山東地區泵送混凝土測強曲線的建立與應用

魏道凱 陳 爭

回彈法是瑞士工程師施密特發明的,所以也稱施密特錘法。它是通過測定混凝土表面硬度來推算抗壓強度的一種結構混凝土現場檢測技術。回彈法是現場檢測混凝土強度應用最廣的無損檢測方法,其優點是:設備簡單、操作方便、測試迅速、檢測費用低廉,且不影響混凝土的正常使用。

混凝土試塊的抗壓強度與無損檢測的參數之間建立起來的關系曲線,稱為測強曲線,它是無損檢測推定混凝土強度的基礎。測強曲線根據材料來源,分為統一測強曲線、地區測強曲線和專用測強曲線三類。其中精度最高的是專用測強曲線,其次是地區測強曲線。而專用測強曲線因費時、費力,測強曲線適用范圍小,難以進行推廣使用。現在國家已發布了統一測強曲線,經西安、杭州、廣州、中山、四川等省市共164個試件驗證50 MPa～60 MPa的適用性后,其驗證平均相對誤差為7.73%,相對標準差11.13%。上述測強曲線精度并未在山東驗證,為了滿足測量精度的要求,如在山東推廣對橋梁混凝土強度的無損檢測,需提前建立山東地區的測強曲線;如果建立了科學、合理的地區測強曲線,回彈儀的檢測精度就能滿足現場快速檢測的要求,本文主要介紹了山東地區測強曲線(泵送混凝土)的建立過程(回彈法)。

1 研究主要內容和方法

制定山東地區泵送混凝土的地區測強曲線。

1.1 采取的研究方法和技術路線

本課題擬采用的研究方法為現場試驗和室內數理統計分析。

1)現場試驗數據的取得。a.制定測強曲線的試件應預測結構或構件在原材料(含品種、規格)的成型工藝與養護方法等方面條件相同。b.試件的制作、養護符合下列規定:按最佳配合比設計4個強度等級,每一強度等級每一齡期制作3個150 mm立方體試件,同一齡期試件在同一天內成型完畢。在成型后的第2天,應將試件移至與被測結構或構件相同的條件下養護,試件拆模日期與結構或構件的拆模日期相同。2)運用數理統計方法,建立回彈值和強度的關系曲線。3)對測強曲線在山東不同的地區進行應用,如有必要,可對現場實體工程進行取芯以進行驗證試驗。

1.2 擬解決的問題

本地區測強曲線的精度應能滿足現場檢測混凝土強度的要求,達到同類測強曲線的較高水平。若以95%可信度水平來衡量現場混凝土預測的最大精度,誤差應小于20%。

2 試驗數據的取得

2.1 回彈值的測量與計算

1)測點布置。選取未進行超聲測量的一對非澆筑面的側面作為回彈測試面,每個側面布置8個測點。2)儀器檢驗。檢驗回彈儀是否符合測試技術要求,每次測量前進行率定。3)回彈值測試。將進行過超聲測試的面的油污擦凈,把試塊放置于壓力實驗機上預壓30 kN～80 kN,并在以上壓力下,在每個試塊的對應測試面上用回彈儀各彈擊8次,且每一測點均只許彈擊一次。測試過程中,儀器的縱軸線應始終與被測混凝土表面保持垂直。4)回彈均值的計算。計算試塊平均回彈值,應從該試塊兩個相對測試面的16個回彈值中剔除3個大值和3個最小值,然后將余下的10個回彈值按下列公式計算:

其中,Ri為試塊平均回彈值,計算至0.1;Rm為第i個測點的回彈值。

2.2 碳化深度的測量

抗壓強度值測量完畢后,在試塊表面形成直徑約15 mm的孔洞,除凈孔洞中的粉末和碎屑,但不得用水擦洗,然后用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內壁的邊緣處,用碳化深度測量儀測量碳化深度,讀數精確值至0.5 mm。為簡化計算公式,保證回彈曲線的精度,根據混凝土回彈的工程實踐,在混凝土齡期不大于28 d的情況下,碳化深度基本為零,可不考慮碳化深度的影響。

3 試驗數據處理

測強曲線的回歸方程式,應按每一件求得的Rm和(MPa)數據,采用最小二乘法原理計算。回歸方程宜采用下式:

選用=,取對數lnfi=lnA+BlnRi,令Y=lnfi,a=lnA,b=B,x=lnRi。

則可寫為Y=a+bx,變為一個線性方程,按前述步驟進行回歸分析處理。用試塊的fi,Ri計算,就可將fccu=ARBm進行回歸分析計算。經計算:

則山東地區測強曲線為:

4 工程檢測驗證

采用專用或地區測強曲線檢測結構混凝土強度,其精度比全國測強曲線高,誤差比全國測強曲線小,現用山東地區測強曲線與現行使用的全國回彈法規程(統一曲線)進行比較,如表1所示。

采用本測強曲線在實際工程中驗證的項目為濰坊樂川街白浪河大橋,此橋長470 m,主跨采用變截面連續箱梁,采用泵送混凝土澆筑。被測構件混凝土齡期為28 d,混凝土設計強度等級為C40,澆筑日期為2009年10月10日,檢測日期為 2009年11月7日,混凝土隨梁養護試塊試驗日期為2009年11月7日。箱梁的檢測結果如表1所示。

表1 白浪河大橋混凝土強度檢測結果

由表1可以看出,對應相同的回彈值全國測強曲線換算強度都低于地區測強曲線換算值,因此有的地區采用全國測強曲線檢測泵送混凝土,結構混凝土強度達不到設計要求,而鉆取混凝土芯樣進行修正η值達到1.5～2.0,從而說明使用的曲線已不適應本地區材料及生產工藝要求,由此制定地區測強曲線是十分必要的。

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