宗 健

(興化市金橋工程有限公司,江蘇 興化 225700)

在橋梁、港口、船閘等交通工程中，混凝土強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以回彈法為主。多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，標(biāo)養(yǎng)試塊抗壓強(qiáng)度、同養(yǎng)試塊抗壓強(qiáng)度都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而回彈強(qiáng)度卻偏小，這是由于回彈強(qiáng)度換算無(wú)地區(qū)和專(zhuān)用測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)，一般都依據(jù)統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)進(jìn)行換算，換算后的回彈強(qiáng)度偏低，因此回彈法檢測(cè)混凝土構(gòu)件強(qiáng)度存在一定的誤差，對(duì)先張法空心板梁來(lái)講，其誤差相對(duì)較大。本文從空心板梁C40、C50兩種設(shè)計(jì)強(qiáng)度分析研究標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度、同養(yǎng)試塊強(qiáng)度、回彈強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)發(fā)展規(guī)律，提出它們的歷時(shí)變化曲線(xiàn)表達(dá)式，為正確指導(dǎo)檢測(cè)混凝土構(gòu)件強(qiáng)度提供參考。

1 試驗(yàn)組織及方案

1.1 原材料

水泥：江蘇磊達(dá)股份有限公司生產(chǎn)的P·Ⅱ52.5級(jí)水泥

江砂：安徽蕪湖Ⅱ區(qū)中砂

碎石：江蘇六合5-25碎石

外加劑：南京遼源混凝土外加劑廠生產(chǎn)的BC-400型高效減水劑

水：車(chē)路河河水，Ⅰ類(lèi)水質(zhì)

1.2 空心板梁混凝土配合比

空心板梁混凝土配合比見(jiàn)表1。

表1空心板梁混凝土配合比
Table1Hollowplategirderconcretemix

設(shè)計(jì)強(qiáng)度 配合比 水/Kg 水泥/kg 江砂/kg 碎石/kg 外加劑/kg 砂率/% 水灰比 坍落度/mmC40 148 419 621 1206 5.02 34 0.35 140^160 C50 148 474 570 1211 5.68 32 0.31 140^160

1.3 試驗(yàn)方案

(1)在預(yù)制構(gòu)件廠對(duì)16 mC40空心板梁、20 mC50空心板梁組織強(qiáng)度檢測(cè)，研究對(duì)象為2011年10月、2012年10月生產(chǎn)的空心板梁，混凝土為預(yù)制廠自有揚(yáng)州中建建設(shè)機(jī)械有限公司JS1000型拌和樓攪拌，試塊成型采用人工搗實(shí)，空心板梁成型采用插入式振搗棒；回彈儀采用山東省樂(lè)陵市回彈儀廠生產(chǎn)的ZC3-A中型回彈儀，回彈強(qiáng)度采用JGJ/T 23-2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)，按附錄A換算[1]；試塊為立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊，壓力機(jī)采用無(wú)錫新路達(dá)儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的TYA-2000型壓力機(jī)。

(2)空心板梁試驗(yàn)齡期分別為7 d、14 d、28 d、45 d、60 d、90 d。每一齡期16 mC40空心板梁12片、標(biāo)養(yǎng)試塊36組、同養(yǎng)試塊36組，試塊小計(jì)72組，每組3塊，計(jì)216塊；每一齡期20 mC50空心板梁20片、標(biāo)養(yǎng)試塊60組、同養(yǎng)試塊60組，試塊小計(jì)120組，每組3塊，計(jì)360塊。

(3)試驗(yàn)環(huán)境：標(biāo)養(yǎng)試塊24 h拆模后放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，標(biāo)養(yǎng)環(huán)境為溫度20 ℃，濕度95%；同養(yǎng)試塊24 h拆模后放在空心板梁上與其一起養(yǎng)護(hù)，同養(yǎng)試塊及空心板梁拆模后6 d內(nèi)灑水養(yǎng)護(hù)，同養(yǎng)為室外自然溫度，自然溫度見(jiàn)表2。

