關(guān)于回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究

江門市江海區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測站 廣東江門 529000

摘要：對混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測是確保建筑工程整體質(zhì)量的重要工作，回彈法是目前應(yīng)用最為廣泛的混凝土抗壓強(qiáng)度無損檢測方法。為了更好的應(yīng)用該檢測技術(shù)，本文通過實(shí)驗(yàn)，建立了新型回彈儀檢測混凝土測強(qiáng)曲線，文章內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，可為回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度時提供一定的幫助，可供參考。

關(guān)鍵詞：混凝土；抗壓；回彈檢測；測強(qiáng)曲線；結(jié)構(gòu)安全

0 引言

混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，為了確定結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性是否滿足要求，有必要對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測和鑒定、對其可靠性作出科學(xué)評價。回彈法是一種無損檢測混凝土強(qiáng)度的方法，它通過對涉及結(jié)構(gòu)安全、使用功能、關(guān)鍵部位等的實(shí)體混凝土強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)督檢測來分析判定現(xiàn)場實(shí)體是否滿足設(shè)計(jì)要求及是否存在安全隱患，以達(dá)到有效監(jiān)督工程實(shí)體質(zhì)量的目的，具有成本低、操作簡便、工作量較小等特點(diǎn)，在建筑行業(yè)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。為了更好的應(yīng)用該檢測技術(shù)，本研究采用一種常用的原材料配置試驗(yàn)用混凝土，按標(biāo)準(zhǔn)方法成型標(biāo)準(zhǔn)立方體試件與大型實(shí)體結(jié)構(gòu)模型，建立了新型回彈儀檢測混凝土抗壓強(qiáng)度曲線，研究結(jié)果可供結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測與控制參考。

1 試驗(yàn)原理

采用回彈儀對標(biāo)準(zhǔn)立方體試件和大型結(jié)構(gòu)實(shí)體墻、現(xiàn)澆樓板進(jìn)行回彈測試后，將立方體試件和從實(shí)體混凝土中鉆取的芯樣試件進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)并測量該混凝土的平均碳化深度，匯總而得到Q值、平均碳化深度值、試件抗壓強(qiáng)度值等數(shù)據(jù)。以立方體試件抗壓強(qiáng)度、芯樣試件抗壓強(qiáng)度分別作為因變量，Q值、碳化深度參數(shù)作為自變量，采用最小二乘法原理進(jìn)行回歸擬合，得到回彈儀檢測泵送混凝土抗壓強(qiáng)度測強(qiáng)曲線。通過采用該測強(qiáng)曲線進(jìn)而得到混凝土換算強(qiáng)度，借以推定結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度的一種新型檢測技術(shù)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 混凝土原材料及配合比

試驗(yàn)采用一種常用原材料：42.5級普通硅酸鹽水泥，Ⅱ級粉煤灰，細(xì)骨料為河砂，中砂，粗骨料為卵石破碎的粒徑5～25mm碎石，ZG-C型泵送減水劑，拌合用水為當(dāng)?shù)刈詠硭??；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)為C20、C30、C40、C50，共四個強(qiáng)度等級。

2.2 結(jié)構(gòu)實(shí)體模型與標(biāo)準(zhǔn)立方體試件

委托生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的大型商品混凝土公司提供試驗(yàn)混凝土并泵送澆筑成型4個大型結(jié)構(gòu)實(shí)體模型與150mm×150mm×150mm標(biāo)準(zhǔn)立方體試件（見圖1）?；炷两Y(jié)構(gòu)實(shí)體模型澆筑成型并拆除模板后，按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）養(yǎng)護(hù)14d后自然養(yǎng)護(hù)，裸置備用；標(biāo)準(zhǔn)立方體試件移至室外陰涼處“品”字型碼放備用。

圖1 大型結(jié)構(gòu)實(shí)體模型

2.3 測試方法

在齡期為14d、28d、60d、90d、180d、360d時，從每強(qiáng)度等級試件中隨機(jī)抽取不少于2組立方體試件及在大型結(jié)構(gòu)實(shí)體模型的混凝土墻體側(cè)面與現(xiàn)澆樓板底面進(jìn)行回彈測試及碳化深度測量，并對應(yīng)回彈測區(qū)鉆取直徑100mm的標(biāo)準(zhǔn)芯樣。對得到的同齡期混凝土試件在試驗(yàn)壓力機(jī)下進(jìn)行力學(xué)破型試驗(yàn)。試驗(yàn)用儀器設(shè)備均檢定有效。

3 回彈儀檢測混凝土澆筑側(cè)面測強(qiáng)曲線

3.1 以立方體試件為研究對象的回彈儀測強(qiáng)曲線

試驗(yàn)取得186組有效數(shù)據(jù)，立方體試塊抗壓強(qiáng)度范圍16.8～78.8MPa，回歸用數(shù)學(xué)模型采用回彈規(guī)程推薦的復(fù)合冪指數(shù)模型，采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式（1）所示，得到的回歸測強(qiáng)曲線如圖2所示。

（1）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.096；平均相對誤差δ為±3.7%；相對標(biāo)準(zhǔn)差er為8.61%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相對誤差δ不大于±12%，相對標(biāo)準(zhǔn)差er不大于14.0%的專用測強(qiáng)曲線的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。

