抵母河特大橋回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)的建立

陳 鵬

（貴州省交通建設(shè)咨詢(xún)監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽(yáng)550001）

0 引言

回彈法是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)應(yīng)用最為廣泛的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法。其具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便、測(cè)試快捷、對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)損傷的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出了混凝土強(qiáng)度-回彈值換算表，并由此得到全國(guó)通用的回彈法測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)[1]，但因受各地混凝土原材料、施工工藝以及環(huán)境條件不同等的影響，混凝土強(qiáng)度-回彈值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系應(yīng)用有所差異，回彈測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)的精度直接關(guān)系到混凝土強(qiáng)度推定值的可靠性。因此，規(guī)范建議通過(guò)試驗(yàn)建立適用于本地區(qū)、本項(xiàng)目的專(zhuān)用回彈法測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)[2]。本文通過(guò)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土試件的抗壓強(qiáng)度和回彈試驗(yàn)，建立了混凝土強(qiáng)度-回彈值的關(guān)系曲線(xiàn)，得出了畢都高速公路抵母河特大橋混凝土回彈法的專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)方程，為本項(xiàng)目混凝土構(gòu)造物的強(qiáng)度質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定提供可靠的推定依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 工程背景

抵母河特大橋?yàn)橹骺?38m 鋼桁梁懸索橋，位于杭瑞高速畢節(jié)至都格高速公路，距貴州省水城縣董地鄉(xiāng)東北約2km處，跨越抵母河峽谷。

1.2 試驗(yàn)原材料

以畢都高速公路工程抵母河特大橋所用工程材料為原材料，水泥為貴州水城瑞安水泥有限公司烏蒙山牌P.O42.5 水泥；外加劑采用北京科寧豐外加劑有限公司ADD—AS 聚羧酸高性能減水劑；粗骨料為貴州省水城抵母河塔區(qū)4.75～26.5mm連續(xù)級(jí)配碎石；細(xì)集料采用抵母河塔區(qū)料場(chǎng)山砂I 區(qū)，細(xì)度模數(shù)為3.1；水為抵母河水。

1.3 混凝土配合比

在回彈試驗(yàn)中，不同坍落度配合比對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響，試驗(yàn)所用混凝土的配合比如表1 所示。試驗(yàn)所用的混凝土回彈儀為溫州市開(kāi)測(cè)光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的WTC—H 型回彈儀，標(biāo)準(zhǔn)能量為2.207J。試驗(yàn)壓力機(jī)為無(wú)錫市路達(dá)公路儀器有限公司生產(chǎn)的TYE—2000 型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。

表1 混凝土各材料用量（單位：kg/m3）

2 試驗(yàn)過(guò)程

本次試驗(yàn)涉及到的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25、C30、C50。對(duì)比試驗(yàn)所用的強(qiáng)度等級(jí)也分別是C25、C30、C50，每個(gè)等級(jí)的混凝土試件為20個(gè)，混凝土試塊共計(jì)60個(gè)。

按照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23—2011）的要求進(jìn)行試驗(yàn)，過(guò)程如下：

（1） 將試件從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中取出，擦凈表面并保持表面干燥；

（2）為了能將試件固定，用壓力試驗(yàn)機(jī)按照抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中要求的加載速率連續(xù)均勻地加載至100kN后保持恒載；

（3）選擇兩個(gè)側(cè)面，每個(gè)側(cè)面取8個(gè)測(cè)點(diǎn)，在測(cè)區(qū)內(nèi)挑選無(wú)氣泡、無(wú)外露石子處為測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布于測(cè)區(qū)內(nèi)，同一測(cè)點(diǎn)只能回彈一次，記錄16 次回彈值。計(jì)算測(cè)區(qū)平均回彈值時(shí)，從該區(qū)的16 個(gè)回彈值中剔除3 個(gè)最大值和3 個(gè)最小值后，將剩余的10個(gè)回彈值按下式計(jì)算：

式中：Rm為測(cè)區(qū)平均回彈值，精確至0.1；Ri為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值。

記錄完回彈數(shù)據(jù)后，在100kN恒載下繼續(xù)按照抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)要求的加載速率繼續(xù)加載，直至試件破壞，記錄最終的壓力值，并計(jì)算混凝土試件的抗壓強(qiáng)度[3]。

3 混凝土抗壓強(qiáng)度與回彈值關(guān)系曲線(xiàn)的建立

根據(jù)試驗(yàn)及整理得到混凝土抗壓強(qiáng)度與平均回彈值，如表2所示。

表2 混凝土抗壓強(qiáng)度與平均回彈值

將混凝土的抗壓強(qiáng)度與回彈值進(jìn)行擬合，得到圖1。

圖1 混凝土抗壓強(qiáng)度與回彈值擬合曲線(xiàn)

按照最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)分析可得專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)公式：

式中：fcu為混凝土抗壓強(qiáng)度值；Rm為混凝土的平均回彈值。相關(guān)系數(shù)R2=0.8567，說(shuō)明混土試件抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu與平均回彈值Rm之間相關(guān)關(guān)系顯著。

根據(jù)《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23—2011）中，地區(qū)和專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)的制定方法的規(guī)定，專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)平均相對(duì)誤差δ不應(yīng)大于±12%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er不應(yīng)大于14%。按照如下公式計(jì)算出平均相對(duì)誤差和標(biāo)準(zhǔn)差：

式中：δ為回歸方程式的強(qiáng)度平均相對(duì)誤差（%），精確至0.1；er為回歸方程式的強(qiáng)度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（%），精確至0.1；fcu，i為第i個(gè)試塊抗壓試驗(yàn)得出的混凝土抗壓強(qiáng)度值（MPa），精確至0.1MPa；fcu，i中的i為同一試塊的平均回彈值Rm及平均碳化深度值dm按回歸方程式算出的混凝土的強(qiáng)度換算值（MPa），精確至0.1MPa；n為制定回歸方程式的試件數(shù)。計(jì)算得：δ=7.5%、er=8.2%，試驗(yàn)結(jié)果符合規(guī)范規(guī)定。

4 專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)的應(yīng)用與校核

隨機(jī)抽取試驗(yàn)室制做的15 個(gè)試件，采用同樣的方法進(jìn)行回彈和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。將各試件的平均回彈值分別代入本文建立的曲線(xiàn)公式fcu=和全國(guó)通用的回彈法測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)公式fcu=得出對(duì)應(yīng)的計(jì)算抗壓強(qiáng)度，并與該試件的抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值比較，對(duì)比結(jié)果如表3所示。

表3 專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)公式與全國(guó)通用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)公式試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)表

從表3中可以看出，采用專(zhuān)用回彈法測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)計(jì)算所得的抗壓強(qiáng)度值比采用全國(guó)通用回彈法測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)計(jì)算所得的抗壓強(qiáng)度值的平均相對(duì)誤差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差都小，更接近實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度值，說(shuō)明該專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)更能準(zhǔn)確地推定混凝土強(qiáng)度，檢測(cè)精度高且誤差小。回彈法可以作為本工程高性能混凝土強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定的推定依據(jù)，具有一定的可靠性和適應(yīng)性。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，本文建立的混凝土回彈法專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)回歸公式為：該曲線(xiàn)可作為抵母河特大橋混凝土強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定的推定依據(jù)，也為相關(guān)的課題研究提供了參考數(shù)據(jù)。但應(yīng)注意該曲線(xiàn)建立時(shí)未考慮碳化深度，使用時(shí)應(yīng)該注意其適用范圍。

[1] JGJ/T 23—2011，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.CECS02—2005 超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[M]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.