盛海洋

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建福州 350007)

1 混凝土結(jié)構(gòu)物強度判定方法

混凝土在交通、建筑、港口、水利等工程中的應(yīng)用十分廣泛。準(zhǔn)確的測定混凝土的真實強度問題是國內(nèi)外長期研究卻無明確結(jié)論的問題。

構(gòu)件混凝土的強度等級，通常以立方體抗壓試件的抗壓強度來反映，當(dāng)對某一方面的檢驗內(nèi)容產(chǎn)生懷疑時，如構(gòu)件的強度離散型過大、強度不足、振搗不密實或存在其他缺陷時，通常采用無破損方法等進(jìn)行專項檢驗或荷載試驗來判定，主要判定方法有鉆芯法、回彈法、超聲法、超聲—回彈綜合法和拉拔法等。

1)鉆芯法。鉆芯法檢驗混凝土強度是從混凝土結(jié)構(gòu)物中鉆取芯樣來測定混凝土的抗壓強度，是一種直觀準(zhǔn)確的方法。適用性:可作為混凝土強度抗壓強度、均勻性和內(nèi)部缺陷的指標(biāo)，適用于檢測10 MPa～80 MPa普通混凝土結(jié)構(gòu)強度，當(dāng)試塊抗壓強度的測試結(jié)果有懷疑或因各種原因發(fā)生混凝土質(zhì)量問題或損害時，以及需檢測經(jīng)多年使用的建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物中混凝土強度時。檢測依據(jù):CECS 03∶2007鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程。

2)回彈法?；貜椃ㄊ峭ㄟ^回彈儀檢測混凝土表面硬度從而推算出混凝土強度的方法，由于其簡單、靈活，在我國廣泛使用。適用性:應(yīng)特別注意回彈法不適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測，即當(dāng)混凝土表面遭受了火災(zāi)、凍傷、受化學(xué)侵蝕或內(nèi)部有缺陷時，不能直接采用回彈法檢測。檢測依據(jù):JGJ/T 23-2001，J 115-2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程。

3)超聲法。超聲法是應(yīng)用超聲波在內(nèi)部缺陷界面上的反射特性，以反射波作為判斷缺陷狀態(tài)的基本依據(jù)?；炷脸曁絺捎靡韵滤狞c作為判別缺陷的基本依據(jù)。

a．根據(jù)低頻超聲在混凝土中遇到缺陷時的繞射現(xiàn)象，按聲時及聲程的變化，判別和計算缺陷的大小。

b．根據(jù)超聲波在缺陷界面上產(chǎn)生反射，因而到達(dá)接收探頭時能量顯著衰減的現(xiàn)象判斷缺陷的存在及大小。

c．根據(jù)超聲脈沖各頻率成分在遇到缺陷時被衰減的程度不同，因而接收頻率明顯降低，或接收波頻譜產(chǎn)生差異，也可判別內(nèi)部缺陷。

d．根據(jù)超聲波在缺陷處的波形轉(zhuǎn)換和疊加，造成接收波形畸變的現(xiàn)象判別缺陷。以上四點可以單獨運用，也可綜合運用。檢測依據(jù):CECS 21∶2000超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程。

2 超聲回彈綜合測強法應(yīng)用

超聲回彈綜合法是指采用超聲儀和回彈儀，在結(jié)構(gòu)混凝土同一測區(qū)分別測量聲時值和回彈值，然后利用已建立起來的測強公式推算該測區(qū)混凝土強度的一種方法。該方法受混凝土齡期和含水率影響小、測試精度高、適用范圍廣，能夠較全面反映混凝土的實際質(zhì)量的優(yōu)點。檢測依據(jù):CECS 02∶2005超聲—回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程。

