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      統(tǒng)一測強曲線的精度探討

      2020-08-09 03:52:58張賀東
      工程技術(shù)研究 2020年13期
      關(guān)鍵詞:技術(shù)規(guī)程測區(qū)碳化

      張賀東,胡 野

      (1.雨花臺區(qū)城市道路管理中心,江蘇 南京 210012;2.南京市建筑安裝工程質(zhì)量監(jiān)督站,江蘇 南京 210016)

      1 回彈法測強曲線的建立

      回彈法,即采用彈簧驅(qū)動重錘以一定的能量彈擊混凝土表面,測出重錘被反彈回來的距離,以此作為回彈值,并建立回彈值與混凝土強度關(guān)系的方程式,即測強曲線。因為此方法是以重錘彈擊混凝土表面,所以混凝土表面的硬度是重要影響因素。而混凝土表面的碳化會使得其表面硬度增大,由此測出的回彈值較高。因此,混凝土表面碳化情況也是混凝土測強曲線的重要參數(shù)。

      《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 23—2011)給出了泵送混凝土統(tǒng)一測強曲線,如下:

      式中:f為混凝土強度換算值,MPa;R為測區(qū)平均回彈值;dm為測區(qū)平均碳化深度值,mm。

      此方程是根據(jù)大量泵送混凝土試驗數(shù)據(jù),按照最小二乘法原理,通過回歸而得到的。其相對誤差值為±13.89%,相對標(biāo)準(zhǔn)差為17.24%,相關(guān)系數(shù)為0.878。

      《高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 294—2013)給出了高強混凝土統(tǒng)一測強曲線,如下:

      式中:f為混凝土強度換算值,MPa;R為測區(qū)平均回彈值。

      2 各地區(qū)測強曲線

      (1)江蘇省住建廳于2013年頒布了江蘇省《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(DGJ32/TJ 145—2012)。根據(jù)南京、無錫、徐州等地區(qū)近萬組試驗數(shù)據(jù),通過組合回歸、再次驗證的方式,給出了該地區(qū)測強曲線,如下:

      式中:f為混凝土強度換算值,MPa;R為測區(qū)平均回彈值;dm為測區(qū)平均碳化深度值,mm。

      其強度誤差值為±11.4%,相對標(biāo)準(zhǔn)差為13.9%。

      (2)重慶市采用4.5J的GH450型高強回彈儀,對大量的高強混凝土構(gòu)件(>C50)進行回彈,在不考慮碳化影響下,建立了重慶地區(qū)高強混凝土測強曲線。根據(jù)重慶市《高強混凝土抗壓強度檢測技術(shù)規(guī)程》(DBJ50/T-195—2014),其測強曲線如下:

      式中:f為混凝土強度換算值,MPa;R為測區(qū)平均回彈值。

      其相對標(biāo)準(zhǔn)差為13.1%。

      3 統(tǒng)一測強曲線和地方測強曲線的對比

      (1)<C60混凝土:設(shè)定平均回彈值為20、30、40和50,并隨機選取1.0~5.0碳化深度值,分別根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)的強度換算表,查表得出以下混凝土強度推定值,對比如表1所示。

      表1 國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)對比

      (2)C40~C80混凝土:設(shè)定平均回彈值為45、50、55、60和69,分別根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)的強度換算表,查表得出以下混凝土強度推定值,對比如表2所示。

      (3)上述對比數(shù)據(jù)表明,地方標(biāo)準(zhǔn)的測強曲線均比國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高,并且地方標(biāo)準(zhǔn)平均相對誤差和相對標(biāo)準(zhǔn)差比國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)小。特別在C45~C55區(qū)間,國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推定值比重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)低了近1個等級。

      4 目前急需解決的問題

      4.1 外加劑的影響

      相關(guān)試驗表明,膨脹劑的摻入使得混凝土的強度和回彈值都有所增大,原因應(yīng)該是混凝土內(nèi)部有大量空隙,而膨脹劑有效地填充了這些空隙,使得混凝土更加密實。通過試驗數(shù)據(jù)可知,當(dāng)膨脹劑的摻量控制在一個合理的范圍內(nèi)(<10%)時,混凝土的回彈法測強曲線基本是保持穩(wěn)定的。而有關(guān)文獻表明,對于摻入引氣性外加劑的混凝土,回彈法統(tǒng)一測強曲線不可用來推定混凝土強度,誤差較大,需要建立專用測強曲線或試驗修正后才能使用。其他外加劑對回彈法測強曲線影響不大。

      表2 國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)對比

      4.2 摻合料的影響

      粉煤灰摻量越高,早期強度降低越明顯,但后期強度增長較快。在粉煤灰摻量>40%時,混凝土密實度降低,混凝土的堿性降低,而且摻合料二次水化反應(yīng),使得混凝土中氫氧化鈣含量進一步降低,以上均會增加混凝土不同齡期的加速碳化深度。中建商品混凝土公司對20個工程進行摻合料與碳化值關(guān)系試驗,結(jié)果顯示:礦物摻合料占膠凝材料量的50%時,混凝土加速碳化值為無摻合料混凝土的3.5倍左右。對大摻合量混凝土來說,碳化深度與摻合料的摻合量成正比,基本為線性關(guān)系。

