重慶地區(qū)回彈法檢測高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究

Experimental Study on Compressive Strength of High Strength Concrete with Rebound Method in Chongqing

顏丙山，林文修，李建茹（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶　400020）

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重慶地區(qū)回彈法檢測高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究

Experimental Study on Compressive Strength of High Strength Concrete with Rebound Method in Chongqing

顏丙山，林文修，李建茹
（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400020）

摘要：建立重慶地標(biāo)《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程》DBJ50-057-2014的回彈法測強(qiáng)曲線，并通過與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的對比和工程驗(yàn)證，得出重慶地區(qū)高強(qiáng)混凝土測強(qiáng)曲線的特點(diǎn)，以利于回彈法檢測高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度技術(shù)的推廣。

關(guān)鍵詞：測強(qiáng)曲線；抗壓強(qiáng)度；地方標(biāo)準(zhǔn)；高強(qiáng)混凝土

Abstract：This article introduces the process of creating the strength measuring curve with the rebound method in Technical specification for strength testing of high strength concrete（DBJ50-057-2014）. And based on the comparison with industrial standard curve, the characteristics of the concrete strength measuring curve in Chongqing are obtained, helping the popularization of the rebound method for compressive strength testing of high strength concrete.

Keywords：strength measuring curve；compressive strength；provincial standard；high-strength concrete

1　概述

回彈法以其操作方便、檢測周期短、對構(gòu)件無破損等特點(diǎn)深受廣大工程質(zhì)量檢測人員的歡迎，是工程檢測、鑒定中評定混凝土強(qiáng)度的一個(gè)重要方法。目前，回彈法的評定范圍也從以前的普通混凝土擴(kuò)展到現(xiàn)在的高強(qiáng)混凝土。規(guī)程編制組根據(jù)大量的回彈對比試驗(yàn)，確定了回彈法測強(qiáng)曲線，為制定重慶地標(biāo)《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程》[1]提供了依據(jù)。

2　試驗(yàn)方案

試驗(yàn)工作主要分為兩個(gè)階段，第一階段完成試塊的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集774對，第二階段增加了3個(gè)試驗(yàn)小組分別獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。為了保證檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，盡量減小系統(tǒng)誤差，檢測設(shè)備必須進(jìn)行計(jì)量檢定。同時(shí)，為了使混凝土試塊具有代表性，根據(jù)實(shí)際情況擬定混凝土配合比，養(yǎng)護(hù)方式均為自然養(yǎng)護(hù)[3]。

2.1試驗(yàn)儀器及設(shè)備

回彈儀采用標(biāo)稱動能為4.5J的GH450型高強(qiáng)回彈儀，其性能和規(guī)格要求符合《回彈儀檢定規(guī)程》JJG817-2011的要求，且應(yīng)進(jìn)行過檢定并處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。試驗(yàn)前均需在洛氏硬度為（HRC）60±2的鋼砧上進(jìn)行率定，率定合格后方能使用。

試驗(yàn)機(jī)采用量程為3000kN的液壓試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)前須進(jìn)行計(jì)量檢定且處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)[4]。

2.2混凝土試塊的制作

第一階段、第二階段制作的試塊數(shù)量見表1（括號中數(shù)量為第二階段制作的試塊數(shù)量）。

表1　試塊制作數(shù)量（單位：組）

2.3試驗(yàn)方法及要點(diǎn)

2.3.1回彈值測試

采用GHT450型回彈儀進(jìn)行回彈值測試，按圖1所示分別在試塊2個(gè)相對的澆筑側(cè)面各測試8點(diǎn)回彈值。測試回彈值前，用試塊的另一對澆筑側(cè)面為受壓面，將試塊放置于壓力機(jī)中心位置，施加80kN預(yù)壓力后再進(jìn)行回彈值測試。

圖1　試塊側(cè)面回彈測點(diǎn)布置示意圖

2.3.2抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及碳化深度測試

試塊抗壓強(qiáng)度測試在完成回彈檢測后即可進(jìn)行。所有試塊抗壓應(yīng)在同一臺壓力機(jī)上進(jìn)行，以減小使用不同壓力機(jī)可能產(chǎn)生的抗壓強(qiáng)偏差。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意控制好壓力機(jī)加荷速度，原則上應(yīng)慢速加荷，尤其在試塊將達(dá)到極限荷載時(shí)，更應(yīng)降低加荷速率。

試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后及時(shí)采用酒精酚酞試劑測試回彈檢測面上的混凝土碳化深度，測試方法參照現(xiàn)行的《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2001進(jìn)行。

3　測強(qiáng)曲線的建立

編制組共采集了試驗(yàn)數(shù)據(jù)1612組，混凝土試塊均由四個(gè)試驗(yàn)小組按各自的配合比獨(dú)立制作而成，因此檢測數(shù)據(jù)具有一定的廣泛性和代表性，回彈法與抗壓強(qiáng)度值點(diǎn)位分布情況見圖2。

圖2　混凝土試塊回彈值—抗壓強(qiáng)度值點(diǎn)位分布圖

從圖2可以看出，各試驗(yàn)小組試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總后，點(diǎn)位絕大部分較一致，分布具有較明顯的規(guī)律性。試驗(yàn)過程中對試塊的碳化深度進(jìn)行了測量，根據(jù)測試結(jié)果，截止到最長齡期730d，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C40的試塊碳化深度區(qū)間0.5~1.5mm，C50及以上等級的試塊碳化深度均小于0.5mm，且強(qiáng)度越高、碳化深度越小。結(jié)合地方標(biāo)準(zhǔn)擬定的強(qiáng)度測試區(qū)間為C50~C80，故在擬合測強(qiáng)曲線時(shí)可不考慮混凝土碳化深度的影響。