表2室外自然溫度
Table2Outdoortemperature

時(shí)間 2011年2012年10月 11月12月10月11月12月 室外平均溫度/℃ 18 11 4 17 10 4

(4)試驗(yàn)方法：空心板梁回彈按JGJ/T 23-2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》，檢測(cè)部位為側(cè)面梁高1/3～2/3處；混凝土試塊抗壓按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行；混凝土試塊回彈在壓力機(jī)加載至80～100 kN時(shí)，在兩個(gè)相對(duì)側(cè)面水平方向各測(cè)8點(diǎn)回彈值，每個(gè)試塊可得16個(gè)回彈值[2]，然后按JGJ/T 23-2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行數(shù)據(jù)取舍、換算，每組試塊得到3個(gè)回彈換算值，再按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》T0553-2005取其代表值[3]。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)各齡期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，16 mC40空心板梁試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，20 mC50空心板梁試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

由表3、表4數(shù)據(jù)可見(jiàn)，試塊回彈后抗壓強(qiáng)度與試塊直接抗壓強(qiáng)度結(jié)果相近，試塊回彈后再抗壓對(duì)抗壓強(qiáng)度影響不大；以標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)作為判斷參考量，同養(yǎng)試塊回彈強(qiáng)度90 d收斂，其余試驗(yàn)項(xiàng)目60 d收斂。

(1)根據(jù)表3、表4對(duì)各試驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)用對(duì)數(shù)進(jìn)行回歸擬合，得到各試驗(yàn)項(xiàng)目強(qiáng)度隨齡期的變化方程[4]，見(jiàn)表5。

表3 16 m C40空心板梁試驗(yàn)結(jié)果
Table3Thetestresultsof16mC40hollowplategirder

齡期 強(qiáng)度 試驗(yàn)項(xiàng)目 標(biāo)養(yǎng)試塊回彈/18組 標(biāo)養(yǎng)試塊 回彈后抗壓/18組 標(biāo)養(yǎng)試塊 直接抗壓 /18組 同養(yǎng)試塊 回彈/18組 同養(yǎng)試塊 回彈后抗壓/18組 同養(yǎng)試塊 直接抗壓/18組 板梁回彈 /12片 均值/MPa 12.6 34.3 33.9 15.9 41.2 40.6 20.4 7 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 5.52 4.77 4.93 5.48 4.65 4.71 5.02 變異系數(shù) 0.438 1 0.139 1 0.145 4 0.344 7 0.112 9 0.116 0 0.246 1 均值/MPa 24.9 46.0 45.7 26.5 48.9 49.3 32.5 14 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 5.34 4.81 4.86 5.36 4.71 4.80 4.93 變異系數(shù) 0.214 5 0.104 6 0.106 3 0.202 3 0.096 3 0.097 4 0.151 7 均值/MPa 32.5 53.8 53.6 34.8 55.0 54.4 38.7 28 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 4.97 4.65 4.74 5.25 4.56 4.55 4.87 變異系數(shù) 0.152 9 0.086 4 0.088 4 0.150 9 0.082 9 0.083 6 0.125 8 均值/MPa 38.3 57.0 57.3 37.5 57.1 56.4 42.4 45 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 4.85 4.57 4.60 5.19 4.44 4.40 3.88 變異系數(shù) 0.126 6 0.080 2 0.080 3 0.138 4 0.077 8 0.078 0 0.091 5 均值/MPa 41.8 59.4 59.2 40.3 58.5 58.4 45.7 60 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 4.86 4.48 4.51 4.97 4.37 4.27 3.16 變異系數(shù) 0.116 3 0.075 4 0.076 2 0.123 3 0.074 7 0.073 1 0.069 1 均值/MPa 42.3 59.8 60.1 43.0 59.2 59.0 45.9 90 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 4.73 4.42 4.45 4.83 4.28 4.30 3.07 變異系數(shù) 0.111 8 0.073 9 0.074 0 0.112 3 0.072 3 0.072 9 0.066 9