      根據(jù)統(tǒng)一測強曲線,在此舉例說明。假設(shè)2個C40的混凝土構(gòu)件,一個為無摻合料混凝土,另一個為50%礦物摻合料混凝土,相同養(yǎng)護條件下,回彈無摻合料混凝土?xí)r的碳化值為1.0mm,大摻量摻合料混凝土碳化值為3.5mm左右,如回彈值均為40,查表得出無摻合料混凝土推定值為42.5MPa,而大摻量摻合料混凝土推定值為38.5MPa。實際上,大摻量摻合料混凝土內(nèi)部強度比此推定值高不少。另外,雖然混凝土表面碳化引起回彈值提高,但大摻量摻合料混凝土中摻合料取代了水泥,引起水化反應(yīng)變慢,強度增長緩慢,而且總孔隙率隨著摻量增加而增加,對于混凝土表面,碳化引起毛細管填塞效應(yīng)不足以抵消孔隙率的增加。因此,大摻量摻合料混凝土表面硬度不會因碳化而提高或提高不明顯,也就是說在回彈值基本不變的情況下,用統(tǒng)一測強曲線根據(jù)碳化值去修正,就會造成推定值偏低。

      4.3 施工原因

      現(xiàn)階段,大量金屬模板的運用造成混凝土表面自由水不容易排出,脫模后形成大量小氣泡,表面密實度底?;貜棔r,獲得的回彈數(shù)值較低,而建立統(tǒng)一測強曲線的時候沒有考慮這一因素。

      養(yǎng)護不及時、不規(guī)范,導(dǎo)致混凝土表面早期失水,水化反應(yīng)不充分,密實度低,碳化增大。中建商品混凝土公司的試驗顯示:早期干燥養(yǎng)護混凝土的碳化值為早期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的2倍左右。也就是說,按統(tǒng)一測強曲線計算,養(yǎng)護不規(guī)范的混凝土因表面密實度低,碳化值大,回彈值小,推定值必然也小。參考上述例子,如標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護混凝土碳化值為1.0mm,養(yǎng)護不規(guī)范的碳化值為2.0mm左右,假設(shè)回彈值均為40,查表得出標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護混凝土推定值為42.5MPa,養(yǎng)護不規(guī)范混凝土推定值為40.8MPa。實際上因為表面密實度差,養(yǎng)護不規(guī)范的混凝土回彈值達不到40,最終推定值更低,但混凝土內(nèi)部實際強度不會由于表面的不密實、碳化大而有大的改變。

      4.4 統(tǒng)一測強曲線本身精準(zhǔn)度

      《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 23—2011)規(guī)程規(guī)定:統(tǒng)一測強曲線的平均相對誤差應(yīng)≤±15.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)≤±18.0%;地區(qū)測強曲線的平均相對誤差應(yīng)≤±14.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)≤±17.0%;專用測強曲線的平均相對誤差應(yīng)≤±12.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)≤±14.0%。而江蘇省的地區(qū)測強曲線的平均相對誤差為11.4%,相對標(biāo)準(zhǔn)差為13.9%。統(tǒng)一測強曲線的平均相對誤差和相對標(biāo)準(zhǔn)差有待提高。

      5 結(jié)論

      (1)目前,為適應(yīng)建筑市場要求,大量高性能混凝土被廣泛運用??陀^上,大批名目繁多的外加劑、大摻量摻合料普遍用于混凝土生產(chǎn)中,造成使用統(tǒng)一測強曲線的前提條件產(chǎn)生變化?;貜椃ㄊ且环N表面硬度法,引氣型外加劑導(dǎo)致混凝土表面硬度降低,對回彈值有顯著影響;大摻量摻合料使得統(tǒng)一測強曲線不能根據(jù)回彈值和碳化值準(zhǔn)確反映混凝土強度。南京地區(qū)商品混凝土生產(chǎn)大比例地摻合粉煤灰、礦渣等材料,摻合量基本上都超過30%,造成無論是低強度等級還是高強度等級混凝土,碳化值均較大。實際工作中,現(xiàn)場如不養(yǎng)護,28d碳化將達到6mm以上,即使正常澆水養(yǎng)護,豎向構(gòu)件也基本在2.0mm左右。因此,統(tǒng)一測強曲線急需根據(jù)當(dāng)今混凝土材料配比的變化進行整體的修訂。

      (2)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 23—2011)規(guī)程第6.1.2條要求:檢測單位宜按專用測強曲線、地區(qū)測強曲線、統(tǒng)一測強曲線的順序選用測強曲線。而南京地區(qū)的多數(shù)檢測中心(如南京市建筑安裝工程質(zhì)量檢測中心)均采用統(tǒng)一測強曲線,這就造成了大量的誤判案例。在實際工作中,對回彈法被判不合格的混凝土構(gòu)件進行取芯檢測,大多數(shù)能達到設(shè)計要求。

      (3)總之,回彈法作為一種快速、大批量檢測混凝土強度的方法,是有其優(yōu)勢的,但也要清楚地認(rèn)識到,由于其測強曲線的局限性,在實際使用時有一定的誤判概率,需要結(jié)合混凝土取芯進行修正。

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