回彈法檢測(cè)隧道混凝土強(qiáng)度的分析研究

張　楊

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽　550002)

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回彈法檢測(cè)隧道混凝土強(qiáng)度的分析研究

張楊

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽550002)

摘要：結(jié)合貴州省黔西至大方高速公路石板至東關(guān)段第T4合同段坪上隧道工程，簡要分析回彈法檢測(cè)隧道混凝土強(qiáng)度的意義與檢測(cè)誤差的產(chǎn)生原因，為工程的進(jìn)一步開展提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：回彈法；隧道混凝土強(qiáng)度；檢測(cè)分析

0工程概況

場(chǎng)區(qū)地處貴州高原西部高原地區(qū)之大方-盤縣中山丘原區(qū)，地貌類型屬溶蝕-剝蝕低中山。地形標(biāo)高介于1 815～1 550 m，相對(duì)高差約265 m。

隧道穿越一山體，進(jìn)口位于稍緩的坡面上，坡面為山地，基巖零星出露。出口位于陡崖腳下，為崩塌堆積體進(jìn)、出口地形較緩，植被不發(fā)育。

隧道位于大方縣六龍鎮(zhèn)坪上村境內(nèi)，均有鄉(xiāng)村公路至進(jìn)出口附近，交通條件較好。場(chǎng)區(qū)屬長江流域?yàn)踅抵赘又Я?。隧道區(qū)域內(nèi)未見地表河流。

1回彈法檢測(cè)隧道混凝土強(qiáng)度的意義

在實(shí)際的工程施工當(dāng)中，混凝土構(gòu)件在制作過澆筑時(shí)往往缺乏較為有力的監(jiān)督，在對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，對(duì)應(yīng)的監(jiān)理部門對(duì)施工單位的信任度不足，要求使用回彈法對(duì)混凝土構(gòu)件實(shí)施測(cè)強(qiáng)，并將得到的結(jié)果作為評(píng)估指標(biāo)，同時(shí)將檢測(cè)的報(bào)告作為施工的約束條件與重要資料。然而，對(duì)于施工單位而言，為了應(yīng)付常規(guī)的檢測(cè)，不得不提升所用混凝土的類型，這無疑造成了不同程度的浪費(fèi)，成本大大增加。在此過程中，施工單位往往忽視了混凝土對(duì)于隧道工程的適應(yīng)能力，使得養(yǎng)護(hù)齡期被很大的延長，這樣的變化對(duì)于當(dāng)今主流的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響。施工過程中所提出的各項(xiàng)規(guī)范以及規(guī)程是施工單位必須遵照的，然而在行業(yè)內(nèi)部，規(guī)范普遍表現(xiàn)出各自為政的情況，很難在短時(shí)間內(nèi)做出有效的調(diào)整，因此，在實(shí)際情況中，應(yīng)舍棄機(jī)械式的教條式要求，而是加強(qiáng)過程監(jiān)督，從多個(gè)方面入手，進(jìn)而提高混凝土的整體性能。隨著隧道工程的不斷發(fā)展，回彈檢測(cè)法正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，甚至飽受各個(gè)方面的質(zhì)疑，混凝土構(gòu)件的表面情況、碳化實(shí)際深度以及表面的實(shí)際濕度等因素都會(huì)為最終的試驗(yàn)結(jié)果帶來不同程度的影響。此外，由于檢測(cè)人員的專業(yè)水平參差不齊，缺乏職業(yè)精神，加之儀器設(shè)備自身原因，使回彈法的檢測(cè)結(jié)果很難得到保證。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)回彈檢測(cè)法引起足夠的重視，在以往的見證試塊法基礎(chǔ)上進(jìn)行融合，使檢測(cè)的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

2工程檢測(cè)結(jié)果

回彈法主要用于二次襯砌已完成的檢測(cè)段落。檢測(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)均勻分布，相鄰兩測(cè)點(diǎn)的凈距不小于30 mm，每測(cè)區(qū)采取16個(gè)回彈值，從該測(cè)區(qū)的16個(gè)回彈值中剔除3個(gè)最大值和3個(gè)最小值，然后將余下的10個(gè)回彈值按公式(1)計(jì)算

(1)

式中：Rm為測(cè)區(qū)平均回彈值，計(jì)算至0.1；Ri為第i測(cè)點(diǎn)的回彈值。

若測(cè)區(qū)布置不是沿豎直方向的，需進(jìn)行角度修正。

3回彈法檢測(cè)隧道混凝土強(qiáng)度誤差的產(chǎn)生原因

(1)對(duì)于常規(guī)的混凝土而言，抗壓強(qiáng)度一般取決于混凝土中泥漿、粗集料的實(shí)際強(qiáng)度與二者的實(shí)際粘結(jié)力?；貜椃ㄖ饕獧z測(cè)隧道混凝土構(gòu)件的表面，其表面的具體情況與泥漿、粗集料的實(shí)際強(qiáng)度有很大的聯(lián)系，但是與二者的粘結(jié)能力卻不存在直接的聯(lián)系?；炷翆?shí)際上是一種依托于簡單制造方法而制成的多元化結(jié)構(gòu)體系，其均勻性較差，而且在制作的過程中還會(huì)受到溫度、攪拌時(shí)間等人為因素的影響，所以混凝土強(qiáng)度存在較大的變異系數(shù)。為滿足工程需求，混凝土構(gòu)件的體積千差萬別，這也決定了其結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的溫濕度差異。大多數(shù)人員認(rèn)為，水膠比一致的條件下，凈漿的強(qiáng)度比砂漿高很多，此外，砂漿的強(qiáng)度比混凝土的強(qiáng)度要高，由此可見，使用單一的檢測(cè)方法對(duì)材料進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，其檢測(cè)結(jié)果勢(shì)必存在一定誤差。

