淺談?lì)A(yù)拌混凝土回彈法測(cè)強(qiáng)曲線的制定

馮冀平

摘 要：對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，采用回彈法研究混凝土回彈值與混凝土強(qiáng)度兩者之間的關(guān)系，在國(guó)家一系列規(guī)范要求下，建立兩者的非線性回歸關(guān)系，并通過(guò)測(cè)量曲線進(jìn)行具體的測(cè)定。通過(guò)測(cè)定，表明其測(cè)量精度達(dá)到了《回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2001）的要求，可以在實(shí)際施工測(cè)定中給予使用。文章希望通過(guò)該測(cè)定方法，能夠?qū)?shí)際施工給予可行性的實(shí)際指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：預(yù)拌混凝土；回彈；測(cè)強(qiáng)曲線；回歸分析

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0112-02

回彈法剛開(kāi)始是作為測(cè)定混凝土表面硬度力學(xué)的方法之一，在測(cè)定過(guò)程中，由于混凝土強(qiáng)度與表面硬度之間存在著相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以通過(guò)檢測(cè)混凝土表面硬度來(lái)間接推敲混凝土本身的硬度，這是回彈法測(cè)定中所依據(jù)的一個(gè)重要原理。在具體實(shí)施中，通過(guò)采用彈簧與鋼錘在一定時(shí)間內(nèi)沖擊混凝土的表面，具體可以通過(guò)傳能鋼桿，也就是我們通常說(shuō)的彈擊桿來(lái)進(jìn)行撞擊混凝土表面，通過(guò)幾次試驗(yàn)之后，根據(jù)測(cè)定的數(shù)據(jù)建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，然后在模型中推導(dǎo)計(jì)算混凝土的抗壓強(qiáng)度，這就是回彈法測(cè)定混凝土強(qiáng)度的基本原理。

混凝土強(qiáng)度與回彈值之間一般也是建立相關(guān)曲線，被稱之為回彈法測(cè)強(qiáng)曲線，曲線又根據(jù)實(shí)際需要分為不同類型，包括統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線、地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線和專用測(cè)強(qiáng)曲線。專用測(cè)強(qiáng)曲線一般專業(yè)技術(shù)性較強(qiáng)，而統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線和地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線一般較為廣泛采用。

在混凝土材料的選擇上，現(xiàn)在很多地區(qū)使用采用的混凝土是預(yù)拌混凝土，這是由于預(yù)拌混凝土的特性決定的。預(yù)拌混凝土采用雙摻技術(shù)，在流動(dòng)性大的同時(shí)，砂率又很高，強(qiáng)度有一定的保證，這些較為明顯的特征能夠顯著影響到混凝土的回彈值。

1 試驗(yàn)概況

本次試驗(yàn)選擇從施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取的預(yù)拌混凝土，測(cè)試的目的是為了通過(guò)測(cè)定數(shù)值，來(lái)具體測(cè)定混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)是否能夠達(dá)到要求，混凝土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的強(qiáng)度能夠達(dá)到安全指標(biāo)，這都是需要具體判定的。

測(cè)定時(shí)間為2015年4月到2016年5月期間，共約一年時(shí)間，選取一年時(shí)間是因?yàn)槿绾螠y(cè)試時(shí)間較短，測(cè)定時(shí)間可能不太準(zhǔn)確，而時(shí)間較長(zhǎng)的話，對(duì)于實(shí)際的需求又較為拖延，所以綜合考慮，采用一年的測(cè)定時(shí)間。選取29d到62d的混凝土綜合試件，然后又隨機(jī)選取混凝土公司，對(duì)廣州的六家預(yù)拌混凝土公司生產(chǎn)的強(qiáng)度等級(jí)C20—C50的混凝土中的455個(gè)立方體試件進(jìn)行了測(cè)試。

具體的試驗(yàn)步驟為如下：

（1）首選選取預(yù)拌混凝土的測(cè)試材料，將測(cè)試材料帶回實(shí)驗(yàn)室，并進(jìn)行必要的清灰除塵工作。

（2）進(jìn)行測(cè)試前的一系列準(zhǔn)備工作，包括澆筑側(cè)面的兩個(gè)相對(duì)面，將材料放置于壓力機(jī)的上下承壓板之間，然后將測(cè)試材料放在中間加緊，前后兩個(gè)側(cè)面固定住，為了將測(cè)試材料能夠在中間回彈，進(jìn)行加壓測(cè)試，將壓力測(cè)定在30KN—80KN的范圍。