在我們常用的混凝土無損測強技術(shù)中，回彈儀及超聲儀檢測混凝土強度因其應(yīng)用簡便、精度高、適用范圍廣等特性在現(xiàn)場結(jié)構(gòu)混凝土的無損檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。采用兩種或兩種以上的單一非破損方法聯(lián)合測定混凝土強度，可以顯著提高非破損測強的精度。因此，超聲回彈綜合法在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，國家及部分省份都建立了混凝土超聲回彈法測強曲線，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會也編制了CECS 02∶2005超聲—回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程。但由于我國地域遼闊，氣候懸殊較大，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(特別是粗、細(xì)骨料)性質(zhì)差異也是顯著的，采用國家統(tǒng)一制訂的測強曲線顯然不如地區(qū)測強曲線和專用測強曲線。因此，在混凝土強度檢測計算中，若不分地區(qū)采用同一計算公式，顯然是不太合適的，要提高混凝土無損測強的精度，盡快建立適應(yīng)本地區(qū)的混凝土測強曲線是一種非常好的重要的手段。

為提高各地區(qū)混凝土的無損測強精度，提高工程質(zhì)量管理水平，在新驗收規(guī)范“驗評分離、強化驗收、完善手段、過程控制”的思想指導(dǎo)下，進(jìn)一步擴大無損測強技術(shù)在各地的應(yīng)用，在對采用各地方材料所配制的混凝土試塊進(jìn)行試驗所取得的大量試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對超聲回彈綜合法檢測混凝土強度試驗數(shù)據(jù)分別用線性模型、冪函數(shù)模型、指數(shù)函數(shù)模型和對數(shù)函數(shù)模型進(jìn)行擬合回歸，并對各回歸模型的精度和誤差進(jìn)行分析比較，最后確定了最適合本地區(qū)的函數(shù)模型及強度測量公式，這對提高各地區(qū)的無損檢測精度，加強建筑工程質(zhì)量管理有著現(xiàn)實的實用意義。

3 應(yīng)用案例

泉州市環(huán)城高速公路南安至石井段A7標(biāo)段起訖樁號為K36+043．424 ～ K42+784．323。線路長度 6．741 km，其中高速公路5．512 km，連接線 1．229 km，工程數(shù)量:特大橋 2 079．72 m/座，大橋132m/座，分離式立交中小橋128m/2座;涵洞531．86m/9道、通道142．42 m/3道;M7．5號漿砌片石邊溝、排水溝、截水溝、15 853 m3。總工期為24個月，合同總造價為29 316．585 0萬元。泉州灣跨海大橋A6合同段，起點位于臺商投資區(qū)辦公大樓惠南大橋后，起點樁號K36+070，路線穿越山頂下坑西，約于K39+630群力村處設(shè)張坂落地互通，后繼續(xù)向北穿玉園、坑內(nèi)、長箱尾、上塘等村莊，終于塔埔樞紐互通與南惠高速相接，終點樁號K44+600．553，總長8．531 km。主要工程數(shù)量:互通2處，大中橋510．5 m/2座，分離式立交中小橋214 m/2座;涵洞、通道1 230．8 m/29道。應(yīng)用方法如下:

1)原材料的選用。

水泥選用本地水泥廠生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，混凝土拌合用水選用福州水廠生產(chǎn)的自來水，粉煤灰選用Ⅰ級灰，黃砂選用閩江砂，細(xì)度模數(shù)在2．3左右，屬于中砂偏細(xì)，碎石選用5 mm～40 mm連續(xù)級配的石灰石或河卵石。含泥量等指標(biāo)合格。外加劑選用JM-9型(萘系)減水劑。

2)試驗參數(shù)。

主要參數(shù)為混凝土強度、坍落度及齡期。混凝土設(shè)計強度主要分為 C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55 及 C60 共11個等級;坍落度分為低(50 mm～70 mm)、中(80 mm～120 mm)及高(160 mm ～200 mm)3 種;齡期分為 7 d，14 d，28 d，28 d(標(biāo)養(yǎng))，60 d，90 d，180 d 及365 d，共8 種。

