基于立方體試件與實體芯樣試件的回彈法測強曲線研究

韓春雷，王大勇

（廊坊市陽光建設工程質量檢測有限公司，河北　廊坊　065000）

基于立方體試件與實體芯樣試件的回彈法測強曲線研究

韓春雷，王大勇

（廊坊市陽光建設工程質量檢測有限公司，河北廊坊065000）

本文通過對粉煤灰混凝土澆筑成型的模擬實體模型與相應的立方體試件進行回彈法測試，分別建立了以立方體試件抗壓強度、芯樣試件抗壓強度為因變量的回彈測強曲線，并對兩種測強曲線進行了對比分析，研究結果可供混凝土強度檢測參考。

混凝土強度；立方體試件；芯樣試件；回彈法；測強曲線

0　引言

在既有結構混凝土強度檢測中，回彈法以其簡單、快捷、操作方便等優點而得到廣泛的應用。

現有文獻建立的回彈法測強曲線以立方體試件或實體混凝土芯樣為研究對象，但對于二者間的區別與聯系未見研究。本文采用泵送粉煤灰混凝土澆筑成型大型結構實體模擬試件與標準立方體試件，通過研究齡期14～360d粉煤灰混凝土試件的回彈值、碳化深度值及相應試件混凝土抗壓強度等物理參數，采用最小二乘法回歸擬合，給出粉煤灰混凝土回彈法測強曲線，并對兩種測強曲線的換算結果進行比較與分析。

1　試驗設計

1.1混凝土原材料及配合比

試驗采用本地區常用原材料：42.5 級普通硅酸鹽水泥，Ⅱ 級粉煤灰，細骨料為保定河砂，中砂，粗骨料為卵石破碎的粒徑 5～25mm 碎石，ZG-C 型泵送減水劑，拌合用水為當地自來水。混凝土配合比設計 C20、C30、C40、C50 共四個強度等級。

1.2結構實體模型與標準立方體試件

委托生產質量穩定的大型商品混凝土公司提供試驗混凝土并泵送澆筑成型四個大型結構實體模型與150mm×150mm×150mm 標準立方體試件，見圖 1。混凝土結構實體模型澆筑成型并拆除模板后，按現行GB 50204—2011《混凝土結構工程施工質量驗收規范》養護14d 晝夜，后自然養護，裸置備用；標準立方體試件移至室外陰涼處品字型碼放備用。

圖1　大型結構實體模型

1.3測試方法

在齡期 14d、28d、60d、90d、180d、360d 時，從每強度等級試件中隨機抽取不少于 2 組立方體試件及在大型結構實體模型的混凝土墻體側面與現澆樓板底面進行回彈測試及碳化深度測量，并對應回彈測區鉆取直徑 100mm 的標準芯樣。對得到的同齡期混凝土試件在試驗壓力機下進行力學破型試驗。試驗用儀器設備均檢定有效。

2　試驗結果

2.1回彈法檢測混凝土澆筑側面測強曲線

2.1.1以立方體試件為研究對象的回彈法測強曲線

試驗取得 70 組有效數據，回歸用數學模型采用回彈規程推薦的復合冪指數模型，采用最小二乘法由 Excel 軟件回歸擬合，得到的回彈法測強曲線見式 1 與圖 2。

式（1）相關系數為 0.83，平均相對誤差為 ±10.2%，相對標準差為 13.2%，符合 JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》所要求的平均相對誤差不大于±12.0%，相對標準差 不大于 14.0% 的專用測強曲線的技術指標規定。

圖2　立方體試件強度與其側面回彈值的關系

由圖 2 可以看出，立方體試件抗壓強度與其側面回彈值具有良好的相關性；由式 1 可知，復合冪指數測強曲線中的碳化系數較小，對強度的影響程度較弱，故給出立方體試件抗壓強度及其相應澆筑側面回彈值的冪函數擬合曲線見式 2。

式（2）相關系數為 0.83，平均相對誤差 為 ±10.5%，相對標準差 為 13.4%，滿足專用回彈測強曲線的要求。由兩式統計指標比較可知，相關系數、平均相對誤差及相對標準差等基本相差不多。

2.1.2以結構墻體為研究對象的回彈法測強曲線

試驗取得 336 組有效數據，回歸用數學模型采用回彈規程推薦的復合冪指數模型，采用最小二乘法由 Excel 軟件回歸擬合，得到的回彈法測強曲線見式 3。

式（3）相關系數 為 0.85，平均相對誤差 為±8.2%，相對標準差為 10.5%，符合 JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》專用測強曲線技術指標的規定。

由式（1）可知，復合冪指數測強曲線中的碳化系數較小，對強度的影響程度較弱，故給出立方體試件抗壓強度及其相應澆筑側面回彈值的冪函數擬合曲線見式 4 與圖 3。

圖3　墻體芯樣抗壓強度及相應回彈值的關系

式（4）相關系數為 0.85，平均相對誤差為 ±8.2%，相對標準差為 10.5%，滿足專用回彈測強曲線的要求。由兩式統計指標比較可知，相關系數、平均相對差及相對標準差等相同。

