泵送混凝土回彈法測(cè)強(qiáng)曲線的探討

劉 濤

(江西省中環(huán)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，江西 九江 332000)

0 引 言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下,國內(nèi)工程建設(shè)數(shù)量持續(xù)增加,對(duì)混凝土的質(zhì)量也提出了更加嚴(yán)格的要求。如果混凝土質(zhì)量不佳,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題,就會(huì)對(duì)我國建筑行業(yè)造成不可估量的影響。因此,采取有效的測(cè)試方法,對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè),對(duì)于促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言,具有十分重要的意義。

1 泵送混凝土回彈法測(cè)強(qiáng)曲線試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)的原材料包括水泥、粗骨料、細(xì)骨料、混凝土拌合水和外加劑,其中水泥的等級(jí)為P·Ⅱ52.5級(jí);粗骨料主要由河砂和細(xì)砂組成;混凝土拌合水為普通的自來水;外加劑由國內(nèi)某廠家生產(chǎn),屬于高效減水劑。

1.2 試驗(yàn)方案

方案1:水灰比0.55;粉煤灰含量0;膠結(jié)材料350 kg·m-3/水泥;拌合水195 kg·m-3;粗骨料705 kg·m-3。

方案2:水灰比0.45;粉煤灰含量0;膠結(jié)材料400 kg·m-3/水泥;拌合水180 kg·m-3;粗骨料690 kg·m-3。

方案3:水灰比0.35;粉煤灰含量0;膠結(jié)材料450 kg·m-3/水泥;拌合水160 kg·m-3;粗骨料645 kg·m-3。

方案4:水灰比0.55;粉煤灰含量30%;膠結(jié)材料245 kg·m-3/水泥;膠結(jié)材料105 kg·m-3/水泥;拌合水195 kg·m-3;粗骨料705 kg·m-3。

方案5:水灰比0.55;粉煤灰含量50%;膠結(jié)材料175 kg·m-3/水泥;膠結(jié)材料175 kg·m-3/水泥;拌合水195 kg·m-3;粗骨料705 kg·m-3。

首先將上述方案作為依據(jù),確定成型試樣的尺寸為150 mm×150 mm×150 mm,在試樣制作完成后,對(duì)其進(jìn)行為期7 d的室內(nèi)養(yǎng)護(hù),然后取出進(jìn)行室外養(yǎng)護(hù),在達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后,通過回彈法對(duì)其抗壓強(qiáng)度和回彈值進(jìn)行檢測(cè)。

園林行業(yè)可用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件種類繁多，包括AutoCAD、Photoshop、3ds Max、Google SketchUp、Maya、Vray、Lumion等，這些軟件各有特點(diǎn)，功能各異，目前，在制作景觀動(dòng)畫時(shí)，Google SketchUp與Lumion最為常用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 檢測(cè)回彈值

試驗(yàn)人員對(duì)不同設(shè)計(jì)期限混凝土的回彈值進(jìn)行了檢測(cè),這里所說的期限主要包括14 d、28 d、60 d、90 d和180 d。在具體操作過程中,還要將《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》作為依據(jù),計(jì)算精度不得低于0.1 MPa?？捎霉?1),對(duì)平均回彈值的計(jì)算進(jìn)行表示[1]。

(1)

1.3.2 檢測(cè)抗壓強(qiáng)度

在檢測(cè)抗壓強(qiáng)度時(shí),需要將《普通混凝土力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》作為依據(jù)。此外,在完成混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)后,需要剖開試塊,然后檢測(cè)其碳化深度。為保證測(cè)量結(jié)果的精確度,在檢測(cè)時(shí),應(yīng)該對(duì)混凝土試塊的不同斷裂面進(jìn)行測(cè)量,并減去平均值,使測(cè)量誤差不超過50 cm。

2 結(jié)果與討論

2.1 水灰比影響

不同水灰比與泵送混凝土回彈值之間的關(guān)系曲線如圖1所示,通過觀察圖1可知,水灰比與混凝土回彈值之間的關(guān)系以負(fù)相關(guān)為主,具體表現(xiàn)為水灰比越低,混凝土的回彈值越大,比如:在自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間為90天時(shí),0.55、0.45、0.35水灰比的混凝土,其回彈值分別為38.3 MPa、42.3 MPa、44.8 MPa,在計(jì)算后得知,相較于水灰比為0.55的混凝土、水灰比0.45和0.35的混凝土,其回彈值的增加率分別為10.4%,16.9%。此外,通過圖1還可以看出,相同水灰比的混凝土,其齡期在增加后,回彈值會(huì)不斷減少,究其原因,主要是在水灰比降低后,水泥含量會(huì)增加。在這種情況下,水化產(chǎn)物的生成量會(huì)增加,這些水化產(chǎn)物會(huì)對(duì)混凝土孔隙起到填充作用,混凝土密實(shí)度也會(huì)隨之上升,在利用回彈儀彈擊混凝土表面之后,大部分能量會(huì)被反彈,僅有少部分能量被傳播,最終使回彈值大幅度增加。

圖1 不同水灰比與泵送混凝土回彈值之間的關(guān)系

不同水灰比與泵送混凝土抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線如圖2所示,在觀察后可知,泵送混凝土抗壓強(qiáng)度與水灰比之間的關(guān)系同樣為負(fù)相關(guān),比如:在自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28 d時(shí),0.55,0.45,0.35水灰比的混凝土,其抗壓強(qiáng)度分別為35.6 MPa、48.7 MPa、62.3 MPa,在經(jīng)過計(jì)算后得知,相較于水灰比為0.55的混凝土,水灰比0.45和0.35的混凝土,其抗壓強(qiáng)度的增加率分別為36.8&,75%[2]。

