回彈法在蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件早期強(qiáng)度中的試驗(yàn)研究

劉 嘉

上海浦公檢測(cè)技術(shù)股份有限公司

1 前言

近年來，國(guó)家在工程建設(shè)領(lǐng)域大力推廣裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件的使用，預(yù)制構(gòu)件廠的產(chǎn)量也隨之增長(zhǎng)。在混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)中，由于組合鋼模具的成本較高，生產(chǎn)企業(yè)難以大量持有，從而提高混凝土的早期強(qiáng)度、將混凝土預(yù)制構(gòu)件的拆模時(shí)間提前、加快模具的周轉(zhuǎn)速率、降低模具的分?jǐn)偝杀境蔀楹芏囝A(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)提高效益的關(guān)鍵[1]。蒸養(yǎng)作為一種可以快速提高混凝土早期強(qiáng)度的方法得到了廣泛的應(yīng)用。作為早期強(qiáng)度的檢驗(yàn)方法，鉆芯檢測(cè)法對(duì)于混凝土預(yù)制構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生破壞，影響其結(jié)構(gòu)安全，并會(huì)造成資源浪費(fèi)；回彈法因其方法簡(jiǎn)便快速且不破壞構(gòu)件的特點(diǎn)更適用于混凝土預(yù)制構(gòu)件早期強(qiáng)度的檢驗(yàn)。本文通過試驗(yàn)研究了回彈法在蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件早期強(qiáng)度中的應(yīng)用。

2 準(zhǔn)備階段

2.1 原材料

為保證此次試驗(yàn)的代表性，本次試驗(yàn)所使用的混凝土原材料均為預(yù)制構(gòu)件廠日常生產(chǎn)所采用的品種和廠家，具體的原材料信息為：水泥強(qiáng)度等級(jí)為P.Ⅱ52.5，品牌：銅陵海螺；礦粉等級(jí)為S95，品牌：寶田；黃砂為中砂，細(xì)度模數(shù)2.3，產(chǎn)地：安徽蕪湖；碎石級(jí)配為5mm～25mm，產(chǎn)地：安徽南陵；外加劑品種為：高效聚羧酸減水劑，型號(hào)為L(zhǎng)WC-A30，廠家：江蘇力威馳：拌和用水為自來水。

2.2 配合比

本次試驗(yàn)選用預(yù)制構(gòu)件廠日常生產(chǎn)常用于蒸養(yǎng)的兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)（C30和C35）作為試驗(yàn)用配合比，設(shè)計(jì)坍落度為100±30mm，具體的配比用量見表1。

表1 配合比設(shè)計(jì)用量

2.3 試驗(yàn)設(shè)備

采用舟山市博遠(yuǎn)科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為BY2002HT 的數(shù)顯回彈儀，回彈儀在使用前需在洛氏硬度為HRC60±2 的鋼砧上進(jìn)行率定，率定值在80±2 范圍內(nèi)；使用無錫東儀制造科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為DY-3008DFX、精確度為1級(jí)的全自動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)；60個(gè)的150mm×150mm×150mm試模及坍落度桶、搗棒等。

并在試驗(yàn)前確定所有的設(shè)備在檢定有效期內(nèi)且功能正常，可以使用。

3 試驗(yàn)階段

3.1 蒸汽養(yǎng)護(hù)條件

本次試驗(yàn)采用的蒸養(yǎng)條件和預(yù)制構(gòu)件廠日常生產(chǎn)中所設(shè)置的過程保持一致：設(shè)置升溫速度為12℃/h，恒溫溫度為50℃，恒溫時(shí)間為5h，降溫速度為8℃/h。蒸養(yǎng)的溫度設(shè)置及過程符合DGJ 08—2069—2016《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件制作與質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)程》中對(duì)于蒸汽養(yǎng)護(hù)的要求。

3.2 試塊制作

試驗(yàn)過程嚴(yán)格按照日產(chǎn)生產(chǎn)的順序進(jìn)行，并提前完成模具的拼裝和鋼筋的綁扎，將準(zhǔn)備好的試模提前清理干凈刷好脫模劑。試塊的制作應(yīng)與構(gòu)件的生產(chǎn)同步進(jìn)行，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和和易性，保持試驗(yàn)過程中混凝土的穩(wěn)定性。開始制作試塊，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)坍落度為100mm，使用流水線自帶的振動(dòng)功能振搗成型，試塊制作完成后應(yīng)將成型面抹平并與構(gòu)件放置在一起進(jìn)入流水線下一道工序。

本次試驗(yàn)每一種配合比制作的試塊數(shù)量為30塊，共制作60個(gè)試塊，同一配合比的試塊應(yīng)一次性完成。

3.3 回彈強(qiáng)度檢測(cè)

試塊制作結(jié)束后，流水線先進(jìn)入預(yù)養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)4小時(shí)，然后進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯開始蒸汽養(yǎng)護(hù)。按照2.1 中蒸養(yǎng)過程結(jié)束后將試塊取出，拆模，搬至試驗(yàn)間。試驗(yàn)前將試塊表面清理干凈，將澆筑面向上放置在壓力試驗(yàn)機(jī)中心，操作壓力試驗(yàn)機(jī)設(shè)置60kN的數(shù)值，使其將試塊夾緊，準(zhǔn)備進(jìn)行回彈。

本次試驗(yàn)中采用上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DG/T J08—2020—2007《結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》中回彈法的要求進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)過程中結(jié)合本次試驗(yàn)的特點(diǎn)對(duì)于具體操作的過程進(jìn)行了必要的改進(jìn)。回彈測(cè)區(qū)的布置：選擇試塊相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)面，每個(gè)面使用黑色記號(hào)筆畫出對(duì)角線，分割出的四個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)測(cè)區(qū)。測(cè)試角度的選擇：預(yù)制構(gòu)件因其吊裝、堆放及運(yùn)輸?shù)奶厥庑砸话愣疾扇〉氖撬浇嵌然貜棧@樣不僅檢驗(yàn)方便，而且后期數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算中不需要考角度修正的影響。所以本次試驗(yàn)中為了保持與實(shí)際操作中的一致性也宜采用水平角度回彈。

