江門市江海區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站 廣東江門 529000
摘要:對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)是確保建筑工程整體質(zhì)量的重要工作,回彈法是目前應(yīng)用最為廣泛的混凝土抗壓強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)方法。為了更好的應(yīng)用該檢測(cè)技術(shù),本文通過(guò)實(shí)驗(yàn),建立了新型回彈儀檢測(cè)混凝土測(cè)強(qiáng)曲線,文章內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),可為回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)提供一定的幫助,可供參考。
關(guān)鍵詞:混凝土;抗壓;回彈檢測(cè);測(cè)強(qiáng)曲線;結(jié)構(gòu)安全
0 引言
混凝土的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,為了確定結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性是否滿足要求,有必要對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)和鑒定、對(duì)其可靠性作出科學(xué)評(píng)價(jià)?;貜椃ㄊ且环N無(wú)損檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法,它通過(guò)對(duì)涉及結(jié)構(gòu)安全、使用功能、關(guān)鍵部位等的實(shí)體混凝土強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)督檢測(cè)來(lái)分析判定現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體是否滿足設(shè)計(jì)要求及是否存在安全隱患,以達(dá)到有效監(jiān)督工程實(shí)體質(zhì)量的目的,具有成本低、操作簡(jiǎn)便、工作量較小等特點(diǎn),在建筑行業(yè)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了更好的應(yīng)用該檢測(cè)技術(shù),本研究采用一種常用的原材料配置試驗(yàn)用混凝土,按標(biāo)準(zhǔn)方法成型標(biāo)準(zhǔn)立方體試件與大型實(shí)體結(jié)構(gòu)模型,建立了新型回彈儀檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度曲線,研究結(jié)果可供結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)與控制參考。
1 試驗(yàn)原理
采用回彈儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)立方體試件和大型結(jié)構(gòu)實(shí)體墻、現(xiàn)澆樓板進(jìn)行回彈測(cè)試后,將立方體試件和從實(shí)體混凝土中鉆取的芯樣試件進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)并測(cè)量該混凝土的平均碳化深度,匯總而得到Q值、平均碳化深度值、試件抗壓強(qiáng)度值等數(shù)據(jù)。以立方體試件抗壓強(qiáng)度、芯樣試件抗壓強(qiáng)度分別作為因變量,Q值、碳化深度參數(shù)作為自變量,采用最小二乘法原理進(jìn)行回歸擬合,得到回彈儀檢測(cè)泵送混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線。通過(guò)采用該測(cè)強(qiáng)曲線進(jìn)而得到混凝土換算強(qiáng)度,借以推定結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度的一種新型檢測(cè)技術(shù)。
2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.1 混凝土原材料及配合比
試驗(yàn)采用一種常用原材料:42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,Ⅱ級(jí)粉煤灰,細(xì)骨料為河砂,中砂,粗骨料為卵石破碎的粒徑5~25mm碎石,ZG-C型泵送減水劑,拌合用水為當(dāng)?shù)刈詠?lái)水?;炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)為C20、C30、C40、C50,共四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。
2.2 結(jié)構(gòu)實(shí)體模型與標(biāo)準(zhǔn)立方體試件
委托生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的大型商品混凝土公司提供試驗(yàn)混凝土并泵送澆筑成型4個(gè)大型結(jié)構(gòu)實(shí)體模型與150mm×150mm×150mm標(biāo)準(zhǔn)立方體試件(見(jiàn)圖1)。混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體模型澆筑成型并拆除模板后,按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2002)養(yǎng)護(hù)14d后自然養(yǎng)護(hù),裸置備用;標(biāo)準(zhǔn)立方體試件移至室外陰涼處“品”字型碼放備用。
圖1 大型結(jié)構(gòu)實(shí)體模型
2.3 測(cè)試方法
在齡期為14d、28d、60d、90d、180d、360d時(shí),從每強(qiáng)度等級(jí)試件中隨機(jī)抽取不少于2組立方體試件及在大型結(jié)構(gòu)實(shí)體模型的混凝土墻體側(cè)面與現(xiàn)澆樓板底面進(jìn)行回彈測(cè)試及碳化深度測(cè)量,并對(duì)應(yīng)回彈測(cè)區(qū)鉆取直徑100mm的標(biāo)準(zhǔn)芯樣。對(duì)得到的同齡期混凝土試件在試驗(yàn)壓力機(jī)下進(jìn)行力學(xué)破型試驗(yàn)。試驗(yàn)用儀器設(shè)備均檢定有效。
3 回彈儀檢測(cè)混凝土澆筑側(cè)面測(cè)強(qiáng)曲線
3.1 以立方體試件為研究對(duì)象的回彈儀測(cè)強(qiáng)曲線
試驗(yàn)取得186組有效數(shù)據(jù),立方體試塊抗壓強(qiáng)度范圍16.8~78.8MPa,回歸用數(shù)學(xué)模型采用回彈規(guī)程推薦的復(fù)合冪指數(shù)模型,采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式(1)所示,得到的回歸測(cè)強(qiáng)曲線如圖2所示。
(1)
式中,相關(guān)系數(shù)γ為0.096;平均相對(duì)誤差δ為±3.7%;相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er為8.61%。符合《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)所要求的平均相對(duì)誤差δ不大于±12%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er不大于14.0%的專用測(cè)強(qiáng)曲線的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。
