Experimental Study on Compressive Strength of High Strength Concrete with Rebound Method in Chongqing

顏丙山，林文修，李建茹（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶　400020）

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重慶地區(qū)回彈法檢測高強混凝土抗壓強度試驗研究

Experimental Study on Compressive Strength of High Strength Concrete with Rebound Method in Chongqing

顏丙山，林文修，李建茹
（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400020）

摘要：建立重慶地標(biāo)《高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程》DBJ50-057-2014的回彈法測強曲線，并通過與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的對比和工程驗證，得出重慶地區(qū)高強混凝土測強曲線的特點，以利于回彈法檢測高強混凝土強度技術(shù)的推廣。

關(guān)鍵詞：測強曲線；抗壓強度；地方標(biāo)準(zhǔn)；高強混凝土

Abstract：This article introduces the process of creating the strength measuring curve with the rebound method in Technical specification for strength testing of high strength concrete（DBJ50-057-2014）. And based on the comparison with industrial standard curve, the characteristics of the concrete strength measuring curve in Chongqing are obtained, helping the popularization of the rebound method for compressive strength testing of high strength concrete.

Keywords：strength measuring curve；compressive strength；provincial standard；high-strength concrete

1　概述

回彈法以其操作方便、檢測周期短、對構(gòu)件無破損等特點深受廣大工程質(zhì)量檢測人員的歡迎，是工程檢測、鑒定中評定混凝土強度的一個重要方法。目前，回彈法的評定范圍也從以前的普通混凝土擴展到現(xiàn)在的高強混凝土。規(guī)程編制組根據(jù)大量的回彈對比試驗，確定了回彈法測強曲線，為制定重慶地標(biāo)《高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程》[1]提供了依據(jù)。

2　試驗方案

試驗工作主要分為兩個階段，第一階段完成試塊的試驗數(shù)據(jù)采集774對，第二階段增加了3個試驗小組分別獨立進(jìn)行試驗驗證。為了保證檢測試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，盡量減小系統(tǒng)誤差，檢測設(shè)備必須進(jìn)行計量檢定。同時，為了使混凝土試塊具有代表性，根據(jù)實際情況擬定混凝土配合比，養(yǎng)護方式均為自然養(yǎng)護[3]。

2.1試驗儀器及設(shè)備

回彈儀采用標(biāo)稱動能為4.5J的GH450型高強回彈儀，其性能和規(guī)格要求符合《回彈儀檢定規(guī)程》JJG817-2011的要求，且應(yīng)進(jìn)行過檢定并處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。試驗前均需在洛氏硬度為（HRC）60±2的鋼砧上進(jìn)行率定，率定合格后方能使用。

試驗機采用量程為3000kN的液壓試驗機，試驗前須進(jìn)行計量檢定且處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)[4]。

2.2混凝土試塊的制作

第一階段、第二階段制作的試塊數(shù)量見表1（括號中數(shù)量為第二階段制作的試塊數(shù)量）。

表1　試塊制作數(shù)量（單位：組）

2.3試驗方法及要點

2.3.1回彈值測試

采用GHT450型回彈儀進(jìn)行回彈值測試，按圖1所示分別在試塊2個相對的澆筑側(cè)面各測試8點回彈值。測試回彈值前，用試塊的另一對澆筑側(cè)面為受壓面，將試塊放置于壓力機中心位置，施加80kN預(yù)壓力后再進(jìn)行回彈值測試。

圖1　試塊側(cè)面回彈測點布置示意圖

2.3.2抗壓強度試驗及碳化深度測試

試塊抗壓強度測試在完成回彈檢測后即可進(jìn)行。所有試塊抗壓應(yīng)在同一臺壓力機上進(jìn)行，以減小使用不同壓力機可能產(chǎn)生的抗壓強偏差。試驗時應(yīng)注意控制好壓力機加荷速度，原則上應(yīng)慢速加荷，尤其在試塊將達(dá)到極限荷載時，更應(yīng)降低加荷速率。

試塊抗壓強度試驗后及時采用酒精酚酞試劑測試回彈檢測面上的混凝土碳化深度，測試方法參照現(xiàn)行的《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2001進(jìn)行。

