袁 斌 汪遠(yuǎn)波（安徽省公路工程檢測(cè)中心，安徽 合肥230022）

1 背景及意義

混凝土的強(qiáng)度就是指混凝土抵抗破壞的能力，其值為在一定的受力狀態(tài)和工作條件下，混凝土所能承受的最大應(yīng)力，通常采用規(guī)定的條件制作養(yǎng)護(hù)的試塊，并按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)獲得混凝土強(qiáng)度，但是對(duì)于已經(jīng)投入使用的結(jié)構(gòu)物，無(wú)法采用試塊試驗(yàn)獲得混凝土強(qiáng)度，要反映結(jié)構(gòu)混凝土的真實(shí)質(zhì)量，就必須對(duì)結(jié)構(gòu)鉆取芯樣或采用非破損的檢驗(yàn)方法來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行檢測(cè)。相比取芯樣方法，無(wú)損檢測(cè)方法具有快速、簡(jiǎn)便、基本無(wú)損傷等特點(diǎn)，被廣大檢測(cè)部門(mén)采用[1]?；炷翢o(wú)損檢測(cè)技術(shù)就是以某些物理量與混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度之間的相關(guān)性為基本依據(jù)，在不破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用聲、光、熱、電、磁和射線等方法，在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)的前提下，按相關(guān)關(guān)系推算出混凝土的特征強(qiáng)度、缺陷等的測(cè)試技術(shù)。

混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)基礎(chǔ)為測(cè)強(qiáng)曲線，目前我國(guó)全國(guó)及部分省市建立測(cè)強(qiáng)曲線，如中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)編制的《超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》。但由于我國(guó)地域遼闊，氣候懸殊，混凝土材料品種繁多，工程分散，施工條件和水平不一，組成混凝土的原材料性質(zhì)各地差異很大，即使是在同一省市混凝土原材料性質(zhì)差異也是顯著的。因此，目前檢測(cè)常用的國(guó)家統(tǒng)一制訂的測(cè)強(qiáng)曲線的精度顯然不如地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線和專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線高，在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)計(jì)算中，若不分地區(qū)采用同一公式，顯然是不太合適的。另外，據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)制訂的回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度統(tǒng)一曲線采用了全國(guó)12 個(gè)省、市、區(qū)共2000 余組基本數(shù)據(jù)，但只有一半的數(shù)據(jù)誤差在40%以內(nèi)。因此，要提高混凝土無(wú)損測(cè)強(qiáng)的精度，必須建立適應(yīng)本地區(qū)的混凝土測(cè)強(qiáng)曲線。

目前我國(guó)常用的混凝土無(wú)損測(cè)強(qiáng)技術(shù)通常采用回彈儀、超聲儀以及超聲儀和回彈儀聯(lián)合測(cè)試，依據(jù)的測(cè)強(qiáng)曲線分別稱(chēng)為回彈測(cè)強(qiáng)曲線、超聲曲線和超聲回彈曲線，本研究就是立足安徽省公路工程特點(diǎn)，結(jié)合安徽實(shí)際情況，研究安徽省公路工程的回彈測(cè)強(qiáng)曲線和超聲回彈測(cè)強(qiáng)曲線，以獲得精度較高、適用性較廣的安徽省公路工程測(cè)強(qiáng)曲線。

2 影響因素分析

超聲回彈綜合法影響因素，從國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果綜合分析可知，回彈法、超聲回彈綜合法測(cè)試混凝土強(qiáng)度，原材料、成型工藝影響程度較小。配合比對(duì)超聲回彈測(cè)強(qiáng)兩種方法有一定的影響，目前對(duì)此影響機(jī)理仍在繼續(xù)研究。對(duì)于養(yǎng)護(hù)方法、齡期、碳化深度、含水率、測(cè)試面、鋼筋等因素，對(duì)回彈法、超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)都有影響[2]，其中粗骨料、養(yǎng)護(hù)方法影響較為顯著[3]，對(duì)于回彈法，碳化深度的影響往往表現(xiàn)為齡期的影響。