圖2 立方體試件強(qiáng)度與其側(cè)面Q值的關(guān)系
3.2 以結(jié)構(gòu)墻體為研究對(duì)象的回彈儀測(cè)強(qiáng)曲線
試驗(yàn)取得336組有效數(shù)據(jù),芯樣試件抗壓強(qiáng)度范圍30.2~85.3MPa,回歸用數(shù)學(xué)模型采用回彈規(guī)程推薦的復(fù)合冪指數(shù)模型,采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式(2),得到的回歸測(cè)強(qiáng)曲線如圖3所示。
(2)
式中,相關(guān)系數(shù)γ為0.85,平均相對(duì)誤差δ為±6.7%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er為9.91%。符合《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)專用測(cè)強(qiáng)曲線技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。
圖3 墻體芯樣抗壓強(qiáng)度與其側(cè)面Q值的關(guān)系
圖4 回彈儀檢測(cè)混凝土澆筑側(cè)面測(cè)強(qiáng)曲線間比較
3.3 混凝土澆筑側(cè)面測(cè)強(qiáng)曲線分析
圖4所示為式(1)、式(2)換算結(jié)果的比較,可知二者的強(qiáng)度換算結(jié)果相差不多,采用實(shí)體數(shù)據(jù)的擬合式(2)較由立方體試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸的式(1)略高。
3.4 混凝土澆筑側(cè)面測(cè)強(qiáng)曲線驗(yàn)證
1)基于立方體強(qiáng)度的回彈儀測(cè)強(qiáng)曲線的驗(yàn)證。隨機(jī)抽取若干立方體試件進(jìn)行回彈儀測(cè)試,對(duì)擬合式(1)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果如圖5所示,可知曲線模型換算強(qiáng)度的散點(diǎn)基本均勻分布在y=x線兩側(cè)。
圖5 基于立方體強(qiáng)度的回彈儀測(cè)強(qiáng)曲線驗(yàn)證結(jié)果
2)基于芯樣強(qiáng)度的回彈儀測(cè)強(qiáng)曲線的驗(yàn)證。在某新建工程的混凝土柱、剪力墻上進(jìn)行回彈儀測(cè)試,同時(shí)測(cè)量碳化深度值,并在回彈相應(yīng)測(cè)區(qū)內(nèi)鉆取直徑100mm的混凝土芯樣,加工成標(biāo)準(zhǔn)芯樣并進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn),得到的驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表1所示。由表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,本文基于芯樣強(qiáng)度的回彈儀測(cè)強(qiáng)曲線計(jì)算得到的強(qiáng)度相對(duì)誤差均不大于11.5%,符合工程檢測(cè)的精度要求。
表1 基于芯樣強(qiáng)度的回彈儀測(cè)強(qiáng)曲線驗(yàn)證結(jié)果
4 混凝土澆筑底面測(cè)強(qiáng)曲線
4.1 立方體試件
試驗(yàn)取得72組有效數(shù)據(jù),立方體試塊抗壓強(qiáng)度范圍16.8~78.8MPa,采用冪函數(shù)數(shù)學(xué)模型以及最小二乘法,由Excel軟件回歸擬合,得到的回歸測(cè)強(qiáng)曲線如式(3)所示,數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖如圖6所示。
(3)
式中,相關(guān)系數(shù)γ為0.73;平均相對(duì)誤差δ為±12.5%;相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er為15.9%。符合《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)所要求的平均相對(duì)誤差δ不大于±14.0%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er不大于16.0%的地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。
4.2 現(xiàn)澆樓板
試驗(yàn)取得240組有效數(shù)據(jù),芯樣試件抗壓強(qiáng)度范圍23.9~85.0MPa,采用冪函數(shù)數(shù)學(xué)模型及最小二乘法,由Excel軟件回歸擬合,得到的回歸測(cè)強(qiáng)曲線如式(4)所示,數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖如圖7所示。
(4)
式中,相關(guān)系數(shù)γ為0.14;平均相對(duì)誤差δ為±13.8%;相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er為15.8%。符合《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。
圖6 立方體試件強(qiáng)度與其底面Q值的關(guān)系
圖7 現(xiàn)澆樓板芯樣強(qiáng)度與其底面Q值的關(guān)系
4.3 混凝土澆筑底面測(cè)強(qiáng)曲線分析
圖8所示為式(3)、式(4)換算結(jié)果的比較,可知當(dāng)受檢混凝土抗壓強(qiáng)度不大于50.0MPa時(shí),二者的強(qiáng)度換算結(jié)果基本相同;當(dāng)受檢混凝土抗壓強(qiáng)度大于50.0MPa時(shí),二者的強(qiáng)度換算結(jié)果相差較大。
圖8 回彈儀檢測(cè)混凝土澆筑底面測(cè)強(qiáng)曲線間的比較
5 結(jié)論
綜上所述,回彈法監(jiān)督檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度作為工程質(zhì)量監(jiān)督的一個(gè)具體手段,能夠有效地起到監(jiān)管工程實(shí)體質(zhì)量的作用。事實(shí)證明,文章建立的新型回彈儀檢測(cè)混凝土測(cè)強(qiáng)曲線能夠滿足結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢測(cè)精度要求,可為回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度時(shí)提供一定的幫助。但“回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度”測(cè)強(qiáng)曲線是有一定局限性的,并不能真實(shí)地反映各地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,希望在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中,廣大的檢測(cè)、監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督部門,應(yīng)當(dāng)充分考慮無(wú)損檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的影響因素,減少亂判、錯(cuò)判,對(duì)其可靠性做出科學(xué)評(píng)價(jià)。
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