圖2 不同水灰比與泵送混凝土抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系

水灰比為0.55時(shí),不同齡期混凝土抗壓強(qiáng)度和回彈值變化如下所述:

第一,齡期為14 d的混凝土,回彈值為32 MPa,抗壓強(qiáng)度為31 MPa;

第二,齡期為28 d的混凝土,回彈值為35.6 MPa,抗壓強(qiáng)度為33.5 MPa;

第三,齡期為60 d的混凝土,回彈值為37.5 MPa,抗壓強(qiáng)度為38.3 MPa;

第四,齡期為90 d的混凝土,回彈值為38.3 MPa,抗壓強(qiáng)度為39.6 MPa;

第五,齡期為180 d的混凝土,回彈值為39.8 MPa,抗壓強(qiáng)度為40.5 MPa。

2.2 粉煤灰摻量與泵送混凝土回彈值和抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

2.2.1 粉煤灰摻量與泵送混凝土回彈值的關(guān)系

水膠比為0.55的混凝土,粉煤灰摻量與泵送混凝土回彈值之間的關(guān)系為負(fù)相關(guān),試驗(yàn)結(jié)果如下所述:

在粉煤灰摻量為0時(shí),齡期為28 d的混凝土,回彈值為32.5 MPa,齡期為60 d的混凝土,回彈值為38 MPa,齡期為90 d的混凝土,回彈值為38.2 MPa,齡期為180 d的混凝土,回彈值為39 MPa。

在粉煤灰摻量為30%時(shí),齡期為28 d的混凝土,回彈值為32 MPa,齡期為60 d的混凝土,回彈值為33.2 MPa,齡期為90 d的混凝土,回彈值為36.2 MPa,齡期為180d的混凝土,回彈值為37.3 MPa。

在粉煤灰摻量為50%時(shí),齡期為28 d的混凝土,回彈值為29.5 MPa,齡期為60 d的混凝土,回彈值為31.5 MPa,齡期為90 d的混凝土,回彈值為33.6MPa,齡期為180 d的混凝土,回彈值為34 MPa。

通過試驗(yàn)結(jié)果可知,在粉煤灰摻量增加后,混凝土回彈值有明顯下降,而粉煤灰摻量減少后,回彈值增加。在研究后得知,導(dǎo)致此次現(xiàn)象的原因可以分為兩點(diǎn):第一點(diǎn)是粉煤灰在取代部分水泥后,會(huì)導(dǎo)致水化產(chǎn)物減少,混凝土內(nèi)部會(huì)由于缺少水化產(chǎn)物而出現(xiàn)更多的孔隙;第二點(diǎn)是水泥顆粒的密度大于粉煤灰,所以粉煤灰可以在泵送混凝土表面聚集,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部粉煤灰含量低于表面,因此,在進(jìn)行回彈測(cè)試的過程中,混凝土表面會(huì)吸收錘彈擊產(chǎn)生的大部分能量,返回到彈擊儀的能量也因此而減少[3]。

2.2.2 粉煤灰摻量與泵送混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

水膠比為0.55的混凝土,粉煤灰摻量與泵送混凝土抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系為負(fù)相關(guān),試驗(yàn)結(jié)果如下所述:

在粉煤灰摻量為30%時(shí),齡期為14 d的混凝土,其抗壓強(qiáng)度為22.8 MPa,齡期為28 d的混凝土,抗壓強(qiáng)度為26.2 MPa,齡期為60d的混凝土,抗壓強(qiáng)度為30.3 MPa,齡期為90 d的混凝土,抗壓強(qiáng)度為31.6 MPa,齡期為180 d的混凝土,抗壓強(qiáng)度為34.2 MPa。在經(jīng)過回彈值和抗壓強(qiáng)度對(duì)比后得知,泵送混凝土的抗壓強(qiáng)度均小于回彈值。

2.2.3 粉煤灰摻加量對(duì)泵送混凝土碳化深度的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明,自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14 d的混凝土,粉煤灰摻加量對(duì)泵送混凝土碳化深度的影響為0,其原因是混凝土自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間較短,混凝土在此時(shí)尚未發(fā)生碳化現(xiàn)象。但在超過14 d后,泵送混凝土的碳化深度會(huì)隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加而增大,并且在這種情況下,混凝土的碳化深度同樣會(huì)受到粉煤灰摻量的直接影響,二者之間的關(guān)系為正相關(guān),簡(jiǎn)言之,就是粉煤灰摻量越多,泵送混凝土的碳化深度越大[4]。比如:齡期為28 d的混凝土,未摻加粉煤灰的碳化深度為0 mm;摻加30%粉煤灰時(shí),碳化深度為0.5 mm;摻加50%的粉煤灰時(shí),碳化深度為1 mm。齡期為180 d的混凝土,未摻加粉煤灰的碳化深度為2 mm;摻加30%粉煤灰時(shí),碳化深度為035 mm;摻加50%的粉煤灰時(shí),碳化深度為4 mm[5]。

2.3 泵送混凝土回彈測(cè)強(qiáng)方程

將本次試驗(yàn)所獲得的結(jié)果作為依據(jù),利用Linset函數(shù)可建立回彈測(cè)強(qiáng)方程,如公式2所示:

(2)

在該公式中第i個(gè)測(cè)試區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度換算值由fccu,i表示;測(cè)區(qū)平均回彈值由Rm表示;測(cè)區(qū)平均碳化深度值由Dm表示。

3 結(jié) 論

綜上所述,水灰比與泵送混凝土回彈值和抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系為負(fù)相關(guān),在水灰比增加后,泵送混凝土的回彈值和抗壓強(qiáng)度均隨之下降,反之則相反。相較于水灰比,粉煤灰摻量對(duì)泵送混凝土回彈值的影響更為顯著。