使用回彈儀，按照布置好的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行回彈，每個(gè)測(cè)點(diǎn)回彈一次且間距須不小于30mm，回彈過程中試塊不應(yīng)有移動(dòng)（如有氣孔應(yīng)避開），每個(gè)試塊對(duì)應(yīng)的兩面共回彈16個(gè)點(diǎn)為一組，回彈過程中需要兩人配合完成，一人回彈操作，一人記錄數(shù)據(jù)。

3.4 試塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

回彈完成后操作壓力機(jī)卸荷，將試塊取出，操作壓力機(jī)，按照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的加荷速度的要求（每秒鐘0.3MPa～0.5MPa）進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果fcu（MPa）。

將所有的試塊均按照以上的方法分別進(jìn)行處理并將數(shù)據(jù)整理、記錄。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 回彈結(jié)果的處理

回彈代表值R的計(jì)算：將每組記錄的16 個(gè)回彈值去掉3 個(gè)較大值和3個(gè)較小值，取剩余10個(gè)有效值的算數(shù)平均值；碳化深度值dm：因試塊成型及養(yǎng)護(hù)的時(shí)間較短，混凝土沒有產(chǎn)生碳化反應(yīng)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證應(yīng)取0。本次試驗(yàn)中強(qiáng)度的換算值選用地方標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)強(qiáng)曲線計(jì)算公式，分別計(jì)算出每一個(gè)試塊的強(qiáng)度換算值。

表2 回彈代表值（R）-強(qiáng)度換算值（fcuc，MPa）-試塊抗壓強(qiáng)度值（fcu，MPa）對(duì)照表

將得到的回彈代表值（R）、試塊抗壓強(qiáng)度值（fcu）和強(qiáng)度換算值（fcuc）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，制成表格進(jìn)行比對(duì)（見表2）。

通過圖表中統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以看出，使用回彈法計(jì)算混凝土預(yù)制構(gòu)件的實(shí)體強(qiáng)度時(shí)用地方標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)強(qiáng)曲線公式計(jì)算出的強(qiáng)度換算值明顯較同條件蒸養(yǎng)試塊的抗壓強(qiáng)度值有著比較大的差距，其中大部分試塊的強(qiáng)度換算值甚至沒有達(dá)到DGJ 08—2069—2016《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件制作與質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)程》中對(duì)于混凝土預(yù)制構(gòu)件起吊強(qiáng)度（15MPa）的要求強(qiáng)度。

分析其主要的原因?yàn)檎羝B(yǎng)護(hù)提高了混凝土的初終凝速度，加快了水泥的水化的進(jìn)程，使其強(qiáng)度的增長(zhǎng)加快，從而使得混凝土的早期強(qiáng)度有了非常明顯的提高，而這樣的提高已不再適用于地方標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)強(qiáng)曲線公式制定時(shí)的條件。

4.2 回歸分析

通過對(duì)比本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出，回彈強(qiáng)度的代表值與試塊的強(qiáng)度值之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性。為了使用的方便，擬采用回歸分析的方法來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而得出經(jīng)驗(yàn)公式。

將本次試驗(yàn)中得到的回彈強(qiáng)度代表值（R）和試塊強(qiáng)度值（fcu）進(jìn)行回歸分析，得出公式：

回歸分析曲線見圖1。

圖1

5 結(jié)果驗(yàn)證

在生產(chǎn)中選擇C30 和C35 兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)各6 個(gè)蒸養(yǎng)構(gòu)件進(jìn)行回彈檢測(cè)，將獲取的回彈值分別使用地標(biāo)曲線公式和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。回彈完成后對(duì)構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取芯，將芯樣進(jìn)行試壓。通過計(jì)算可以得出，使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的強(qiáng)度平均相對(duì)誤差為2.20%相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為2.47%；使用地標(biāo)曲線公式計(jì)算的強(qiáng)度平均相對(duì)誤差為42.2%相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為44.9%。通過對(duì)比可以看出，使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出的強(qiáng)度精確度較高，可以比較合理的反應(yīng)蒸養(yǎng)條件下預(yù)制構(gòu)件的早期強(qiáng)度。

表3 回彈值、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算值（MPa）和地標(biāo)計(jì)算值（MPa）的比較表

6 結(jié)論

在預(yù)制構(gòu)件廠實(shí)際的生產(chǎn)過程中，每天的構(gòu)件產(chǎn)量較大，批次較多。本次試驗(yàn)主要的目的就是要找到一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，可以快速的通過使用回彈法檢測(cè)出的代來表值推定蒸養(yǎng)條件下混凝土預(yù)制構(gòu)件實(shí)際的強(qiáng)度值，從而判斷構(gòu)件是否可以進(jìn)入脫模起吊的工序，從而提高生產(chǎn)效率。

通過大量的試驗(yàn)研究了回彈法在蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件早起強(qiáng)度檢驗(yàn)中的應(yīng)用，通過對(duì)比回彈強(qiáng)度代表值、地標(biāo)曲線強(qiáng)度換算值和試塊抗壓強(qiáng)度值，應(yīng)用回歸分析法得出了經(jīng)驗(yàn)公式，即Fcu=1.01R-5.53。使用取芯驗(yàn)證的方法證明所得的經(jīng)驗(yàn)公式比較準(zhǔn)確、可靠，可以用于蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件早期強(qiáng)度的檢驗(yàn)。