回彈法檢測盾構(gòu)管片混凝土強(qiáng)度廈門地區(qū)專用測強(qiáng)曲線的制定研究

丘貴華

(廈門市交通建設(shè)工程檢測有限公司,福建 廈門 361000)

1 引言

(1)隨著城市社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多的軌道交通工程采用盾構(gòu)法施工,混凝土襯砌管片是盾構(gòu)隧道最主要構(gòu)件,其混凝土質(zhì)量好壞直接影響盾構(gòu)隧道的安全。盾構(gòu)管片混凝土強(qiáng)度無損檢測目前主要采用回彈法,但混凝土回彈值受原材料品種、混凝土表面碳化深度及混凝土結(jié)構(gòu)表面曲率半徑等有害因素的影響,采用《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011中全國統(tǒng)一測強(qiáng)曲線檢測混凝土抗壓強(qiáng)度準(zhǔn)確度偏低,建立專用測強(qiáng)曲線具有針對性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點。

(2)混凝土試件回彈強(qiáng)度的影響因素原理分析：①回彈儀的影響,回彈儀水平彈擊時的標(biāo)稱能量應(yīng)為2.207J,彈擊拉簧應(yīng)處于自由狀態(tài)。回彈儀的率定試驗應(yīng)在環(huán)境溫度(5～35)℃的條件下進(jìn)行,連續(xù)往下彈擊3次,分四個方向,每個方向彈擊前,彈擊桿必須旋轉(zhuǎn)90度,4個方向的率定值均應(yīng)為80±2(HRC)。還應(yīng)定期保養(yǎng)及按時送檢。②混凝土原材料的影響,混凝土由水泥、粗、細(xì)集料、摻合料、外加劑和水拌制組成,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的高低主要取決于混凝土中水泥和活性礦物摻合料的強(qiáng)度、粗集料強(qiáng)度和成型方法,回彈法檢驗混凝土結(jié)構(gòu)表面約6厚度范圍內(nèi)表面硬度。③混凝土碳化深度的影響,混凝土中的氫氧化鈣和潮濕空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈣稱作碳化,碳化從混凝土構(gòu)件表面逐漸向內(nèi)部深入發(fā)展,碳化后的混凝土表面硬度會變大,混凝土構(gòu)件碳化深度值直接影響混凝土強(qiáng)度的換算值,應(yīng)測量混凝土構(gòu)件的碳化深度并進(jìn)行修正。④測試方法的影響,測區(qū)的選擇應(yīng)遵循隨機(jī)選取,相鄰兩測區(qū)的間距和測區(qū)面積及測點距外露鋼筋、預(yù)埋件的距離應(yīng)滿足規(guī)范要求。

(3)本文對廈門軌道交通三家管片預(yù)制場盾構(gòu)管片混凝土,針對不同的骨料品種、產(chǎn)地和水泥進(jìn)行了批量的回彈測強(qiáng)及試件鉆芯強(qiáng)度驗證,根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)了規(guī)律的相關(guān)性,并建立了廈門地區(qū)盾構(gòu)管片混凝土專用測強(qiáng)曲線。

2 試驗概況

2.1 原材料

試驗所用原材料均來自三家管片預(yù)制場,與生產(chǎn)盾構(gòu)管片混凝土的原材料相符,混凝土配合比設(shè)計用原材料如表1。

2.2 配合比設(shè)計及檢測方法

1)依據(jù)《回彈法檢測砼抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011附錄E中的規(guī)定,各管片預(yù)制場按照最佳配合比設(shè)計了C35～C55共5個強(qiáng)度等級的混凝土,坍落度設(shè)計要求為(50±20)mm,且每一強(qiáng)度等級制作6塊150mm立方體試塊,共90塊試塊。同一管片預(yù)制場不同混凝土強(qiáng)度等級試塊應(yīng)在同一天成型制作完畢?；炷亮⒎襟w試塊的養(yǎng)護(hù)跟管片預(yù)制場混凝土試件采用相同的養(yǎng)護(hù)方式,成型24h后將試塊移至盾構(gòu)管片預(yù)制現(xiàn)場同條件養(yǎng)護(hù),試塊拆模日期與盾構(gòu)管片拆模時間相同。5個強(qiáng)度等級混凝土配合比如表2所示。