2.1.3齡期對回彈值的影響

同齡期、同強度等級的墻體側面與立方體試件側面回彈值的比較見圖 4。由圖 4 可知，二者回彈值相差不多，墻體側面回彈值略高于立方體。

圖4　試驗墻體側面與立方體試件側面的回彈值比較

2.1.4擬合測強曲線換算結果的比較

以式（2）、（4）為例，對回彈法檢測粉煤灰混凝土澆筑側面測強曲線計算得到的混凝土換算強度的比較見圖 5。由圖 5 可知，相同回彈值，式（4）換算強度明顯高于式（2）測強曲線計算結果，原因為回彈測強曲線回歸擬合時，采用回彈值及碳化深度作為自變量，因變量分別采用立方體試件強度與墻體芯樣抗壓強度，由于芯樣強度高于立方體試件強度而致使曲線的換算結果表現出較大差別，從圖 5 上表現為以芯樣為因變量的回彈測強曲線顯著高于以立方體試件強度為應變量的回彈測強曲線。

圖5　回彈法檢測混凝土澆筑側面測強曲線比較

2.2回彈法檢測混凝土澆筑底面測強曲線

2.2.1以立方體試件為研究對象的回彈法測強曲線

試驗取得 60 組有效數據，采用最小二乘法由 Excel 軟件回歸擬合，得到的回彈法測強曲線見式 5 與圖 6。

式（5）相關系數為 0.77，平均相對誤差為 ±10.6%，相對標準差為 13.3%，均滿足地區測強曲線的要求。

圖6　立方體試件強度及其相應底面回彈值的關系

由圖 6 可以看出，立方體試件抗壓強度與其底面回彈值具有良好的相關性；由式 5 可知，復合冪指數測強曲線中的碳化深度變量對混凝土換算強度的影響程度較弱，故給出立方體試件抗壓強度及其相應澆筑底面回彈值的冪函數擬合曲線見式（6）。

式（6）相關系數為 0.76，平均相對誤差 為 ±10.5%，相對標準差為 13.8%，滿足專用回彈測強曲線的要求。由兩式統計指標比較可知，相關系數、誤差等指標相同。

2.2.2以結構現澆樓板為研究對象的回彈法測強曲線

試驗取得 182 組有效數據，回歸用數學模型采用回彈規程推薦的復合冪指數模型，采用最小二乘法由 Excel 軟件回歸擬合，得到的回彈法測強曲線見式（7）與圖 8。

式（7）相關系數為 0.80，平均相對誤差為 ±10.1%，相對標準差為 12.6%，均滿足地區測強曲線的要求。

圖7　現澆樓板芯樣強度及其相應底面回彈值的關系

由圖 7 可以看出，立方體試件抗壓強度與其底面回彈值具有良好的相關性；由式（7）可知，考慮混凝土碳化影響的復合冪指數測強曲線對混凝土換算強度的影響程度不大，故給出立方體試件抗壓強度及其相應澆筑底面回彈值的冪函數擬合曲線見式（8）。

式（8）相關系數為 0.80，平均相對誤差為 ±10.3%，相對標準差為 12.6%，滿足專用回彈測強曲線的要求。由兩式統計指標比較可知，相關系數與誤差等基本相同。

2.2.3現澆樓板底面與立方體試件底面回彈值的比較

同齡期、同強度等級的現澆樓板底面與立方體試件底面回彈值的比較見圖 8。由圖 8 可知，在齡期 180d～240d 范圍內，除 C50 等級混凝土外，常用 C20～C40 強度等級的現澆樓板底面與立方體試件底面回彈值數據基本相同，其他齡期回彈值存在較大差別。

圖8　現澆樓板底面與立方體試件底面回彈值的比較

2.2.4擬合回彈測強曲線間的比較

圖 9 為以式（6）、（8）為例，對其推定的混凝土換算強度進行比較。由圖 9 可知，相同回彈值，式（6）換算強度略高于式（8）測強曲線換算強度，但二者差值較小，實際結構混凝土強度檢測中，視具體情況選取適用測強曲線。

圖9　回彈法檢測混凝土澆筑底面測強曲線間的比較

3　結論

由于回彈測強曲線回歸時采用的的因變量不同，導致兩種曲線換算結果存在顯著差異，表現為采用回彈法水平向檢測混凝土澆筑側面時，以芯樣為因變量的回彈測強曲線換算結果顯著高于以立方體試件強度為應變量的回彈測強曲線換算結果；采用回彈法向上檢測混凝土澆筑底面時，兩類曲線的換算結果相差不大。因此實際工作中可根據具體情況，選擇合適的、合理的回彈法測強曲線。

［通訊地址］河北省廊坊市富康道 113 號廊坊市陽光建設工程質量檢測有限公司 （065000）

Based on the Standard Cube Specimens and structural entity cores to study on the detection strength curve of the rebound method

Han Chunlei, Wang Dayong
(Langfang Yangguang Construction Engineering Quality Supervision Co., Ltd., Langfang065000)

For the rebound method is tested by simulating the entity to the pouring of concrete with fly ash model and the corresponding cube specimens, to establish a separate cube compressive strength, the compressive strength of core sample for the dependent variable rebound curve, and two kinds of strength test curve are compared and analyzed. The research results can be used for detecting the strength of concrete reference.

concrete strength; cube specimens; core samples; rebound method; measuring curve

韓春雷（1970－），男，高級工程師，中國土木工程學會建設工程無損檢測技術專業委員會委員，常務副經理，現從事無損檢測技術研究與企業管理工作。