公路工程超聲回彈綜合測強地區曲線試驗研究

王 慶，宋建學

(1.鄭州市公路工程質量監督站，河南鄭州450007;2.鄭州大學土木工程學院，河南鄭州450001)

隨著鄭州市公路基礎設施建設逐年增加，各參建單位施工工藝水平參差不齊，施工進度要求較高，工程容易出現質量問題。面對這種情況，超聲回彈綜合法測強作為一種方便、快捷、準確的檢測方法最適合當前的工程情況。但是，鄭州市公路系統目前并未建立自己的地區測強曲線。本文研究按照文獻[1]的要求，采用鄭州地區常用材料制作了不同強度等級、不同齡期的35組混凝土試件，在7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d進行了回彈超聲綜合檢測和抗壓強度檢測，并在此基礎上對采集的數據運用最小二乘法進行曲線擬合，得出鄭州地區公路工程混凝土超聲回彈綜合測強專用曲線，并且經過對比驗證，為鄭州地區公路工程測強提供參考。

1 試驗方法

1.1 曲線建立方法

首先按照文獻[2]的要求預制混凝土試塊，然后按照文獻[1]的要求在 7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d 和 365 d 分別對其進行回彈、聲速、抗壓強度fcu檢測，然后統計分析三者關系，建立如式(1)的函數即為超聲回彈綜合法測強曲線。

式中:A為常數項;B、C為回歸系數。

曲線在工程實際應用中，相應的回彈值R、聲速值v即為實測并按照規范修正后的值。

1.2 主要原材料技術指標及配合比

根據對近年來鄭州市公路系統常用混凝土原材料統計結果，本試驗采用的是使用率較高的原材料種類。

水泥采用新鄉孟電水泥廠生產的普通硅酸鹽P.O42.5、P.O52.5水泥;碎石產地賈峪，連續粒級4.75～26.5 mm;砂選擇信陽產中砂;外加劑選用鄭州建派FDN－G緩凝高效減水劑;粉煤灰選擇洛陽產粉煤灰。普通混凝土配合比和塌落度見表1。

1.3 試塊的制作和養護

試塊采用邊長150 mm的立方體試塊，根據鄭州地區常用混凝土等級實際情況，分別設定 C25、C30、C40、C50、C60五個等級的混凝土試塊。每一強度等級混凝土試塊各7組(一組為3塊)，同一強度等級的混凝土試塊在同一天完成。每組成型試件采用標準養護方法，表面進行覆蓋，以防止水分蒸發，并在20±5℃的條件下靜置1晝夜，然后拆模編號。

表1 普通混凝土配合比和塌落度

試件拆模后立即放入溫度為20±2℃，濕度為95%以上的標準養護室養護7 d，7 d后按“品”字型堆放在不受日曬雨淋處存放。

1.4 試驗過程

按照文獻[1]的要求，在齡期 7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d時分別進行超聲波檢測波速v，回彈檢測回彈值R和抗壓強度試驗抗壓強度值fcu的測定。

2 數據處理及回歸分析

2.1 原始數據處理

對不同混凝土強度、不同齡期的105塊試塊全部進行測試，每個試塊都取得了聲速值v，回彈值R和抗壓強度值fcu，經過計算整理得出各項指標平均值。

2.2 回歸方程的選擇

按照文獻[1]附錄A推薦方法，采用冪函數曲線方程式(1)進行多元回歸分析和誤差分析，得到普通非泵送混凝土強度曲線方程:

經過計算，本試驗建立的普通混凝土回歸方程相對誤差er=10.4%，滿足文獻[1]要求的14%以內，可以作為地區曲線投入實際應用。

3 建議曲線的驗證

3.1 試塊驗證試驗

按照文獻[1]要求，為了驗證本文所得測強曲線的適用性，在鄭州市花園口互通立交橋No.1標、南三環至機場高速互通立交橋 No.1標工地試驗室抽取了 C25、C30、C40、C50四個強度等級共48塊試塊，在齡期7 d、28 d分別進行超聲回彈綜合檢測和抗壓強度試驗，將測得的聲速值v和回彈值R代入本文建議方程計算抗壓強度推定值，并與試塊的抗壓強度實測值進行對比(見表2、表3)。結果表明，本文建立的地區測強曲線推算結果的相對誤差er分別是7.5%、6.9%，滿足文獻[1]規程要求(小于14%)。同時，利用全國曲線推算結果的相對誤差分別為9.5%、9.0%，與全國曲線相比，本文建立的地區測強曲線相對標準誤差要小得多，可作為鄭州地區公路工程超聲回彈綜合法測強法的地區經驗公式。

表2 花園口互通立交橋No.1標普通混凝土試塊對比試驗結果

表3 南三環至機場高速互通立交橋No.1標普通混凝土試塊對比試驗結果

3.2 現場鉆芯驗證

為了對比測強曲線對實體混凝土的檢驗結果，本文實驗地在滎陽新溝至潘窯、上街Y033北峽口至西澗溝、二七區大路西至代家門公路大修工程、新密Y005橋溝至竹竿園4條農村公路上，參照文獻[4]，隨機選取測區進行了超聲回彈綜合檢測，并在測區范圍內鉆取了12組直徑10 cm芯樣，進行了抗壓強度試驗。檢測結果計算得出相對誤差為12.6%(表4)，同樣滿足文獻[1]規程要求。需要說明的是，超聲回彈綜合法對構件強度的推定值理論上講是指具有95%保證率的一個強度值，就是說該構件的混凝土95%要在推定值之上;另外鉆芯法對構件的評定是以最小值為推定值的，所以兩種方法的推定值從原理上說不具有可比性，本文僅以此例作出參考性驗證。

4 結束語

本研究按照文獻[1]的要求，采用鄭州地區常用的材料制作了不同強度等級、不同齡期的105個混凝土試件，在7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d 進行了回彈超聲綜合檢測和抗壓強度檢測，并在此基礎上對采集的數據運用最小二乘法進行了曲線擬合，得出鄭州地區公路工程混凝土超聲回彈綜合測強專用曲線。隨后，本文通過在工地實際抽取C25、C30、C40、C50共16組混凝土試塊進行抗壓強度檢測，驗證了測強曲線的適用性。最后，本文在4條農村公路上隨機進行了回彈超聲綜合檢測混凝土強度與鉆心法檢測混凝土強度進行了對比，進一步驗證測強曲線對實體混凝土的適用性。

本試驗研究對象具有一定的特定性。因此，該曲線的使用應具有一定范圍，鄭州市公路工程項目常用的混凝土(C25－C60)可以使用它進行檢測。今后的工作中，將通過檢測積累大量的數據對曲線進行不斷的修正，盡量增強曲線的普遍性，使之更加準確。

表4 現場鉆芯法測強與綜合法地方曲線測強結果對比

[1]CECS02:2005超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程[S]

[2]JTG E30－2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程[S]

[3]JGJ/T23－2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S]

[4]JTG E60－2008公路路基路面現場測試規程[S]