根據(jù)測試結(jié)果，將回彈值—抗壓強(qiáng)度值的對應(yīng)關(guān)系按冪函數(shù)、指數(shù)、對數(shù)、二次多項(xiàng)式、線性五種類型函數(shù)分別配制了回歸曲線，其中二次多項(xiàng)式曲線相關(guān)性最好，且相對標(biāo)準(zhǔn)差為13.1%，滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程》JGJ/T294—2013中地區(qū)測強(qiáng)曲線相對標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)大于17%的規(guī)定[2]，故地方標(biāo)準(zhǔn)中將二次多項(xiàng)式回歸曲線作為地區(qū)測強(qiáng)曲線。

表2　各類型回歸曲線公式及相對標(biāo)準(zhǔn)差一覽表

表2中相對標(biāo)準(zhǔn)差（er%）計(jì)算公式為：

式中：fcu,i為第i個(gè)試塊的抗壓強(qiáng)度值，精確到0.1MPa；

fcｅcu,i為由同一個(gè)抗壓試塊的回彈平均值按回歸公式計(jì)算得到的混凝土強(qiáng)度換算值，精確到0.1MPa；

n為誤差計(jì)算的試塊數(shù)量。

4　與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的對比及工程驗(yàn)證

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T294—2013中根據(jù)高強(qiáng)回彈儀標(biāo)稱動能的不同，分為標(biāo)稱動能為4.5J的測強(qiáng)曲線和標(biāo)準(zhǔn)動能為5.5J的測強(qiáng)曲線[2]，重慶地區(qū)的測強(qiáng)曲線為采用標(biāo)稱動能為4.5J的高強(qiáng)回彈儀獲得的，故在對比時(shí)應(yīng)相應(yīng)的采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)稱動能為4.5J的測強(qiáng)曲線，兩種測強(qiáng)曲線的走勢見圖3。

圖3　地方標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線比較（標(biāo)稱動能4.5J）

兩種測強(qiáng)曲線類型均為二次多項(xiàng)式，從圖3中可以看出兩種曲線并不是平行的關(guān)系，而是在回彈值為63的時(shí)候有交點(diǎn)。當(dāng)回彈值小于63的時(shí)候，地標(biāo)測強(qiáng)曲線的換算強(qiáng)度值高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的換算強(qiáng)度值，而當(dāng)回彈值大于63的時(shí)候，則正好相反。

將試驗(yàn)所得的1612對數(shù)據(jù)代入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線公式中計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算結(jié)果為er=14.1%，大于地方標(biāo)準(zhǔn)曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)差，說明地方標(biāo)準(zhǔn)曲線相對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線更加精確，適合于重慶地區(qū)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的推定。

為了驗(yàn)證地方標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確性，選擇一處在建的高層混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，采用回彈法及鉆芯法對底層設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C50的豎向構(gòu)件進(jìn)行了對比檢測[5]，回彈法采用標(biāo)稱動能為4.5J的回彈儀，鉆芯法鉆取的芯樣為直徑100mm的標(biāo)準(zhǔn)芯樣，鉆取位置與回彈測區(qū)位置重合，檢測結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，按地方標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的測區(qū)換算強(qiáng)度明顯高于按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的測區(qū)換算強(qiáng)度，其間相差約一個(gè)強(qiáng)度等級，但前者更接近于鉆芯法檢測的混凝土抗壓強(qiáng)度值，地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測區(qū)強(qiáng)度總體修正量分別為+1.3MPa和+ 7.1MPa。通過兩者的對比發(fā)現(xiàn)，按重慶地方標(biāo)準(zhǔn)中的測強(qiáng)曲線計(jì)算出的強(qiáng)度與鉆芯法檢測的混凝土抗壓強(qiáng)度值比較一致，總體修正量也較小，說明測區(qū)換算強(qiáng)度值相對于按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的換算強(qiáng)度值更為準(zhǔn)確，更能反映構(gòu)件的真實(shí)情況。

表3　回彈法及鉆芯法測試混凝土構(gòu)件強(qiáng)度對比表

5　結(jié)語

（1）通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析，得出了重慶地區(qū)回彈法檢測高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度的測強(qiáng)曲線，填補(bǔ)了該地區(qū)回彈法檢測高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度抗壓技術(shù)的空白。

（2）試驗(yàn)結(jié)果表明，制定的高強(qiáng)混凝土測強(qiáng)曲線具有精度高、區(qū)域性強(qiáng)的特點(diǎn)，且滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對地區(qū)測強(qiáng)曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)差的要求，有助于回彈法檢測高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度在重慶地區(qū)的推廣應(yīng)用。

（3）試驗(yàn)對比中表明行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線誤差較大，說明國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是綜合了全國各地的試驗(yàn)數(shù)據(jù)之后進(jìn)行分析的結(jié)果，為了保證檢測結(jié)果的可靠性，勢必在一定程度上取推定強(qiáng)度的下限值。

參考文獻(xiàn)：

[1]重慶市建筑科學(xué)研究院. DBJ50-057-2014高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程[S].重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會，2014.

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[5]劉焱.用鉆芯法修正回彈法檢測混凝土強(qiáng)度的問題探討[J].安徽建筑，2014（4）：223-224.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

能工巧匠

作者簡介：顏丙山（1976-），男，山東齊河人，研究生，高級工程師，國家注冊一級結(jié)構(gòu)

收稿日期：2015-12-09

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.02.027

中圖分類號：TU375

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）02-0027-03