采用HT225型回彈儀測(cè)定橋梁高強(qiáng)混凝土回彈抗壓強(qiáng)度的探索

□文/李志國(guó)

采用HT225型回彈儀測(cè)定橋梁高強(qiáng)混凝土回彈抗壓強(qiáng)度的探索

□文/李志國(guó)

文章對(duì)某工程高強(qiáng)度等級(jí)混凝土進(jìn)行回彈儀法抗壓強(qiáng)度檢測(cè)并同時(shí)用芯樣法進(jìn)行校核。通過HT225型和HT1000型回彈儀之間的對(duì)比，得到兩種回彈儀回彈值之間的換算關(guān)系。提出了用HT225普通回彈儀測(cè)定高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度的適用方法。

高強(qiáng)混凝土；回彈法；抗壓強(qiáng)度；芯樣；檢測(cè)；橋梁

目前，我國(guó)橋梁混凝土多采用C50級(jí)混凝土。由于橋梁的改建、加固、檢測(cè)、評(píng)價(jià)等工程技術(shù)要求，常需要對(duì)橋梁混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，而檢測(cè)中一般都希望采用非破損的檢測(cè)試驗(yàn)方法。

工程檢測(cè)和質(zhì)量控制試驗(yàn)實(shí)踐中，通常采用的非破損檢測(cè)檢驗(yàn)方法即回彈法測(cè)定混凝土的抗壓強(qiáng)度。而測(cè)定混凝土抗壓強(qiáng)度的回彈儀，一般采用的是天津建筑材料試驗(yàn)儀器廠的HT225型混凝土回彈儀?？墒荋T225型混凝土回彈儀的測(cè)量范圍在10～50 MPa，高于50 MPa的混凝土，用HT225進(jìn)行回彈，沒有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式、回歸方程或測(cè)強(qiáng)曲線，因而無法用HT225型混凝土回彈儀測(cè)定混凝土抗壓強(qiáng)度。

本文針對(duì)某橋梁工程的高強(qiáng)混凝土，同時(shí)采用HT1000型混凝土回彈儀、HT225型混凝土回彈儀以及芯樣抗壓強(qiáng)度法，對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。該工程混凝土澆筑齡期約500 d，梁為預(yù)制混凝土箱梁，橋墩為泵送現(xiàn)澆混凝土墩，梁和橋墩表面光滑平整?；貜棛z測(cè)角度：梁底90°；橋墩側(cè)面0°。芯樣采用φ75mm試件且經(jīng)過嚴(yán)格的切割和雙端磨法磨平。

鑒于目前我國(guó)規(guī)范中，還不能用HT225型回彈儀測(cè)定高強(qiáng)混凝土回彈抗壓強(qiáng)度的現(xiàn)狀，在上述檢測(cè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文探討了采用HT225型混凝土回彈儀檢測(cè)高強(qiáng)混凝土回彈抗壓的可能性

1　采用混凝土回彈儀測(cè)定混凝土抗壓強(qiáng)度

1.1兩種回彈儀參數(shù)

本試驗(yàn)采用天津建筑儀器廠產(chǎn)的HT225型、HT1000型混凝土回彈儀，對(duì)天津市某橋梁工程混凝土進(jìn)行回彈抗壓強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)。

兩種回彈儀的技術(shù)參數(shù)及使用性能見表1。

表1　兩種混凝土回彈儀基本參數(shù)

1.2采用HT1000型混凝土回彈儀

對(duì)天津市某大橋鋼筋混凝土梁和橋梁的橋墩的混凝土回彈，自西側(cè)共選取2跨，每跨取12榀梁和12榀梁對(duì)應(yīng)的混凝土橋墩，即取24個(gè)梁和24個(gè)墩作為檢測(cè)構(gòu)件，共計(jì)回彈48個(gè)檢測(cè)構(gòu)件。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每個(gè)檢測(cè)構(gòu)件選取10個(gè)測(cè)區(qū)，每個(gè)測(cè)區(qū)選取16個(gè)點(diǎn)回彈。應(yīng)用酚酞測(cè)試法，對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行碳化深度測(cè)定并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試底面和測(cè)試表面情況進(jìn)行修正。某個(gè)檢測(cè)構(gòu)件梁底面的混凝土回彈數(shù)據(jù)見表2。

表2　采用HT1000型混凝土回彈儀測(cè)定混凝土回彈值

1.3采用HT225型混凝土回彈儀

對(duì)表2相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)構(gòu)件相近區(qū)域，采用HT225型回彈儀對(duì)該橋混凝土進(jìn)行回彈，測(cè)得的回彈值見表3?？梢姡捎肏T-225無法直接對(duì)高于C40的混凝土進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。

