建立回彈法檢測河北省南水北調(diào)水工混凝土專用測強曲線的幾點做法

王鐵強等

摘 要：針對河北省南水北調(diào)工程特點，通過對河北省南水北調(diào)工程所使用的材料、施工配合比、氣候影響、成型工藝等因素開展了研究，在既有的理論基礎(chǔ)上，通過試驗分析，并結(jié)合河北省南水北調(diào)工程所用泵送與非泵送混凝土的實際選用情況，分別用成型不同強度等級試塊回彈，對數(shù)據(jù)進行擬合得到相應(yīng)的泵送混凝土與非泵送混凝土的測強曲線，并用鉆芯取樣修正，以得到行業(yè)專用的回彈法測強曲線。

關(guān)鍵詞：回彈法；混凝土強度；測強曲線

Abstract： The characteristics of water diversion project in Hebei Province， Hebei Province， water diversion project through the materials used， construction mix， climate， and other factors molding process conducted research in both the theoretical basis， through experimental analysis， combined with the Hebei North province works with non-pumping concrete pumping and the actual use conditions， respectively， with different intensity levels test block molding rebound， fitting the data with the corresponding non-pumping concrete pumping concrete strength curve and drill corer modified to obtain industry-specific strength curve rebound method.

Keywords： Rebound Method； concrete strength； strength curve

1.問題的提出

回彈法檢測混凝土強度是經(jīng)典的檢測方法之一，其原理是用混凝土的表面硬度來間接推算混凝土的內(nèi)部強度，而混凝土的表面硬度與其內(nèi)部強度是存在很好的相關(guān)性的。由于我國地域遼闊，氣候千差萬別，混凝土材料種類繁多，施工和管理水平也參差不齊，導(dǎo)致使用全國統(tǒng)一測強曲線檢測出的混凝土抗壓強度與實際強度存在較大偏差。為了提高檢測精度，《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2011中提倡“各地區(qū)可以根據(jù)各地的氣候和原材料特點，因地制宜地制定和采用專用測強曲線和地區(qū)測強曲線”，在《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006中第7.1.4條也明確提出：“在推定混凝土強度時，宜優(yōu)先采用專用混凝土強度公式”。

河北省南水北調(diào)工程是國家南水北調(diào)中線干線工程的重要組成部分，其與全國各地混凝土在使用的原材料、成型工藝、氣候特點等方面存有較大差異，因此使用全國統(tǒng)一測強曲線對河北省南水北調(diào)工程進行混凝土強度檢測勢必會造成檢測精度偏低，給建設(shè)、施工、監(jiān)理、政府監(jiān)督等部門對工程進行檢測、評定帶來困惑，也為相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)判斷和決策增加不確定性。目前，河北省針對水工混凝土檢測尚未建立專用的回彈測強曲線，為此，結(jié)合河北省南水北調(diào)已建和在建工程，建立南水北調(diào)水工混凝土專用的測強曲線，從而更好地服務(wù)與工程建設(shè)，提高混凝土的檢測精度是非常必要的。

2.方案設(shè)計與研究

結(jié)合南水北調(diào)工程河北段所用水工混凝土的實際特點，通過對具有代表性的標(biāo)段所使用的泵送和非泵送混凝土所制作的混凝土試塊進行回彈法檢測混凝土抗壓試驗強度的研究，并通過進一步的修正和完善，最終提出一套科學(xué)和適合南水北調(diào)工程河北省段的泵送和非泵送混凝土專用回彈測強曲線。

2.1混凝土試驗用原材料要求

用于成型混凝土的各種原材料必須經(jīng)過檢驗符合現(xiàn)行國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，其中，水泥采用鹿泉鼎鑫、河北曲寨、邢臺詠寧水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5等級水泥，水泥各項物理技術(shù)指標(biāo)符合《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。粉煤灰采用華能上安電廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，粉煤灰各項技術(shù)性能均符合《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》DL/T5055-2007中Ⅱ級灰的標(biāo)準(zhǔn)要求。粗細骨料按照《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006檢驗合格，并應(yīng)當(dāng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001標(biāo)準(zhǔn)要求。外加劑采用GK-3000（液體）聚羧酸高效減水劑、GK-9A（膏狀）引氣劑，相應(yīng)指標(biāo)符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》DL/T5100-1999、《混凝土外加劑》GB8076-2008對外加劑的標(biāo)準(zhǔn)要求。拌合及養(yǎng)護用水采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的自來水。

2.2試驗用儀器設(shè)備及內(nèi)容方法

混凝土回彈儀采用中型回彈儀，其彈擊錘脫鉤的瞬間，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)能量為2.207J。壓力試驗機、攪拌機等均經(jīng)過河北省技術(shù)監(jiān)督有關(guān)部門的檢定并在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，泵送混凝土和非泵送混凝土每一強度等級分別制作三組，一組有3塊試塊共9塊試塊，分別按7d、28d、60d、90d齡期進行回彈值和碳化深度值量測，所用到的全部試塊全部采用150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，并進行了相應(yīng)的養(yǎng)護措施?？紤]到南水北調(diào)工程常用泵送與非泵送混凝土的實際應(yīng)用情況，分別做強度為C20、C25、C30、C40、C50五種等級的混凝土試塊。