3)試塊制作及養(yǎng)護。

每種坍落度、每一強度等級、每一齡期制作6個150 mm×150 mm×150 mm混凝土試塊，除標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試塊外，其他試塊均采用自然養(yǎng)護，脫模后放置于室外，成型后1 d～3 d內(nèi)澆水養(yǎng)護。試塊的養(yǎng)護條件按照GB/T 50081-2002普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，養(yǎng)護室溫度為20℃ ±2℃，濕度為95%以上。試塊澆筑成型后立即搬到養(yǎng)護室里進(jìn)行養(yǎng)護。

4)試驗儀器。

構(gòu)件混凝土的強度等級，采用超聲波檢測儀(瑞士)TICO(EP-09550)和數(shù)顯式混凝土回彈儀(瑞士)DIGI-SCHMIDT2000(EP-09540C)超聲回彈綜合法現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)。

5)試驗過程。

試驗時，首先對試件兩個相對的(平行的)側(cè)面進(jìn)行回彈值測定，每一側(cè)面的測點為8個。然后，在另一對側(cè)面上進(jìn)行超聲速的測量，測量時用凡士林作耦合劑。最后對試塊進(jìn)行抗壓強度測定(以每秒(6±4)kN連續(xù)均勻進(jìn)行加荷載，直至試塊破壞為止，計算抗壓強度值)，從而建立一組相對應(yīng)的強度、回彈值、超聲速的關(guān)系。比較對測法與平測法差異與精度。

6)數(shù)據(jù)分析回歸出超聲—回彈綜合測強(對測、平測)關(guān)系曲線，并進(jìn)行實際工程驗證。建立平測法超聲—回彈綜合測強法關(guān)系曲線，以對大型混凝土結(jié)構(gòu)物法采用對測法檢測強度時，采用平測法進(jìn)行強度檢測;建立高強度超聲—回彈綜合測強法關(guān)系曲線，可對50 MPa以上的高強度混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行現(xiàn)場測試和評價。

4 結(jié)語

隨著高速公路建設(shè)的高速發(fā)展，新工藝、新技術(shù)在橋梁設(shè)計施工中得到廣泛使用，水泥混凝土結(jié)構(gòu)向大型化、復(fù)雜化，水泥混凝土向高強、大流動度方向發(fā)展，開展對石料品種、砂率、鋼筋、養(yǎng)護條件等各種因素對測試精度影響的研究，對測試方法的研究，對高強混凝土測試的研究等，通過建立一條滿足檢測精度要求、應(yīng)用范圍廣、操作方便的超聲—回彈綜合測強(對測與平測)曲線，以便提高檢測精度，使超聲—回彈綜合測強方法得到更加成熟的應(yīng)用，有著重要的理論和實際意義。

［1］CECS 02∶2005，超聲—回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程［S］．

［2］CECS 03∶2007，鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程［S］．

［3］JGJ/T 23-2001，J 115-2001，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程［S］．

［4］CECS 21∶2000，超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程［S］．

［5］周永厚，高 峰．混凝土無損檢測技術(shù)［M］．北京:中國建材出版社，1996．

［6］魏志卿，徐建忠．采用超聲回彈綜合法檢測混凝土構(gòu)件強度［J］．國外建材科技，2005，26(6):9-11．

［7］吳慧敏．結(jié)構(gòu)混凝土現(xiàn)場檢測新技術(shù)——混凝土非破損檢測［M］．長沙:湖南大學(xué)出版社，1998．

［8］侯寶隆，蔣之峰．混凝土非破損檢測［M］．北京:地震出版社，1992．

［9］余紅發(fā)．混凝土非破損測強技術(shù)研究［M］．北京:中國建材工業(yè)出版社，1999．

［10］曹 荻，江立生．超聲回彈綜合法測強曲線的建立［J］．華東公路，2001(2):21-23．