陳 黎

(遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義 563000)

1 研究背景和意義

混凝土是一種由非勻質(zhì)性材料組成的多相復(fù)合體系，很大程度上受到原材料質(zhì)量的偏差、配合比、振搗生產(chǎn)工藝以及養(yǎng)護(hù)條件等因素影響，使得對(duì)質(zhì)量控制變得更加復(fù)雜?；炷翉?qiáng)度作為混凝土質(zhì)量控制中考核的關(guān)鍵因素之一，同時(shí)也是設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工以及施工驗(yàn)收的重要依據(jù)，無論對(duì)新建建筑進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收還是對(duì)既有建筑評(píng)定與改造，都會(huì)涉及到混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)定問題，因此準(zhǔn)確地評(píng)定建設(shè)工程中混凝土構(gòu)件強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)安全使用有著深遠(yuǎn)的意義。

工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定時(shí)，無損檢測(cè)技術(shù)具有現(xiàn)場(chǎng)操作性強(qiáng)、實(shí)用性高、快速性等特點(diǎn)，其中回彈法被認(rèn)為是混凝土無損檢測(cè)技術(shù)中的基本方法之一[1]，也被認(rèn)為是現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)混凝土檢測(cè)的常用方法。同時(shí)也得到了業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可和研究，隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的逐步發(fā)展，各地區(qū)生產(chǎn)環(huán)境及工藝水平的差距，區(qū)域特點(diǎn)比較明顯，國(guó)家統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線對(duì)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的適用性降低，需要更加深入研究回彈法以便適應(yīng)新形勢(shì)下的混凝土質(zhì)量控制工作[2]，JGJ/T23—2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，“在全國(guó)工程中適用回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，各地區(qū)使用統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線外，也可以根據(jù)各地的氣候和原材料特點(diǎn)，因地制宜的制定及采用地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線?！币虼?，制定區(qū)域內(nèi)骨料加工拌制的混凝土回彈法測(cè)強(qiáng)曲線，用于工程質(zhì)量無損檢測(cè)，更符合工程實(shí)際，有利于提高實(shí)體質(zhì)量評(píng)定，對(duì)提高回彈法測(cè)強(qiáng)的檢測(cè)精度和準(zhǔn)確性具有重要的意義[3]。

2 研究范圍和目標(biāo)

文章以石灰?guī)r骨料加工拌制不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土為研究對(duì)象，通過混凝土試件，進(jìn)行回彈檢測(cè)、聲波測(cè)試、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，從而建立混凝土專用測(cè)強(qiáng)曲線[4]，對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行換算，通過C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40不同等級(jí)混凝土試塊，分別測(cè)試回彈強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)， 采用最小二乘法原理按回歸方程計(jì)算Rm—fcu的關(guān)系，專用測(cè)強(qiáng)曲線平均相對(duì)誤差(δ)不應(yīng)大于±12.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(er)不應(yīng)大于±14.0%。

3 測(cè)強(qiáng)曲線的建立

選取不同強(qiáng)度等級(jí)的石灰?guī)r骨料混凝土試塊(齡期28d)進(jìn)行回彈強(qiáng)度測(cè)試和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，見表1。

按照規(guī)范中回彈值測(cè)定的操作方法，不考慮碳化深度，試件取兩個(gè)相對(duì)面測(cè)得16個(gè)回彈值，從所得的16個(gè)回彈值中，減去3個(gè)最大值和3個(gè)最小值，然后將剩余的10個(gè)回彈值按下列公式計(jì)算：

(1)

式中，Rm—試件測(cè)區(qū)平均回彈值，精確至0.1；Ri—試件第i點(diǎn)的回彈值。

同時(shí)依據(jù)JGJ/T 23—2011對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行換算。將試塊加荷直至破壞，記錄壓力值并計(jì)算試塊的抗壓強(qiáng)度值fcu(見表2—8)。

表1 混凝土試驗(yàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表2 部分C10試塊測(cè)試回彈值及抗壓強(qiáng)度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表3 部分 C15試塊測(cè)試回彈值及抗壓強(qiáng)度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表4 部分C20試塊測(cè)試回彈值及抗壓強(qiáng)度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表5 部分 C25試塊測(cè)試回彈值及抗壓強(qiáng)度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表6 部分C30試塊測(cè)試回彈值及抗壓強(qiáng)度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表7 部分C35試塊測(cè)試回彈值及抗壓強(qiáng)度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表8 部分C40試塊測(cè)試回彈值及抗壓強(qiáng)度結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

將混凝土的抗壓強(qiáng)度與回彈值進(jìn)行擬合如圖1所示。

圖1 混凝土的抗壓強(qiáng)度與回彈值進(jìn)行擬合

按最小二乘法對(duì)前述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到本區(qū)域?qū)Ｓ脺y(cè)強(qiáng)曲線公式：