（3）在30KN—80KN的范圍下，用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的回彈儀進(jìn)行測(cè)定，《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中，對(duì)測(cè)定方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，規(guī)程中說(shuō)一般在兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上，選擇均勻分布的八個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定回彈，通過(guò)側(cè)面的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行八等分，保證每個(gè)碰撞面之間的距離基本相等，同時(shí)，為了防止測(cè)定材料在回彈之中落到地面，影響測(cè)定值的影響，一般要保證測(cè)點(diǎn)與側(cè)面木板邊緣的間距不小于0.35cm。

（4）在選定的八個(gè)回彈點(diǎn)之中進(jìn)行回彈測(cè)定，共16個(gè)回彈值，16個(gè)回彈值之間，進(jìn)行從小到大排列，為了保證數(shù)值的平均性和準(zhǔn)確性，為了將排名前三的三個(gè)最大值和排名倒數(shù)的三個(gè)最小值給予剔除，然后對(duì)于剩下的十個(gè)回彈值算去平均值，結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)。

（5）繼續(xù)加壓，直到測(cè)試材料被壓壞，在壓壞的一瞬間，計(jì)算試件的抗壓強(qiáng)度值，和計(jì)算回彈值一樣，保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)。

2 數(shù)據(jù)的處理

對(duì)上述試驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。預(yù)測(cè)混凝土抗壓值主要是通過(guò)一系列數(shù)據(jù)建立回彈值與混凝土強(qiáng)度兩者的關(guān)系，算出關(guān)聯(lián)系數(shù)K值來(lái)算出兩者的關(guān)聯(lián)系數(shù)和模型，而通常采用的方式是建立兩者的回歸關(guān)系，可以是線性關(guān)系也可以是非線性關(guān)系，具體需要在實(shí)施中給予確定。

回歸分析是常用的一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，目的是通過(guò)處理自變量與因變量之間的關(guān)系，然后進(jìn)一步尋求非確定聯(lián)系的之間的統(tǒng)計(jì)信息。所以在數(shù)據(jù)的處理中，第一步是確定自變量和因變量，選取回彈值Ni為自變量，混凝土抗壓強(qiáng)度值為因變量Ri，建立兩者的關(guān)系，在實(shí)際工作中，混凝土抗壓強(qiáng)度值不僅僅是受回彈值影響，還受一系列混凝土配合比、原材料、養(yǎng)護(hù)方法、含水量等影響因素，不過(guò)由于試驗(yàn)中研究的主要是回彈值與混凝土抗壓強(qiáng)度值之間的關(guān)系，其他因素作為干擾因素μ集中在一起考慮。

可以通過(guò)主要三個(gè)方面的聯(lián)系建立關(guān)聯(lián)：

（1）首先通過(guò)3-5組測(cè)量數(shù)據(jù)確定回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)，解出k值，建立初步的關(guān)系表達(dá)式。

（2）根據(jù)測(cè)量中的10組測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)初步關(guān)系表達(dá)式進(jìn)行修正，在修正k值的同時(shí)，修正表達(dá)精度，建立較為精準(zhǔn)的表達(dá)式。

（3）通過(guò)精準(zhǔn)的表達(dá)式進(jìn)一步分析回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的相互關(guān)系，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

混凝土?xí)r間較久之后會(huì)與空氣中的二氧化碳相互作用，會(huì)被碳化，不過(guò)這個(gè)時(shí)間相對(duì)較久，本文測(cè)試時(shí)間為一年，時(shí)間并不長(zhǎng)，可以忽略深度碳化的影響。再加以混凝土強(qiáng)度與回彈值之間的關(guān)系較為簡(jiǎn)單和直接，文章考慮采用一元非線性回歸方程，回歸方程式如下：

