值的平均相對誤差和相對標準差都小，更接近實測抗壓強度值，說明該專用測強曲線更能準確地推定混凝土強度，檢測精度高且誤差小，可以作為該項工程高性能混凝土強度質(zhì)量檢測評定的推定依據(jù)，具有一定的可靠性和適應(yīng)性。

5 結(jié)語

通過試驗和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，本文建立了混凝土回彈法專用測強曲線回歸公式：fcu=0.0173Rm2.103。該曲線可作為抵母河特大橋混凝土強度質(zhì)量檢測評定的推定依據(jù)，也為相關(guān)的課題研究提供了參考數(shù)據(jù)。但應(yīng)該注意：該曲線建立時未考慮碳化深度，因此在使用時應(yīng)該注意其適用范圍。

[1]JGJ/T23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].

[2]CECS02-2005，超聲回彈綜合法檢測砼強度技術(shù)規(guī)程[S].