表4 20 mC50空心板梁試驗(yàn)結(jié)果
Table4Thetestresultsof20mC50hollowplategirder

齡期強(qiáng)度試驗(yàn)項(xiàng)目 標(biāo)養(yǎng)試塊回彈/30組 標(biāo)養(yǎng)試塊 回彈后抗壓/30組 標(biāo)養(yǎng)試塊 直接抗壓 /30組 同養(yǎng)試塊 回彈/30組 同養(yǎng)試塊 回彈后抗壓/30組 同養(yǎng)試塊 直接抗壓/30組 板梁回彈 /20片 均值/MPa 15.6 44.4 44.0 20.3 50.7 50.9 25.8 7 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 5.37 4.28 4.46 5.29 4.45 4.54 4.93 變異系數(shù) 0.344 2 0.096 4 0.101 4 0.260 6 0.087 8 0.089 2 0.191 1 均值/MPa 27.2 57.3 57.7 35.4 60.8 60.5 41.2 14 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 5.42 4.35 4.29 5.23 4.51 4.47 4.84 變異系數(shù) 0.199 3 0.075 9 0.074 4 0.147 7 0.074 2 0.073 9 0.117 5 均值/MPa 38.6 68.4 68.0 44.1 67.9 67.5 49.7 28 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 5.28 4.16 4.27 5.38 4.43 4.35 4.70 變異系數(shù) 0.136 8 0.060 8 0.062 8 0.122 0 0.065 2 0.064 4 0.094 6 均值/MPa 46.4 74.6 74.2 48.2 73.3 72.5 54.5 45 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 5.07 3.94 4.03 5.22 4.18 4.13 3.99 變異系數(shù) 0.109 3 0.052 8 0.054 3 0.108 3 0.057 0 0.057 0 0.073 2 均值/MPa 50.4 78.5 78.3 50.8 76.0 75.9 57.2 60 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 4.95 3.87 3.85 5.03 3.98 4.09 3.28 變異系數(shù) 0.098 2 0.049 3 0.049 2 0.099 0 0.052 4 0.053 9 0.057 3 均值/MPa 50.7 78.7 78.4 52.3 76.3 76.0 57.1 90 d 標(biāo)準(zhǔn)差/MPa 4.83 3.69 3.80 4.92 3.95 4.01 3.25 變異系數(shù) 0.095 3 0.046 9 0.048 5 0.094 1 0.051 8 0.052 8 0.056 9

表5試驗(yàn)項(xiàng)目強(qiáng)度(Y/MPa)隨齡期(X/d)的變化曲線(xiàn)
Table5Testitemstrength(Y/MPa)withage(X/d)curves

試驗(yàn)項(xiàng)目強(qiáng)度 強(qiáng)度等級(jí) C40 C50擬合變化方程 相關(guān)系數(shù)R2 擬合變化方程 相關(guān)系數(shù)R2 標(biāo)養(yǎng)試塊回彈 Y=11.919ln(X)-8.2947 0.967 3 Y=14.659ln(X)-11.4890.974 4 標(biāo)養(yǎng)試塊回彈后抗壓 Y=10.081ln(X)+17.58 0.939 4 Y=14.074ln(X)+19.3250.966 0 標(biāo)養(yǎng)試塊直接抗壓 Y=10.329ln(X)+16.656 0.944 1 Y=13.998ln(X)+19.365 0.964 0 同養(yǎng)試塊回彈 Y=10.449ln(X)-2.3849 0.972 2 Y=12.381ln(X)-0.0749 0.942 4 同養(yǎng)試塊回彈后抗壓 Y=7.1308ln(X)+29.169 0.945 4 Y=10.417ln(X)+32.224 0.967 8 同養(yǎng)試塊直接抗壓 Y=7.1331ln(X)+28.862 0.941 4 Y=10.245ln(X)+32.524 0.971 7 板梁回彈 Y=9.996ln(X)+3.7504 0.946 8 Y=12.373ln(X)+5.6848 0.928 8

(2)由表3、表4數(shù)據(jù)可計(jì)算出試驗(yàn)項(xiàng)目在各齡期的強(qiáng)度差值，見(jiàn)表6。

(3)由表6可見(jiàn),標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度與同養(yǎng)試塊強(qiáng)度在28 d接近相等，早期7 d、14 d同養(yǎng)試塊強(qiáng)度較高，后期45 d、60 d、90 d標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度較高；7 d、14 d標(biāo)養(yǎng)試塊抗壓強(qiáng)度與空心板梁回彈強(qiáng)度差值最小，45 d、60 d、90 d同養(yǎng)試塊抗壓強(qiáng)度與空心板梁回彈強(qiáng)度差值最小。由于同養(yǎng)試塊與空心板梁一起養(yǎng)護(hù)，同養(yǎng)試塊強(qiáng)度能代表空心板梁的實(shí)際強(qiáng)度，而回彈法檢測(cè)空心板梁根據(jù)統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)方程換算的回彈強(qiáng)度偏低，回彈強(qiáng)度并不能代表空心板梁的實(shí)際強(qiáng)度，空心板梁實(shí)際強(qiáng)度與回彈強(qiáng)度同齡期差值C40