R=aNb+μ（a、b為回歸系數(shù)，μ為干擾項(xiàng)）

通過(guò)回歸分析確定了a，b的系數(shù)，采用OLS最小二乘法進(jìn)行計(jì)算，即通過(guò)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中的OLS估計(jì)，通過(guò)誤差的平方和為最小的處理準(zhǔn)則。

通過(guò)SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)十組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，處理后所得的線性回歸方程為R=0.0496NL0.805+μ，其中μ由于是干擾項(xiàng)，所以放置在后面，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的干擾性不大。

3 回歸曲線的精度設(shè)計(jì)

回歸曲線的精度要進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，通過(guò)十組數(shù)據(jù)的不同對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)，回彈值Ni與混凝土強(qiáng)度值Rr呈現(xiàn)出一定的分布規(guī)律，而回歸曲線的精度就是要在確定兩者關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行正態(tài)分布分析，在正態(tài)分布中，回歸曲線的精度反映了混凝土實(shí)際測(cè)量的強(qiáng)度圍繞回歸曲線波動(dòng)離散程度。它確定了在合理的誤差允許范圍內(nèi)，回歸曲線波動(dòng)的合適閾值和偏差范圍。由于不同施工自然條件不同，人工干擾因素也有差別，所以在誤差允許的偏差范圍內(nèi)，是可以接受和允許的，這也是確定合適閾值的主要意義。

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)原理，回歸曲線的精度采用混凝土強(qiáng)度和回彈值之間的換算，通過(guò)強(qiáng)度平均誤差α（%）和er（%）來(lái)表示，并且列出具體的運(yùn)算公式：

α=±（1/n）∑|Ri/Rr-1|×100

er=±[1/（n-1）∑|Ri/（Rr-1）2|1/2×100

這兩個(gè)公式分別表示了如何求取的關(guān)系，其中N就是本次試驗(yàn)中測(cè)定數(shù)據(jù)的次數(shù)，剔除了6次干擾的數(shù)值之后，本文中n為10，則通過(guò)具體的數(shù)據(jù)測(cè)算可以得出，α=±6.3%，er=7.9%。

那么如何對(duì)算出的數(shù)值進(jìn)行具體檢查，來(lái)測(cè)定數(shù)值是否在正?？梢越邮艿姆秶醪綔y(cè)定可以運(yùn)用國(guó)家相關(guān)規(guī)范來(lái)進(jìn)行具體驗(yàn)證。《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)流程》（JGJ/T23-2001）中，對(duì)專業(yè)的測(cè)強(qiáng)曲線進(jìn)行具體規(guī)定，其中提到在測(cè)量結(jié)果中，強(qiáng)度平均相對(duì)誤差應(yīng)當(dāng)不大于±12.0%，強(qiáng)度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不大于±14.0%，所以在這個(gè)強(qiáng)度檢測(cè)范圍下，本次實(shí)驗(yàn)分析得出的數(shù)值是真實(shí)可靠的。

4 回歸曲線的精度驗(yàn)證

在實(shí)際測(cè)定的數(shù)值中，我們給出了數(shù)值的大致范圍，且這個(gè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。但是在實(shí)際施工中，往往需要確定了具體的數(shù)值之后，并不知道這個(gè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠而這個(gè)數(shù)值要怎么確定，除了根據(jù)當(dāng)?shù)厝斯ず妥匀灰幌盗袟l件之外，還需要對(duì)選擇和確定的數(shù)值進(jìn)行精度驗(yàn)證。

一般這種情況發(fā)生在對(duì)混凝土構(gòu)件的質(zhì)量產(chǎn)生懷疑，需要對(duì)混凝土的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的情況下，回彈法能夠很好的對(duì)回歸曲線的精度驗(yàn)證，并對(duì)質(zhì)量進(jìn)行很好的檢測(cè)。

對(duì)所要檢測(cè)的混凝土抽取芯樣，測(cè)定芯樣強(qiáng)度值對(duì)回歸曲線精度驗(yàn)證，利用之前列舉的曲線關(guān)系，建立信號(hào)強(qiáng)度Ri與相應(yīng)的回彈測(cè)取混凝土強(qiáng)度的換算之Rr之間的關(guān)系，通過(guò)回歸曲線之間所確定強(qiáng)度相對(duì)誤差α和強(qiáng)度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er（%），得出α=±6.2%，er=7.0%，對(duì)得出的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行具體比對(duì)，發(fā)現(xiàn)符合《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGL/T23-2001）中的具體要求。這些數(shù)值是在規(guī)范中的范圍之中，所以測(cè)定的數(shù)值是在正常范圍的，也就是說(shuō)，抽取的樣品的精度是符合滿足正常使用條件的。