根據(jù)公路建設(shè)的實(shí)際需要，結(jié)合自身工作的特點(diǎn)，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)測(cè)強(qiáng)曲線精度不高的問(wèn)題，開(kāi)展了“安徽省公路工程超聲回彈測(cè)強(qiáng)曲線研究”。研究課題結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果，對(duì)回彈法、超聲回彈法測(cè)強(qiáng)影響因素的綜合分析，研究課題所考慮的因素及強(qiáng)度等級(jí)見(jiàn)表1。

表1 回彈法、超聲回彈法試塊制作技術(shù)要求

試件制作之前，對(duì)使用的混凝土原材料的種類(lèi)、規(guī)格、產(chǎn)地及質(zhì)量情況進(jìn)行了調(diào)查分析，對(duì)原材料的性能進(jìn)行了檢驗(yàn)，符合規(guī)范要求原材料，方可用于制作試件。江南片區(qū)的水泥一般采用寧國(guó)水泥廠產(chǎn)的“海螺”水泥，江淮片區(qū)采用巢湖水泥廠產(chǎn)的“東關(guān)”牌水泥，淮北片區(qū)采用徐州水泥廠生產(chǎn)的水泥。試驗(yàn)采用的水泥為普通硅酸鹽水泥。制作試件的骨料采用連續(xù)級(jí)配。養(yǎng)護(hù)方式脫模后先灑水保濕養(yǎng)護(hù)7 天，再轉(zhuǎn)到自然條件下養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期。

混凝土試塊的強(qiáng)度等級(jí)分C15、C20、C30、C40、C50 五種[4]。每種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土采用了最佳配合比或常用配合比進(jìn)行配制。為了保證每次測(cè)試冗余，每次測(cè)試試塊數(shù)為7 塊。由于C50 混凝土不采用減水劑進(jìn)行配制比較困難，一般工程中均采用添加減水劑進(jìn)行配制，有的工程C40 也采用添加減水劑，根據(jù)研究結(jié)果實(shí)用性考慮，每個(gè)片區(qū)C40、C50 均應(yīng)進(jìn)行添加減水劑和不加減水劑進(jìn)行試驗(yàn)。因此3 個(gè)片區(qū)在C50 強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行添加減水劑和不加減水劑的對(duì)比研究，則每個(gè)片區(qū)的混凝土試件的數(shù)量為6×7×7=294塊，C15-C40 每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)為49 塊，C50 強(qiáng)度等級(jí)為98 塊。

安徽省江南、江淮、淮北三片區(qū)使用的超聲儀和回彈儀為統(tǒng)一型號(hào)，統(tǒng)一進(jìn)行了標(biāo)定，并規(guī)范統(tǒng)一了使用方法，儀器的各項(xiàng)性能符合有關(guān)要求。試驗(yàn)中的所有的強(qiáng)度等級(jí)混凝土均采用中型回彈儀進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于低強(qiáng)度和高強(qiáng)度對(duì)回彈儀測(cè)試方法精度影響單獨(dú)作了子題研究。

研究共進(jìn)行了3 個(gè)片區(qū)的5 個(gè)強(qiáng)度等級(jí)7 個(gè)齡期的混凝土回彈、超聲特征，通過(guò)測(cè)取不同強(qiáng)度等級(jí)、不同齡期的混凝土強(qiáng)度，建立安徽省回彈測(cè)強(qiáng)和超聲回彈測(cè)強(qiáng)曲線。

3 結(jié)論

通過(guò)研究建立安徽省公路工程混凝土回彈測(cè)強(qiáng)曲線及超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)曲線，具體曲線分別為：

通過(guò)研究，得到以下主要結(jié)論：

1）回彈值、超聲聲速與抗壓強(qiáng)度相關(guān)性較好，獲得的試件回彈值、超聲聲速、抗壓強(qiáng)度值的范圍3 個(gè)片區(qū)基本相同，其中淮北地區(qū)的超聲聲速值的標(biāo)準(zhǔn)差較江淮片區(qū)和江南片區(qū)大；江淮片區(qū)的抗壓強(qiáng)度值的標(biāo)準(zhǔn)差較另外兩個(gè)地區(qū)大一些。