(2)

相關(guān)系數(shù)R2=0.8602說明fcu、Rm兩者之間相關(guān)關(guān)系顯著。同時(shí)按下列公式計(jì)算出

(3)

(4)

平均相對(duì)誤差б為5.5%≤12%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er為9.4%≤14%，曲線的平均相對(duì)誤差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均滿足JGJ/T 23—2011的要求，可以作為專用測(cè)強(qiáng)曲線。[5]

同時(shí)根據(jù)JGJ/T 23—2011和DBJ 52/T017—2014《回彈法檢測(cè)山砂混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》得到強(qiáng)度換算值，按上述方法分別得出混凝土測(cè)強(qiáng)曲線回歸方程式為y=0.034488x1.94和y=0.015833x2.1893，通過對(duì)上述三種方式得到的混凝土測(cè)強(qiáng)曲線回歸方程式進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖2所示，當(dāng)回彈值小于30時(shí)，三種方式得到混凝土推定值相差較小，曲線相互靠近；當(dāng)回彈值為25～30區(qū)間時(shí)，三種方式得到混凝土推定值最為接近，曲線近于重合；當(dāng)回彈值大于30時(shí)，三種方式得到混凝土推定值相差較大，且回彈值越大，差值越大，曲線逐漸偏離[6]。

4 工程實(shí)例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本課題回歸分析獲得的區(qū)域石灰?guī)r混凝土專用曲線的準(zhǔn)確度和適用性，同時(shí)結(jié)合圖2中三種方法最為接近的強(qiáng)度區(qū)間，進(jìn)行了工程現(xiàn)場(chǎng)的C30混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的回彈法及鉆芯法的檢測(cè)試驗(yàn)[7]，并利用專用測(cè)強(qiáng)曲線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)獲得的混凝土構(gòu)件的回彈值進(jìn)行強(qiáng)度換算，再對(duì)比鉆芯法獲取的混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度值進(jìn)行驗(yàn)證。[8]

圖2 混凝土測(cè)強(qiáng)曲線回歸對(duì)比

由于本專用曲線在制作的過程中未考慮碳化深度的影響，因此，在工程實(shí)例驗(yàn)證過程中，均選取了齡期較低無碳化的混凝土構(gòu)件[9]。

利用回彈法得到本地某水庫(kù)工程消力池側(cè)墻20個(gè)測(cè)區(qū)混凝土回彈值，分別換算出混凝土抗壓強(qiáng)度推定值；選取上述測(cè)區(qū)中的6個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行鉆芯，并進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)試，見表9。

通過對(duì)上述三種回彈法得到的凝土抗壓強(qiáng)度推定值和鉆芯法抗壓強(qiáng)度值進(jìn)行對(duì)比分析，見表10,其中DBJ 52/T017—2014、JGJ/T 23—2011和專用測(cè)強(qiáng)曲線得出的強(qiáng)度推定值誤差率分別為6.91%～16.74%、-0.75%～6.43%、0.10%～7.56%之間，平均絕對(duì)誤差率分別為13.16%、4.02%、3.21%。因此，DBJ 52/T017—2014測(cè)強(qiáng)曲線回歸方程換算出混凝土抗壓強(qiáng)度推定值誤差相對(duì)最大[10- 11]； JGJ/T 23—2011居中；專用測(cè)強(qiáng)曲線回歸方程換算出混凝土抗壓強(qiáng)度推定值誤差相對(duì)最??；當(dāng)Rm為30.6、33.8和35.6時(shí)，抗壓強(qiáng)度推定值誤差僅為0.10%、2.31%和0.48%，基本接近芯樣抗壓強(qiáng)度值，準(zhǔn)確度達(dá)到最高。[12]說明使用該專用測(cè)強(qiáng)曲線所得的抗壓強(qiáng)度更接近實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度值，可作為該區(qū)域混凝土強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定的推定依據(jù)[13]。

表9 芯樣強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果表

表10 專用測(cè)強(qiáng)曲線與規(guī)范換算值對(duì)比表

5 結(jié)語(yǔ)

文章通過試驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析建立了本區(qū)域內(nèi)的石灰石混凝土測(cè)強(qiáng)專用曲線，并以其換算值與規(guī)范換算值、實(shí)測(cè)強(qiáng)度值進(jìn)行對(duì)比[14]。該曲線可作為區(qū)域混凝土強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定的推定依據(jù)，且誤差相對(duì)最小。為本區(qū)域回彈法測(cè)強(qiáng)檢測(cè)精度的進(jìn)一步提高提供了參考數(shù)據(jù)。但文章所研究試件使用的混凝土材料種類、樣本數(shù)量及工藝特性還存在一定的局限性，同時(shí)該曲線在建立時(shí)未考慮碳化深度，故該曲線對(duì)于新建工程適用性相對(duì)較高[15]。