表1 混凝土用原材料

表2 混凝土配合比

表3 C35～C55試驗得出的28天平均回彈值、抗壓強(qiáng)度值

圖1 混凝土試塊回彈測點位置布置圖

3)在破壞后的混凝土試塊邊緣測量該試塊的平均碳化深度值dm,將破壞后的試塊邊緣的粉末和碎屑清除干凈,采用濃度1%的酚酞酒精溶液滴灑在破壞后的混凝土試塊邊緣處,用碳化深度儀測量已碳化和未碳化的混凝土分界線至試塊表面的垂直距離,每個混凝土試塊測量3次,每次碳化深度值讀數(shù)精確至0.25毫米,取三次測的算術(shù)平均值作為混凝土立方體試塊的碳化深度值,其結(jié)果精確至0.5毫米。

3 專業(yè)測強(qiáng)曲線的建立

1)碳化深度的影響,根據(jù)相關(guān)試驗研究結(jié)果,高強(qiáng)混凝土碳化深度對其回彈值影響較小,本工程試驗檢測齡期較短,故在建立回歸方程式中不考慮混凝土表面碳化深度的影響。

(公式1)

依據(jù)檢測數(shù)據(jù)計算可得公式2：

(公式2)

r=0.969

由上相關(guān)系數(shù)r可知,回歸方程式呈線性相關(guān)。

根據(jù)回歸方程公式2計算出的混凝土強(qiáng)度值,見表4。

表4 回歸方程計算出的混凝土強(qiáng)度值

3)回歸方程式的強(qiáng)度平均相對誤差δ和相對標(biāo)準(zhǔn)差er,按下列公式3和公式4計算：

(公式3)

(公式4)

式中：δ—回歸方程的強(qiáng)度平均相對誤差(%),精確至0.1。

er—回歸方程的強(qiáng)度相對標(biāo)準(zhǔn)差(%),精確至0.1。

fcu,i—由第i個砼試塊抗壓強(qiáng)度得出的砼抗壓強(qiáng)度值(MPa),精確至0.1MPa。

n—制定回歸方程的試件數(shù)。

根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 23-2011)規(guī)定專用測強(qiáng)曲線得強(qiáng)度誤差應(yīng)符合以下規(guī)定：

平均相對誤差δ應(yīng)小于等于±12.0%；相對標(biāo)準(zhǔn)差er應(yīng)小于等于14.0%。

4 專用測強(qiáng)曲線驗證

為了驗證已建立的專用測強(qiáng)曲線的準(zhǔn)確性,對三家管片預(yù)制場的管片試件實體進(jìn)行驗證,在三家管片預(yù)制場選取齡期到達(dá)28天的混凝土管片各三片(強(qiáng)度等級C50)進(jìn)行回彈法檢測,并在對應(yīng)的測區(qū)臨近采用鉆芯法鉆取直徑為100mm的芯樣,進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度檢測,驗證數(shù)據(jù)結(jié)果見表5。

5 結(jié)論

1)通過筆者的試驗研究表明,該專用測強(qiáng)曲線(回彈法)所得的換算值與鉆芯(鉆芯法)取得的測試結(jié)果相近,表明所建立的專用測強(qiáng)曲線是準(zhǔn)確可靠的,可作為廈門地區(qū)盾構(gòu)管片無損檢測的依據(jù),對管片的質(zhì)量管控具有很大的應(yīng)用價值。

2)當(dāng)原材料品種及產(chǎn)地、混凝土表面碳化深度及混凝土結(jié)構(gòu)表面曲率半徑等發(fā)生顯著變化后應(yīng)重新進(jìn)行專業(yè)測強(qiáng)曲線的制定,并應(yīng)定期對建立的專業(yè)測強(qiáng)曲線進(jìn)行驗證校核。

表5 驗證數(shù)據(jù)結(jié)果