3 推算空心板梁強(qiáng)度的應(yīng)用及誤差分析

表5、表6是在泰州市興化金橋預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)的空心板梁強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，分析得到的推算表，因此兩表同樣適用于溫濕度與泰州市相差不大的地區(qū)空心板梁強(qiáng)度的推算，如：位于泰州市周邊的南通、鹽城、揚(yáng)州、淮安、以及與揚(yáng)州淮安鄰近的安徽天長(zhǎng)等。下面通過(guò)兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明推算的應(yīng)用及誤差大小。

表6空心板梁試驗(yàn)項(xiàng)目在各齡期的強(qiáng)度差值(MPa)
Table6Hollowplatebeamtestprojectintheintensitydifferenceofeachinstar(MPa)

齡期 比較項(xiàng)目 標(biāo)養(yǎng)試塊抗壓 -標(biāo)養(yǎng)試塊回彈 同養(yǎng)試塊抗壓 -同養(yǎng)試塊回彈 標(biāo)養(yǎng)試塊抗壓 -同養(yǎng)試塊抗壓 標(biāo)養(yǎng)試塊抗壓 -板梁回彈 同養(yǎng)試塊抗壓-板梁回彈 C40 C50 C40 C50 C40 C50 C40 C50 C40 C50 7 d 21.3 28.4 24.7 30.6 -6.7 -6.9 13.5 18.2 20.2 25.1 14 d 20.8 30.5 22.8 25.1 -3.6 -2.8 13.2 16.5 16.8 19.3 28 d 21.1 29.4 19.6 23.4 -0.8 0.5 14.9 18.3 15.7 17.8 45 d 19.0 27.8 18.9 24.3 0.9 1.7 14.9 19.7 14.0 18.0 60 d 17.4 27.9 18.1 25.1 0.8 2.4 13.5 21.1 12.7 18.7 90 d 17.8 27.7 16.0 23.7 1.1 2.4 14.2 21.3 13.1 18.9

3.1 空心板梁強(qiáng)度的推算值與實(shí)際值的比較

例1 2013年10月10日生產(chǎn)的興化市戴南鎮(zhèn)連心橋2-2#16 mC40空心板梁，齡期60 d時(shí)實(shí)際測(cè)得標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度56.4 MPa、同養(yǎng)試塊強(qiáng)度55.2 MPa、板梁回彈強(qiáng)度41.5 MPa。用表5、表6推算強(qiáng)度及比較誤差大小。

由表5推算：標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度Y=10.329ln(X)+16.656=10.329ln(60)+16.656=58.9 MPa

同養(yǎng)試塊強(qiáng)度Y=7.133 1ln(X)+28.862=7.133 1ln(60)+28.862=58.1 MPa

板梁回彈強(qiáng)度Y=9.996ln(X)+3.7504=

9.996ln(60)+3.750 4=44.7 MPa

由表6換算：實(shí)際測(cè)得標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度 56.4 MPa

同養(yǎng)試塊強(qiáng)度 56.4-0.8=55.6 MPa

板梁回彈強(qiáng)度 56.4-13.5=42.9 MPa

將以上推算值進(jìn)行整理，并與實(shí)際值比較，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 2-2#16 mC40空心板梁60 d強(qiáng)度推算值與實(shí)際值的比較
Table7 60d2-2#16mC40hollowplatebeamintensitycalculatedvalueandactualvalue

比較項(xiàng)目實(shí)際值/MPa 推算值/ MPa 表5絕對(duì)誤差/MPa 相對(duì)誤差/% 換算值/MPa 表6絕對(duì)誤差/MPa 相對(duì)誤差/%同養(yǎng)試塊強(qiáng)度 55.2 58.1 2.9 5.3 55.6 0.4 0.7 標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度 56.4 58.9 2.5 4.4 ─ ─ ─ 板梁回彈強(qiáng)度 41.5 44.7 3.2 7.7 42.9 1.4 3.4

例2 2013年9月20日生產(chǎn)的興化市333省道鹽靖高速跨線(xiàn)橋18-16#20 mC50空心板梁，齡期7 d時(shí)實(shí)際測(cè)得標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度49.6 MPa、同養(yǎng)試塊強(qiáng)度56.3 MPa，板梁回彈強(qiáng)度31.9 MPa。用表5、表6推算強(qiáng)度及比較誤差大小。

