回彈法檢測預浸玄武巖纖維混凝土強度

趙 剛 馬建勛

0 引言

近年來，混凝土向著高強、高性能的方向發展，預浸玄武巖纖維混凝土就是在混凝土中摻入預浸玄武巖纖維而制成的一種新型高性能混凝土。不同摻量和不同長徑比的預浸玄武巖纖維摻入到混凝土中對其抗壓強度的影響是不一樣的[1]。我國現行的JGJ/T 23-2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程對纖維混凝土的強度檢測并沒有說明[2]，鑒于此本文測試了26組不同纖維長徑比或不同摻量的預浸玄武巖纖維混凝土的立方體抗壓強度，并利用回彈法無損檢測技術進行強度測試，建立預浸玄武巖纖維混凝土專用測強曲線。

1 無損檢測技術

無損檢測方法是指在不影響既有結構或構件受力性能或其他使用功能的前提下，直接在結構或構件上測定某些物理量，并通過這些物理量與混凝土強度的相關關系，推測出混凝土強度的檢測方法。目前評估混凝土強度的無損檢測方法主要有回彈法、超聲脈沖速率法、拔出法、鉆芯法、綜合法等。

2 試驗研究

2.1 試驗原材料

水泥:秦嶺牌32.5普通硅酸鹽水泥;

砂:天然河砂，中砂，各技術性能指標符合現行規范要求;

粗骨料:粒徑5 mm～31.5 mm連續級配卵石;各技術性能指標符合現行規范要求;

水:生活飲用水;

玄武巖纖維:由浙江石金玄武巖纖維有限公司提供，其技術性能指標見表1，纖維短切長度分別為10 mm，20 mm，30 mm，單絲直徑19 μm。

表1 玄武巖纖維物理、力學性能指標

2.2 試驗設計

本試驗基體混凝土強度等級設計為C30，預浸玄武巖纖維混凝土是在基體混凝土配比基礎上針對三種不同的長度分別摻入摻量為3 kg/m3，5 kg/m3，7 kg/m3的預浸玄武巖纖維[3]。基體混凝土配合比見表2。

2.3 試驗方法

本試驗按照JGJ/T 23-2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程的規定，將試件從養護地點取出，表面擦凈后將澆筑面的側面置于型號為WYL-2000D的壓力試驗機的上下承壓板之間，開始加壓，在30 kN～80 kN的壓力下對試件的另外兩個相對側面進行回彈測試，每個試件布置16個測點。剔除3個最大值和3個最小值后計算平均值即為該試件的平均回彈值Rm，精確至0.1。然后將試件加載至破壞，計算得到抗壓強度[4]。由于實驗室養護條件較好，測試齡期較短，混凝土未發生碳化，因此，在測強曲線的回歸中不必考慮碳化深度。

表2 基體混凝土配合比kg/m3

2.4 測試結果及分析

2.4.1 測強曲線類型

回彈法檢測混凝土的抗壓強度是建立在混凝土抗壓強度與回彈值之間具有一定規律性的基礎上的，對于這種相關關系，要求在滿足測試精度的前提下盡量簡單方便。回彈值與抗壓強度之間的相關關系可用回歸方程來表示，對于無碳化的混凝土可以用下列回歸方程式表示:

f=f(R)。

經大量實踐證明，回彈值與強度的關系可歸納為下列三種形式:

1)直線形式:f=A+B·R;2)冪函數形式:f=A·RB;3)拋物線形式:f=A+B·R+C·R2。

回歸方程的計算誤差采用:

其中，f為強度;R為平均回彈值;A，B，C均為系數;fcu，i為回歸函數的實測值為回歸函數的換算值。

圖1 回彈法線性函數曲線

圖2 回彈法拋物線函數曲線

2.4.2 測強曲線形式的建立

本文選取直線和拋物線兩種數學模型對試驗數據進行回歸分析，得到不同長徑比、不同摻量的預浸玄武巖纖維混凝土的回彈值與抗壓強度的測強曲線如圖1，圖2所示。

2.4.3 測強公式的修正

為了更準確的反映所測混凝土構件的真實強度，對上述所得公式進行修正。首先將試驗數據代入上面得到的回歸公式，求出相應的，然后根據實測fcu值與計算值進行比較確定修正系數η的值。

經計算，各公式的修正系數為:直線形式:η=0.85;拋物線形式:η =0.85。

修正后的測強公式為:

通過回歸分析可以發現，預浸玄武巖纖維混凝土回彈值與抗壓強度相關性較好。將通過本試驗數據建立的兩個擬合式進行比較分析，發現各公式的相關系數均較為理想而且平均相對誤差和相對標準差都滿足《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》中對專用測強曲線的要求。相比較而言，拋物線函數形式的相關性較好，但形式較為復雜。直線函數回歸形式的相關性也較為理想，且使用較為方便，建議優先選用。

3 結語

1)通過試驗數據分析發現，混凝土構件的回彈值與混凝土抗壓強度之間具有較好的相關性，這說明通過建立混凝土強度與回彈值之間的相關關系，從而評價混凝土強度是可行的。2)建立起來的兩種形式回彈測強曲線關系式均有較好的相關性，為方便工程使用，建議優先選用直線形式。3)文中建立的測強曲線適用于本實驗，如用于其他纖維混凝土需加以驗證確定是否可以使用。

[1]Jianxun Ma，Xuemei Qiu，Yuanlong Wang，et al.Experimental Research on the Fundamental Mechanical Properties of Presoaked Basalt Fiber Concrete[A].Proceedings of the 5th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering(CICE2010)Beijing China[C].2010:85-88.

[2]JGJ/T 23-2001，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].

[3]GB/T 50081-2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].

[4]GB/T 50107-2010，混凝土強度檢驗評定標準[S].