(2)隨著回彈法的廣泛普及，在回彈儀當(dāng)中融入了許多新型技術(shù)，較為常見的有電子技術(shù)等。融入這些先進(jìn)技術(shù)的目的在于有效減少由于人為因素所造成的偏差，比如讀取、寫入與計(jì)算等方面。然而，在操作時(shí)，有一些檢測(cè)人員過分依賴儀器同時(shí)存在較大的隨意性，對(duì)存在的異常值熟若無睹，一味追求高效，在很短的時(shí)間完成十個(gè)測(cè)區(qū)的回彈作業(yè)，忽視了打在氣孔上或者是石子上的測(cè)點(diǎn)，回彈測(cè)區(qū)布置如圖1所示，進(jìn)而產(chǎn)生較大的檢測(cè)偏差。另一方面，對(duì)于需要多次澆筑作業(yè)制成的構(gòu)件而言，在同一組內(nèi)的十個(gè)測(cè)區(qū)中，回彈檢測(cè)的結(jié)果同樣會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，對(duì)整體的評(píng)定結(jié)果造成很大的不利影響。

(3) 隧道混凝土的實(shí)際碳化深度也是影響回彈法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素?；炷恋挠不瘷C(jī)制歸根結(jié)底就是其中具有水硬特性材料的硬化機(jī)制。眾所周知，水泥在遇水之后會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成氫氧化鈣等物質(zhì)，直接暴露在空氣之下的混凝土表面還會(huì)在空氣中二氧化碳的作用下生成碳酸鈣，水泥的水化反應(yīng)促進(jìn)了碳酸鈣的生成，最終在混凝土的表面形成一定厚度的碳酸鈣層。目前，一般使用酚酞溶液測(cè)定混凝土表面碳酸鈣層的實(shí)際厚度，然而由于工程需要在混凝土中摻加外加劑，使得酚酞溶液鑒別碳酸鈣層厚度存在一定的誤差。此外，混凝土構(gòu)件還會(huì)受到不同形狀模板的限制，導(dǎo)致其平整性與粗糙度各不相同。施工的精細(xì)程度決定了混凝土質(zhì)地的均勻性，在混凝土的表面時(shí)常會(huì)出現(xiàn)浮漿或者是氣孔，加之打磨過程缺乏規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的限制，使得打磨的深度存在很大的差異，影響到碳化深度的進(jìn)一步測(cè)量，所以會(huì)為回彈檢測(cè)帶來實(shí)際的影響。

圖1　回彈測(cè)區(qū)布置示意圖

(4)回彈檢測(cè)儀器在使用時(shí)外界環(huán)境溫度超過最佳范圍也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。回彈法測(cè)強(qiáng)曲線中明確規(guī)定了混凝土結(jié)構(gòu)的最佳自然養(yǎng)護(hù)齡期，通常維持在14～1 000 d之間，但是并未對(duì)養(yǎng)護(hù)的最佳溫度提出實(shí)際要求，相同條件下的試驗(yàn)塊在等效養(yǎng)護(hù)齡期間的日平均溫度逐漸積累到600 ℃可完成自然養(yǎng)護(hù)工作(如環(huán)境溫度低于0 ℃，則不進(jìn)行累加)。由此可知，溫度與混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度是存在一定聯(lián)系的，通過實(shí)際驗(yàn)證也可是說明強(qiáng)度受到溫度的大幅度控制。但是，檢測(cè)人員通常指注重養(yǎng)護(hù)齡期，忽略了溫度控制方面的工作，因此所得出的檢測(cè)結(jié)果較為片面，產(chǎn)生一定的誤差。

4總結(jié)

總而言之，回彈法是一種間接的檢測(cè)方法，存在許多影響因素，而且其自身還帶有一定不穩(wěn)定性，所以操作過程中的實(shí)際精度會(huì)受到很大程度的限制，在完成隧道混凝土強(qiáng)度評(píng)價(jià)時(shí)基于回彈法所測(cè)得的結(jié)果只能用作參考，切不可當(dāng)做唯一的評(píng)價(jià)指標(biāo)。圍繞具體工程，探討運(yùn)用回彈法檢測(cè)隧道混凝土強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生誤差的主要原因，進(jìn)一步確定其可靠性。盡管如此，回彈法依然具有極為廣泛的通用性與便捷性，使用頻率極高，對(duì)可靠性的要求自然也很高，因此相關(guān)人員越難過端正態(tài)度，圍繞工程的實(shí)際情況，合理的運(yùn)用回彈檢測(cè)法，加強(qiáng)人員培訓(xùn)力度，從多個(gè)方面驗(yàn)證該檢測(cè)方法的可靠性，時(shí)期更具現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，為隧道工程的順利完成提供有力的支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳新璇.混凝土無損檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社, 2013:11-12.

[2]余紅發(fā).混凝土非破損測(cè)強(qiáng)技術(shù)研究[M].北京:中國建材工業(yè)出版社, 2012:8-10.

[3]俞寶民.高性能混凝土無損檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2012,(8):9-12.

Analysis and research on the strength of tunnel concrete by rebound method

ZHANG Yang

(Guizhou Traffic Science Research Institute Co., Ltd., Guiyang,Guizhou 550002,China)

Abstract:Combining with tunnel engineering from Shiban to Dongguan T4 Contract Section in Qianxi-Dafang highway in Guizhou, the paper analyzes the significance of rebound method in inspection of tunnel concrete strength and the reason of detection error, in order to provide a reliable basis for further development of engineering.

Keywords:rebound method; tunnel concrete strength; detection and analysis

中圖分類號(hào)：U446.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)03-0114-02

作者簡介：張楊(1985-)，男，工程師，主要從事試驗(yàn)檢測(cè)研究。

收稿日期：2015-08-21