表3　采用HT225型混凝土回彈儀測(cè)定某橋混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2　HT225與HT1000的回彈值的換算

2.1兩種回彈值的換算

根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，進(jìn)行混凝土回彈檢測(cè)時(shí)，先選擇12個(gè)構(gòu)件，每個(gè)檢測(cè)構(gòu)件10個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)16個(gè)點(diǎn)，檢測(cè)構(gòu)件總回彈點(diǎn)數(shù)為N=12×10×16=1 920。本試驗(yàn)為研究采用HT225替代HT1000，進(jìn)行了共2×1 920個(gè)點(diǎn)的兩種回彈儀回彈試驗(yàn)。

將表2和表3數(shù)據(jù)回歸，得到兩種回彈儀對(duì)該工程的相關(guān)性參數(shù)

相關(guān)系數(shù)平方和R2=0.9995

則可將用HT225的回彈儀測(cè)得的數(shù)據(jù)，換算成HT1000回彈儀的數(shù)據(jù)，再按HT1000型回彈儀給定的測(cè)強(qiáng)曲線，進(jìn)行回彈抗壓強(qiáng)度推算，見表4。

表4　HT225混凝土回彈值折算成HT1000混凝土回彈值及其回彈抗壓強(qiáng)度值

2.2用HT225對(duì)橋梁混凝土的回彈試驗(yàn)及計(jì)算

按上述方法計(jì)算，得到48個(gè)檢測(cè)構(gòu)件的混凝土回彈抗壓強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果，見表5。表5中跨-1梁-1所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)101.5MPa，實(shí)際上是在檢測(cè)構(gòu)件跨-1梁-1上測(cè)得的10個(gè)測(cè)區(qū)的回彈強(qiáng)度平均值，即由160個(gè)HT225測(cè)得的回彈值，取舍后，先轉(zhuǎn)化成HT1000的回彈值，再經(jīng)角度修正后，得到推定回彈值R′m。再根據(jù)R′m，按HT1000查表，得到回彈抗壓強(qiáng)度值后，計(jì)算出的平均值。

表5　采用HT225型混凝土回彈儀折算后某橋24榀梁和24個(gè)混凝土墩的混凝土抗壓強(qiáng)度N/mm2

按國(guó)標(biāo)對(duì)表5的混凝土梁的回彈強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度等級(jí)評(píng)定，則由混凝土回彈抗壓強(qiáng)度平均值98.7N/mm2，標(biāo)準(zhǔn)差5.75N/mm2，計(jì)算出混凝土回彈抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

fcu,e=98.7-1.645×5.75=89.2(N/mm2)

判定該橋梁混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C80。

按國(guó)標(biāo)對(duì)上表中的混凝土墩柱的回彈強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度等級(jí)評(píng)定，則由混凝土回彈抗壓強(qiáng)度平均值90.7 N/mm2，標(biāo)準(zhǔn)差6.03 N/mm2，計(jì)算出混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,e=90.7-1.645×6.03=80.8(N/mm2)

判定該橋梁混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C80。

3　芯樣試驗(yàn)

3.1芯樣試驗(yàn)

為驗(yàn)證回彈法混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的準(zhǔn)確性，同時(shí)采用芯樣法對(duì)該工程混凝土梁進(jìn)行芯樣鉆取。經(jīng)過切割、磨平后，取得合格混凝土芯樣試件12塊。在試驗(yàn)室內(nèi)采用N YL2000型混凝土壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行破壞性壓力試驗(yàn)，所得的混凝土抗壓強(qiáng)度見表6。

表6　采用芯樣法測(cè)定某橋混凝土梁抗壓強(qiáng)度

按CECS03:88《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》對(duì)表6的混凝土梁的芯樣強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度等級(jí)評(píng)定，則由混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度平均值108.4 N/mm2，標(biāo)準(zhǔn)差12.0N/mm2，計(jì)算出混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

fcu，cor=108.4-1.645×12.0=88.6（N/mm2）

判定該橋梁混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C80。

3.2HT225測(cè)定推導(dǎo)值與芯樣抗壓強(qiáng)度比較

用HT225型回彈儀測(cè)定的該橋梁混凝土回彈抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與用芯樣法測(cè)定的該橋兩混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值較接近；評(píng)定的混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)均為同一級(jí)別（C80）。推算的梁芯樣抗壓強(qiáng)度和HT225回彈抗壓強(qiáng)度值偏差＜0.7%。見表7。