圖2 立方體試件強(qiáng)度與其側(cè)面Q值的關(guān)系

3.2 以結(jié)構(gòu)墻體為研究對象的回彈儀測強(qiáng)曲線

試驗(yàn)取得336組有效數(shù)據(jù)，芯樣試件抗壓強(qiáng)度范圍30.2～85.3MPa，回歸用數(shù)學(xué)模型采用回彈規(guī)程推薦的復(fù)合冪指數(shù)模型，采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式（2），得到的回歸測強(qiáng)曲線如圖3所示。

（2）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.85，平均相對誤差δ為±6.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)差er為9.91%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）專用測強(qiáng)曲線技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。

圖3 墻體芯樣抗壓強(qiáng)度與其側(cè)面Q值的關(guān)系

圖4 回彈儀檢測混凝土澆筑側(cè)面測強(qiáng)曲線間比較

3.3 混凝土澆筑側(cè)面測強(qiáng)曲線分析

圖4所示為式（1）、式（2）換算結(jié)果的比較，可知二者的強(qiáng)度換算結(jié)果相差不多，采用實(shí)體數(shù)據(jù)的擬合式（2）較由立方體試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸的式（1）略高。

3.4 混凝土澆筑側(cè)面測強(qiáng)曲線驗(yàn)證

1）基于立方體強(qiáng)度的回彈儀測強(qiáng)曲線的驗(yàn)證。隨機(jī)抽取若干立方體試件進(jìn)行回彈儀測試，對擬合式（1）進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如圖5所示，可知曲線模型換算強(qiáng)度的散點(diǎn)基本均勻分布在y=x線兩側(cè)。

圖5 基于立方體強(qiáng)度的回彈儀測強(qiáng)曲線驗(yàn)證結(jié)果

2）基于芯樣強(qiáng)度的回彈儀測強(qiáng)曲線的驗(yàn)證。在某新建工程的混凝土柱、剪力墻上進(jìn)行回彈儀測試，同時測量碳化深度值，并在回彈相應(yīng)測區(qū)內(nèi)鉆取直徑100mm的混凝土芯樣，加工成標(biāo)準(zhǔn)芯樣并進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，得到的驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表1所示。由表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，本文基于芯樣強(qiáng)度的回彈儀測強(qiáng)曲線計(jì)算得到的強(qiáng)度相對誤差均不大于11.5%，符合工程檢測的精度要求。

表1 基于芯樣強(qiáng)度的回彈儀測強(qiáng)曲線驗(yàn)證結(jié)果

4 混凝土澆筑底面測強(qiáng)曲線

4.1 立方體試件

試驗(yàn)取得72組有效數(shù)據(jù)，立方體試塊抗壓強(qiáng)度范圍16.8～78.8MPa，采用冪函數(shù)數(shù)學(xué)模型以及最小二乘法，由Excel軟件回歸擬合，得到的回歸測強(qiáng)曲線如式（3）所示，數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖如圖6所示。

（3）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.73；平均相對誤差δ為±12.5%；相對標(biāo)準(zhǔn)差er為15.9%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相對誤差δ不大于±14.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)差er不大于16.0%的地區(qū)測強(qiáng)曲線的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。

4.2 現(xiàn)澆樓板

試驗(yàn)取得240組有效數(shù)據(jù)，芯樣試件抗壓強(qiáng)度范圍23.9～85.0MPa，采用冪函數(shù)數(shù)學(xué)模型及最小二乘法，由Excel軟件回歸擬合，得到的回歸測強(qiáng)曲線如式（4）所示，數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖如圖7所示。

（4）

式中，相關(guān)系數(shù)γ為0.14；平均相對誤差δ為±13.8%；相對標(biāo)準(zhǔn)差er為15.8%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）地區(qū)測強(qiáng)曲線技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。

圖6 立方體試件強(qiáng)度與其底面Q值的關(guān)系

圖7 現(xiàn)澆樓板芯樣強(qiáng)度與其底面Q值的關(guān)系

4.3 混凝土澆筑底面測強(qiáng)曲線分析

圖8所示為式（3）、式（4）換算結(jié)果的比較，可知當(dāng)受檢混凝土抗壓強(qiáng)度不大于50.0MPa時，二者的強(qiáng)度換算結(jié)果基本相同；當(dāng)受檢混凝土抗壓強(qiáng)度大于50.0MPa時，二者的強(qiáng)度換算結(jié)果相差較大。

圖8 回彈儀檢測混凝土澆筑底面測強(qiáng)曲線間的比較

5 結(jié)論

綜上所述，回彈法監(jiān)督檢測混凝土抗壓強(qiáng)度作為工程質(zhì)量監(jiān)督的一個具體手段，能夠有效地起到監(jiān)管工程實(shí)體質(zhì)量的作用。事實(shí)證明，文章建立的新型回彈儀檢測混凝土測強(qiáng)曲線能夠滿足結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢測精度要求，可為回彈法檢測混凝土強(qiáng)度時提供一定的幫助。但“回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度”測強(qiáng)曲線是有一定局限性的，并不能真實(shí)地反映各地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，希望在實(shí)際檢測過程中，廣大的檢測、監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督部門，應(yīng)當(dāng)充分考慮無損檢測混凝土強(qiáng)度的影響因素，減少亂判、錯判，對其可靠性做出科學(xué)評價。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文明；鄧軍；陳光榮；湯旭江.高強(qiáng)混凝土回彈儀檢測精度的試驗(yàn)研究[J].混凝土.2015（02）

[2] 陳華艷；畢賢順；鋼纖維混凝土超聲-回彈測強(qiáng)曲線的建立[J]；黑龍江科技學(xué)院學(xué)報；2013（01）