從南水北調(diào)工程河北段具有代表性施工標(biāo)段的5種強度等級泵送和非泵送混凝土各制作3片試驗墻，每片試驗墻按7d、28d、60d、90d齡期各制作一組，共計60組芯樣。試驗墻的尺寸為1500mm×600mm×1200mm，采用鋼模澆筑，為素混凝土結(jié)構(gòu)。所鉆取芯樣的尺寸為高徑比為1，高度和直徑均為100mm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體芯樣。

通過對C20、C25、C30、C40、C50五種強度等級7d、28d、60d、90d齡期的混凝土試塊和實體結(jié)構(gòu)進行了回彈測試，對測試的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，并采用格拉布斯檢驗法進行檢驗對數(shù)據(jù)中的異常值進行剔除，再分別對測試數(shù)據(jù)進行相關(guān)的分析，并按照最小二乘法原理應(yīng)用Excel建立起相應(yīng)的回歸分析模型進行擬合進而求出本課題所需要的測強曲線，同時應(yīng)用Origin專業(yè)繪圖和數(shù)據(jù)處理軟件進行相應(yīng)的繪圖。

2.3回彈數(shù)據(jù)的分析處理

對于回彈數(shù)據(jù)的檢驗和判斷，采用格拉布斯（Grubbs）檢驗法進行相應(yīng)的處理，該檢驗法的具體操作步驟如下：

2.3.4數(shù)據(jù)的檢驗結(jié)果

對泵送混凝土和非泵送混凝土各制作了60組試塊，通過格拉布斯臨界值檢驗法對相應(yīng)的泵送混凝土、非泵送混凝土進行檢驗處理，剔除了異常值，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定將強度誤差在15%以上的抗壓強度值去除。剩余數(shù)據(jù)應(yīng)用于相應(yīng)曲線的擬合。對檢測到的大量回彈值應(yīng)用線性回歸模型進行最小二乘線性擬合，從而求得回彈值與混凝土強度之間的相關(guān)關(guān)系，推定混凝土的強度值。

3.回彈測強曲線的建立

回彈法制定混凝土測強曲線，是在混凝土回彈的基礎(chǔ)上，通過對檢測回來的大量回彈值和碳化深度值應(yīng)用數(shù)學(xué)歸納法及回歸分析的理論建立回彈值、碳化深度值和混凝土強度之間的相關(guān)函數(shù)關(guān)系，從而確定混凝土的測強曲線。我們知道混凝土抗壓強度與回彈值之間有良好的相關(guān)關(guān)系，并且通過對線性模型、冪函數(shù)模型、指數(shù)函數(shù)模型三種回歸分析模型進行擬合精度的分析得到的函數(shù)曲線，直觀的看出冪函數(shù)模型回歸精度較高。根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2011推薦的回歸模型：

同理，根據(jù)測得的非泵送混凝土回彈數(shù)據(jù)，得到非泵送混凝土回歸分析方程模型：

對泵送混凝土和非泵送混凝土的回彈測強曲線得出以后，還應(yīng)用鉆芯法進行校驗，通過對混凝土鉆芯試驗得出的泵送混凝土與非泵送混凝土芯樣數(shù)據(jù)與相應(yīng)規(guī)程曲線強的對比分析，得出了泵送混凝土與非泵送混凝土相應(yīng)測強曲線的修正系數(shù)分別為1.053320和1.061059。將測強曲線乘以相應(yīng)的修正系數(shù)分別得到泵送混凝土專用測強曲線：

通過驗證，可知修正后的測強曲線強度與實際的芯樣實際強度的比值的平均值接近1。因此，可以認為所求得的修正后的泵送與非泵送混凝土測強曲線是較為合適的測強曲線。

4.結(jié)論

對于混凝土強度的回彈法檢測，由于受人為因素和外部環(huán)境的影響，使測得的相關(guān)數(shù)據(jù)存在較大的誤差。在既有的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合南水北調(diào)工程河北段所用泵送與非泵送混凝土的實際選用情況，均制作了60組C20、C25、C30、C40、C50五種強度等級的標(biāo)準(zhǔn)混凝土試塊，通過試驗測定其7d、28d、60d、90d齡期的回彈值、碳化深度值和相應(yīng)的抗壓強度值。并對泵送混凝土和非泵送混凝土制作的混凝土實體試驗墻進行鉆芯取樣試驗，分別鉆取了標(biāo)準(zhǔn)芯樣用于對測強曲線的修正。對于試驗得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過格拉布斯檢驗法和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行判斷，對異常數(shù)據(jù)進行剔除處理。運用最小二乘法對測得的試驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到了相應(yīng)的泵送混凝土與非泵送混凝土的測強曲線；通過相應(yīng)的鉆芯試驗對得到的測強曲線進行修正，最后得到適合南水北調(diào)工程河北段應(yīng)用的專用測強曲線。