2）超聲、回彈、抗壓強(qiáng)度間因素分析表明，強(qiáng)度等級(jí)及齡期對(duì)回彈值、抗壓強(qiáng)度值具有顯著影響，但對(duì)于超聲聲速，強(qiáng)度等級(jí)及齡期影響不顯著。

3）回彈曲線、超聲回彈曲線平均相對(duì)誤差分別為11.67%、11.68%；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為13.60%、13.75%，非常接近；均遠(yuǎn)低于國(guó)家曲線誤差水平，同時(shí)滿足地區(qū)回彈曲線平均相對(duì)誤差不小于14.0%、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不大于17.0%[5]，超聲回彈曲線相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不大于14.0%的要求。

4）不摻加外加劑的混凝土的回彈和超聲與強(qiáng)度關(guān)系較摻加外加劑的相關(guān)性顯著。隨著強(qiáng)度等級(jí)提高，則相關(guān)性也隨之降低，回歸精度下降。采用超聲和回彈兩個(gè)因素，則不同齡期及不同強(qiáng)度等級(jí)間均與強(qiáng)度表現(xiàn)出較好相關(guān)性。

5）不同齡期間的回彈與強(qiáng)度間相關(guān)性較為顯著，但是超聲與強(qiáng)度相關(guān)性不是顯著。隨著齡期增長(zhǎng)，則相關(guān)性也隨之降低，回歸精度下降。采用超聲和回彈兩個(gè)因素，則不同齡期及不同強(qiáng)度等級(jí)間均與強(qiáng)度表現(xiàn)出較好相關(guān)性。

6）通過(guò)不同測(cè)試面的回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，側(cè)面回彈與底面回彈、頂面回彈之間具有較好的相關(guān)關(guān)系；通過(guò)測(cè)量碳化深度，進(jìn)行碳化深度的因素影響分析，并建立了考慮碳化深度的線性模型和二元冪指數(shù)復(fù)合模型。

4 拓展深化建議

雖然安徽省公路工程檢測(cè)超聲回彈曲線研究達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，能夠很好地服務(wù)于工程建設(shè)，但通過(guò)研究總結(jié)，今后在許多方面可以再進(jìn)一步拓展深化，主要有以下幾個(gè)方面：

1）研究采用是室內(nèi)成型的標(biāo)樣混凝土試塊，由于成型及養(yǎng)生差異，室內(nèi)試件和現(xiàn)場(chǎng)試件存在較大的差異，如果采用現(xiàn)場(chǎng)混凝土試塊實(shí)施完善側(cè)強(qiáng)曲線研究，就能更好體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)試件制作和成型的特點(diǎn)，更好的預(yù)測(cè)實(shí)際強(qiáng)度值，進(jìn)一步提高檢測(cè)精度。

2）研究發(fā)現(xiàn)摻加了外加劑的混凝土回彈、超聲與抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出不同的規(guī)律特性，目前工程實(shí)體基本上大部分采用了摻加外加劑，針對(duì)這種情況應(yīng)結(jié)合目前外加劑使用情況，今后將進(jìn)一步開(kāi)展不同外加劑使用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究。

3）研究由于時(shí)間較緊，進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證的試塊有限，結(jié)合研究軟件自學(xué)習(xí)功能，進(jìn)一步研究采集大量試塊進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證和曲線不斷修正完善的工作。

4）人工智能模型采用了兩、兩片區(qū)綜合的進(jìn)行分析，其混凝土配合比顯得較為單一，今后，將結(jié)合實(shí)際配合比深化模型與驗(yàn)證工作，擴(kuò)大使用范圍。

[1]于玲,孟繁嵩.超聲回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的影響因素分析[J].北方交通，2010（9）.54-56.

[2]崔士起，孔旭文，石磊.山東省超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度地區(qū)曲線試驗(yàn)研究 [M].北京：中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)，1990.230-236.

[3]姜文飛.超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)曲線的建立[J].科技資訊，2011(24).99.

[4]CECS02:2005.超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行.2005.11.

[5]JGJ/T23-2011.回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行.2011.7.