陳 鵬
(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司,貴州 貴陽(yáng)550001)
回彈法是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)應(yīng)用最為廣泛的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法。其具有設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便、測(cè)試快捷、對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)損傷的優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出了混凝土強(qiáng)度-回彈值換算表,并由此得到全國(guó)通用的回彈法測(cè)強(qiáng)曲線[1],但因受各地混凝土原材料、施工工藝以及環(huán)境條件不同等的影響,混凝土強(qiáng)度-回彈值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系應(yīng)用有所差異,回彈測(cè)強(qiáng)曲線的精度直接關(guān)系到混凝土強(qiáng)度推定值的可靠性。因此,規(guī)范建議通過(guò)試驗(yàn)建立適用于本地區(qū)、本項(xiàng)目的專用回彈法測(cè)強(qiáng)曲線[2]。本文通過(guò)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土試件的抗壓強(qiáng)度和回彈試驗(yàn),建立了混凝土強(qiáng)度-回彈值的關(guān)系曲線,得出了畢都高速公路抵母河特大橋混凝土回彈法的專用測(cè)強(qiáng)曲線方程,為本項(xiàng)目混凝土構(gòu)造物的強(qiáng)度質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定提供可靠的推定依據(jù)。
抵母河特大橋?yàn)橹骺?38m 鋼桁梁懸索橋,位于杭瑞高速畢節(jié)至都格高速公路,距貴州省水城縣董地鄉(xiāng)東北約2km處,跨越抵母河峽谷。
以畢都高速公路工程抵母河特大橋所用工程材料為原材料,水泥為貴州水城瑞安水泥有限公司烏蒙山牌P.O42.5 水泥;外加劑采用北京科寧豐外加劑有限公司ADD—AS 聚羧酸高性能減水劑;粗骨料為貴州省水城抵母河塔區(qū)4.75~26.5mm連續(xù)級(jí)配碎石;細(xì)集料采用抵母河塔區(qū)料場(chǎng)山砂I 區(qū),細(xì)度模數(shù)為3.1;水為抵母河水。
在回彈試驗(yàn)中,不同坍落度配合比對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響,試驗(yàn)所用混凝土的配合比如表1 所示。試驗(yàn)所用的混凝土回彈儀為溫州市開測(cè)光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的WTC—H 型回彈儀,標(biāo)準(zhǔn)能量為2.207J。試驗(yàn)壓力機(jī)為無(wú)錫市路達(dá)公路儀器有限公司生產(chǎn)的TYE—2000 型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。
表1 混凝土各材料用量(單位:kg/m3)
本次試驗(yàn)涉及到的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25、C30、C50。對(duì)比試驗(yàn)所用的強(qiáng)度等級(jí)也分別是C25、C30、C50,每個(gè)等級(jí)的混凝土試件為20個(gè),混凝土試塊共計(jì)60個(gè)。
按照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23—2011)的要求進(jìn)行試驗(yàn),過(guò)程如下:
(1) 將試件從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中取出,擦凈表面并保持表面干燥;
(2)為了能將試件固定,用壓力試驗(yàn)機(jī)按照抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中要求的加載速率連續(xù)均勻地加載至100kN后保持恒載;
(3)選擇兩個(gè)側(cè)面,每個(gè)側(cè)面取8個(gè)測(cè)點(diǎn),在測(cè)區(qū)內(nèi)挑選無(wú)氣泡、無(wú)外露石子處為測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布于測(cè)區(qū)內(nèi),同一測(cè)點(diǎn)只能回彈一次,記錄16 次回彈值。計(jì)算測(cè)區(qū)平均回彈值時(shí),從該區(qū)的16 個(gè)回彈值中剔除3 個(gè)最大值和3 個(gè)最小值后,將剩余的10個(gè)回彈值按下式計(jì)算:
式中:Rm為測(cè)區(qū)平均回彈值,精確至0.1;Ri為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值。
記錄完回彈數(shù)據(jù)后,在100kN恒載下繼續(xù)按照抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)要求的加載速率繼續(xù)加載,直至試件破壞,記錄最終的壓力值,并計(jì)算混凝土試件的抗壓強(qiáng)度[3]。
根據(jù)試驗(yàn)及整理得到混凝土抗壓強(qiáng)度與平均回彈值,如表2所示。
表2 混凝土抗壓強(qiáng)度與平均回彈值
將混凝土的抗壓強(qiáng)度與回彈值進(jìn)行擬合,得到圖1。
圖1 混凝土抗壓強(qiáng)度與回彈值擬合曲線
按照最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)分析可得專用測(cè)強(qiáng)曲線公式:
式中:fcu為混凝土抗壓強(qiáng)度值;Rm為混凝土的平均回彈值。相關(guān)系數(shù)R2=0.8567,說(shuō)明混土試件抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu與平均回彈值Rm之間相關(guān)關(guān)系顯著。
根據(jù)《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23—2011)中,地區(qū)和專用測(cè)強(qiáng)曲線的制定方法的規(guī)定,專用測(cè)強(qiáng)曲線平均相對(duì)誤差δ不應(yīng)大于±12%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er不應(yīng)大于14%。按照如下公式計(jì)算出平均相對(duì)誤差和標(biāo)準(zhǔn)差:
式中:δ為回歸方程式的強(qiáng)度平均相對(duì)誤差(%),精確至0.1;er為回歸方程式的強(qiáng)度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(%),精確至0.1;fcu,i為第i個(gè)試塊抗壓試驗(yàn)得出的混凝土抗壓強(qiáng)度值(MPa),精確至0.1MPa;fcu,i中的i為同一試塊的平均回彈值Rm及平均碳化深度值dm按回歸方程式算出的混凝土的強(qiáng)度換算值(MPa),精確至0.1MPa;n為制定回歸方程式的試件數(shù)。計(jì)算得:δ=7.5%、er=8.2%,試驗(yàn)結(jié)果符合規(guī)范規(guī)定。
隨機(jī)抽取試驗(yàn)室制做的15 個(gè)試件,采用同樣的方法進(jìn)行回彈和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。將各試件的平均回彈值分別代入本文建立的曲線公式fcu=和全國(guó)通用的回彈法測(cè)強(qiáng)曲線公式fcu=得出對(duì)應(yīng)的計(jì)算抗壓強(qiáng)度,并與該試件的抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值比較,對(duì)比結(jié)果如表3所示。
表3 專用測(cè)強(qiáng)曲線公式與全國(guó)通用測(cè)強(qiáng)曲線公式試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)表
從表3中可以看出,采用專用回彈法測(cè)強(qiáng)曲線計(jì)算所得的抗壓強(qiáng)度值比采用全國(guó)通用回彈法測(cè)強(qiáng)曲線計(jì)算所得的抗壓強(qiáng)度值的平均相對(duì)誤差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差都小,更接近實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度值,說(shuō)明該專用測(cè)強(qiáng)曲線更能準(zhǔn)確地推定混凝土強(qiáng)度,檢測(cè)精度高且誤差小?;貜椃梢宰鳛楸竟こ谈咝阅芑炷翉?qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定的推定依據(jù),具有一定的可靠性和適應(yīng)性。
通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,本文建立的混凝土回彈法專用測(cè)強(qiáng)曲線回歸公式為:該曲線可作為抵母河特大橋混凝土強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定的推定依據(jù),也為相關(guān)的課題研究提供了參考數(shù)據(jù)。但應(yīng)注意該曲線建立時(shí)未考慮碳化深度,使用時(shí)應(yīng)該注意其適用范圍。
[1] JGJ/T 23—2011,回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].
[2] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.CECS02—2005 超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[M]. 北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2005.