5 回歸曲線的結(jié)果分析

本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)試十組數(shù)據(jù)所確定的回歸曲線，其精度基本能滿足《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2001）中的要求，確定了大致的范圍，并且通過(guò)抽樣檢測(cè)樣本得出的數(shù)值是在所得出的正確范圍之間的，證明確定的回歸曲線可以用來(lái)在實(shí)際工程中進(jìn)行正確測(cè)量和使用。

但是由于本次實(shí)驗(yàn)測(cè)量采用八個(gè)回彈點(diǎn)，進(jìn)行了十六次的測(cè)量，測(cè)量數(shù)值屬于小范圍內(nèi)小樣本測(cè)量，這樣的測(cè)量肯定會(huì)存在著一定的誤差，這種誤差是屬于可以接受的誤差，在大量的樣本測(cè)定后可以進(jìn)行不斷地修正，最后保證誤差不斷地接近理論值。而且測(cè)量曲線采用的是國(guó)家規(guī)范專業(yè)測(cè)量曲線，各個(gè)地方也有專業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，所以在實(shí)際工程施工中，在國(guó)家規(guī)范的基礎(chǔ)上要再結(jié)合地方性的規(guī)范，在文章研究的國(guó)家專業(yè)測(cè)強(qiáng)曲線下，根據(jù)地方規(guī)范進(jìn)行微調(diào)整，以適應(yīng)地方施工。

6 應(yīng)用與效果

本文的測(cè)量方法的最大優(yōu)勢(shì)就是采用了較為簡(jiǎn)單可行的回彈法，回彈法原理較為簡(jiǎn)單，而且測(cè)試技術(shù)容易掌握，在測(cè)試中并不需要太多的專業(yè)知識(shí)，一般的技術(shù)人員即可。而且在測(cè)試中經(jīng)過(guò)多次測(cè)量可以明顯消除系統(tǒng)誤差，極大的提高測(cè)試精度。在檢測(cè)中也并不需要花費(fèi)太多的時(shí)間，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程迅速而且以效率較高，所以在實(shí)際運(yùn)用中，回彈法是一種明顯比較經(jīng)濟(jì)使用的方法，宜于在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集與測(cè)試。

在實(shí)際使用中，也需要注意以下幾點(diǎn)：（1）該測(cè)量結(jié)果并不是絕對(duì)的數(shù)值，雖然結(jié)果較為精確，但是不可盲目絕對(duì)相信，還是要根據(jù)實(shí)際的工作情況作為參考。（2）該測(cè)量結(jié)果采用的是一年的混凝土原材料，采用的是十六組數(shù)值，采用的是小樣本測(cè)試，會(huì)有一定的誤差，如果要提高精度，可以將測(cè)量樣本增大。然后進(jìn)行同條件的修正，通過(guò)不斷地修正提高精度曲線中的系數(shù)。（3）在地方性的施工環(huán)境中，不僅要結(jié)合國(guó)家專業(yè)測(cè)試曲線，還要根據(jù)地方性的規(guī)范給予適當(dāng)調(diào)整。

7 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)隨著施工技術(shù)的發(fā)展，在施工中越來(lái)越重視施工的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)于混凝土原材料也有較高的使用需求，在這種條件下必須要通過(guò)一定方法對(duì)混凝土進(jìn)行測(cè)定，回彈法是廣泛采用的一種方法，該方法也在實(shí)際測(cè)試中具體實(shí)踐過(guò)，也證明是可行的。文章通過(guò)專業(yè)測(cè)強(qiáng)曲線測(cè)定的混凝土回彈法旨在提供一種方法為實(shí)際工程提供參考，希望提出的該種方法能夠提高實(shí)際施工中的施工質(zhì)量，并且對(duì)預(yù)拌混凝土的發(fā)展產(chǎn)生較積極的影響。

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