表7　強(qiáng)度等級(jí)評(píng)定N/mm2

4　混凝土回彈與芯樣試驗(yàn)中的相關(guān)問題

4.1便攜性

之所以工程中常采用回彈儀法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，就是因?yàn)榛貜梼x具有優(yōu)越的便攜性。HT225型混凝土回彈儀，長(zhǎng)280 mm，質(zhì)量為1.0 kg，滿足了這種便攜性的要求，因而受到工程界的歡迎。而對(duì)高強(qiáng)混凝土回彈檢驗(yàn)中，采用HT1000型混凝土回彈儀，進(jìn)行混凝土回彈強(qiáng)度檢測(cè)，則難度很大。這種儀器長(zhǎng)486 mm，質(zhì)量為3.0 kg，而且其彈擊能量較大，若水平回彈，檢測(cè)人員都難以承受其彈擊力量。若是檢測(cè)角度為90°，則勞動(dòng)強(qiáng)度極大，一般體力的檢測(cè)人員不能承受。尤其在實(shí)際檢測(cè)過程中，檢測(cè)人員常要登梯子、爬架子，甚至單臂回彈，HT1000的彈擊力量令人極其疲勞、不適。因此，可認(rèn)為，HT1000型混凝土回彈儀的便攜性降低。

4.2HT225型混凝土回彈儀的使用

采用HT225型混凝土回彈儀測(cè)定高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)注意混凝土材料表面性質(zhì)。對(duì)表面狀態(tài)光滑平整的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，則能和HT1000型回彈儀具有比較好的相關(guān)性。否則，必須經(jīng)過試驗(yàn)論證后，才可采用本文建議的方法。同時(shí)，必須選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面沒有耐久性破壞導(dǎo)致的開裂或剝落的部位進(jìn)行回彈。

4.3回彈測(cè)試的校核

采用HT225型回彈儀測(cè)定高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，最好由一定量的芯樣試驗(yàn)，對(duì)回彈檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行校核。如不能在被回彈的工程結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度校核，則應(yīng)選擇回彈值相同的其他技術(shù)參數(shù)（碳化深度、表面狀態(tài)等）相近的構(gòu)件，進(jìn)行芯樣混凝土抗壓強(qiáng)度校核。若還不能鉆取芯樣，則應(yīng)用HT1000型回彈儀同時(shí)校核或選擇其他非破損檢驗(yàn)方法進(jìn)行校核，則所得檢測(cè)結(jié)果才能更加準(zhǔn)確、可信。

5　結(jié)語

1）本研究認(rèn)為，采用沖擊能量為220.7J的HT225型回彈儀測(cè)定高強(qiáng)混凝土的回彈抗壓強(qiáng)度是可行的。本試驗(yàn)條件下，采用HT225型回彈儀測(cè)定高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，平均回彈值RmHT225可按如下回歸關(guān)系折算成HT1000型回彈儀的平均回彈值RmHT1000。再按HT1000型混凝土回彈儀查表，計(jì)算出回彈抗壓強(qiáng)度值。

2）本試驗(yàn)條件下，依據(jù)HT225換算最終得到的統(tǒng)計(jì)回彈抗壓強(qiáng)度推定值，與芯樣混凝土抗壓強(qiáng)度推定值偏差≯0.7%。

3）采用HT225型混凝土回彈儀進(jìn)行高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，必須要有足夠的回彈數(shù)量作為保證。同時(shí)要嚴(yán)格復(fù)合回彈儀的精度，最好能攜帶標(biāo)準(zhǔn)件-鋼砧，彈擊200次后即進(jìn)行回彈儀的校核。

4）本研究采用HT225型混凝土回彈儀進(jìn)行高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，試樣樣本相對(duì)較小。建議針對(duì)HT225型回彈儀進(jìn)行高強(qiáng)混凝土回彈抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，建立測(cè)強(qiáng)曲線并注意在此類研究時(shí)，必須要結(jié)合工程具體情況，增加樣本容量，經(jīng)過科學(xué)分析和判斷再謹(jǐn)慎進(jìn)行。建議同時(shí)進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度或其他非破損檢驗(yàn)的校核。

[1]JGJ/T 23-2011，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[2]CECS 03:88，鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[3]JTJ/T 272-1999，港口工程混凝土非破損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.021

□TU528.31

□C

□1008-3197（2015）04-50-04

□2015-07-30

□李志國(guó)/男，1961年出生，副教授，天津大學(xué)土木系，從事建筑材料研究工作。