由表5推算：標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度Y=13.998ln(X)+19.365=13.998ln(7)+19.365=46.6 MPa

同養(yǎng)試塊強(qiáng)度Y=10.245ln(X)+32.524=10.245ln(7)+32.524=52.5 MPa

板梁回彈強(qiáng)度Y=12.373ln(X)+5.6848=12.373ln(7)+5.6848=29.8 MPa

由表6換算：實(shí)際測(cè)得標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度 49.6 MPa

同養(yǎng)試塊強(qiáng)度 49.6+6.9=56.5 MPa

板梁回彈強(qiáng)度 49.6-18.2=31.4 MPa

將以上推算值進(jìn)行整理，并與實(shí)際值比較，結(jié)果見(jiàn)表8。

3.2 誤差分析

表7中誤差最大的是用表5推算的板梁回彈強(qiáng)度，絕對(duì)誤差3.2 MPa、相對(duì)誤差7.7%；最小的誤差是用表6換算的同養(yǎng)試塊強(qiáng)度，絕對(duì)誤差0.4 MPa、相對(duì)誤差0.7%。表8中誤差最大的是用表5推算的同養(yǎng)試塊強(qiáng)度，絕對(duì)誤差3.8 MPa、相對(duì)誤差6.7%；最小的誤差是用表6換算的同養(yǎng)試塊強(qiáng)度，絕對(duì)誤差0.2 MPa、相對(duì)誤差0.4%。

表8 18-16#20 mC50空心板梁7 d強(qiáng)度推算值與實(shí)際值的比較
Table8 7d18-16#20mC50hollowplatebeamintensitycalculatedvalueandactualvalue

比較項(xiàng)目實(shí)際值/MPa 推算值/ MPa 表5絕對(duì)誤差/MPa 相對(duì)誤差/% 換算值/MPa 表6絕對(duì)誤差/MPa 相對(duì)誤差/% 同養(yǎng)試塊強(qiáng)度 56.3 52.5 -3.8 -6.7 56.5 0.2 0.4標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度 49.6 46.6 -3.0 -6.0 ─ ─ ─板梁回彈強(qiáng)度 31.9 29.8 -2.1 -6.6 31.4 -0.5 -1.6

表5是強(qiáng)度與齡期的對(duì)數(shù)擬合公式，表6是強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)平均值的差值表，它們都是總體樣本水平的反映，兩者推算都存在一定的誤差。通過(guò)表7、表8可知，表5的推算強(qiáng)度相對(duì)誤差較大，表6的換算強(qiáng)度相對(duì)誤差較小，以上兩例的最大相對(duì)誤差7.7%，這說(shuō)明表5、表6能夠滿(mǎn)足預(yù)測(cè)空心板梁強(qiáng)度的要求。

4 結(jié)論

本文通過(guò)C40、C50先張法空心板梁回彈強(qiáng)度、混凝土試塊抗壓及回彈強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的試驗(yàn)研究，獲得各試驗(yàn)項(xiàng)目強(qiáng)度隨齡期的變化曲線(xiàn)方程，得出它們的變化規(guī)律及相互之間的換算表，為空心板梁構(gòu)件檢測(cè)提供重要參考，主要結(jié)論如下：

(1)同養(yǎng)試塊強(qiáng)度與標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度在28 d時(shí)可以相互代替，同養(yǎng)試塊回彈強(qiáng)度90 d收斂，其余試驗(yàn)項(xiàng)目強(qiáng)度60 d收斂。

(2)空心板梁實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度大于按統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)方程換算的回彈強(qiáng)度，它們之間存在較大偏差。此偏差隨齡期的增長(zhǎng)先減小后增大。因此，根據(jù)統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)方程換算的回彈強(qiáng)度并不能代表空心板梁的實(shí)際強(qiáng)度，回彈法檢測(cè)只能作為空心板梁混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的輔助方法。同樣試塊回彈強(qiáng)度也不能代表試塊抗壓強(qiáng)度。

(3)回彈強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度隨齡期的增大服從自然對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，各試驗(yàn)項(xiàng)目強(qiáng)度可以按齡期通過(guò)表5公式推算，也可根據(jù)某齡期強(qiáng)度通過(guò)表6進(jìn)行換算。

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