3　測強曲線的建立

編制組共采集了試驗數(shù)據(jù)1612組，混凝土試塊均由四個試驗小組按各自的配合比獨立制作而成，因此檢測數(shù)據(jù)具有一定的廣泛性和代表性，回彈法與抗壓強度值點位分布情況見圖2。

圖2　混凝土試塊回彈值—抗壓強度值點位分布圖

從圖2可以看出，各試驗小組試驗數(shù)據(jù)匯總后，點位絕大部分較一致，分布具有較明顯的規(guī)律性。試驗過程中對試塊的碳化深度進(jìn)行了測量，根據(jù)測試結(jié)果，截止到最長齡期730d，設(shè)計強度等級為C40的試塊碳化深度區(qū)間0.5~1.5mm，C50及以上等級的試塊碳化深度均小于0.5mm，且強度越高、碳化深度越小。結(jié)合地方標(biāo)準(zhǔn)擬定的強度測試區(qū)間為C50~C80，故在擬合測強曲線時可不考慮混凝土碳化深度的影響。

根據(jù)測試結(jié)果，將回彈值—抗壓強度值的對應(yīng)關(guān)系按冪函數(shù)、指數(shù)、對數(shù)、二次多項式、線性五種類型函數(shù)分別配制了回歸曲線，其中二次多項式曲線相關(guān)性最好，且相對標(biāo)準(zhǔn)差為13.1%，滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程》JGJ/T294—2013中地區(qū)測強曲線相對標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)大于17%的規(guī)定[2]，故地方標(biāo)準(zhǔn)中將二次多項式回歸曲線作為地區(qū)測強曲線。

表2　各類型回歸曲線公式及相對標(biāo)準(zhǔn)差一覽表

表2中相對標(biāo)準(zhǔn)差（er%）計算公式為：

式中：fcu,i為第i個試塊的抗壓強度值，精確到0.1MPa；

fcｅcu,i為由同一個抗壓試塊的回彈平均值按回歸公式計算得到的混凝土強度換算值，精確到0.1MPa；

n為誤差計算的試塊數(shù)量。

4　與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的對比及工程驗證

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T294—2013中根據(jù)高強回彈儀標(biāo)稱動能的不同，分為標(biāo)稱動能為4.5J的測強曲線和標(biāo)準(zhǔn)動能為5.5J的測強曲線[2]，重慶地區(qū)的測強曲線為采用標(biāo)稱動能為4.5J的高強回彈儀獲得的，故在對比時應(yīng)相應(yīng)的采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)稱動能為4.5J的測強曲線，兩種測強曲線的走勢見圖3。

圖3　地方標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線比較（標(biāo)稱動能4.5J）

兩種測強曲線類型均為二次多項式，從圖3中可以看出兩種曲線并不是平行的關(guān)系，而是在回彈值為63的時候有交點。當(dāng)回彈值小于63的時候，地標(biāo)測強曲線的換算強度值高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的換算強度值，而當(dāng)回彈值大于63的時候，則正好相反。

將試驗所得的1612對數(shù)據(jù)代入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線公式中計算其相對標(biāo)準(zhǔn)差，計算結(jié)果為er=14.1%，大于地方標(biāo)準(zhǔn)曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)差，說明地方標(biāo)準(zhǔn)曲線相對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線更加精確，適合于重慶地區(qū)高強混凝土強度的推定。

為了驗證地方標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確性，選擇一處在建的高層混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，采用回彈法及鉆芯法對底層設(shè)計強度等級為C50的豎向構(gòu)件進(jìn)行了對比檢測[5]，回彈法采用標(biāo)稱動能為4.5J的回彈儀，鉆芯法鉆取的芯樣為直徑100mm的標(biāo)準(zhǔn)芯樣，鉆取位置與回彈測區(qū)位置重合，檢測結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，按地方標(biāo)準(zhǔn)計算出的測區(qū)換算強度明顯高于按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算出的測區(qū)換算強度，其間相差約一個強度等級，但前者更接近于鉆芯法檢測的混凝土抗壓強度值，地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測區(qū)強度總體修正量分別為+1.3MPa和+ 7.1MPa。通過兩者的對比發(fā)現(xiàn)，按重慶地方標(biāo)準(zhǔn)中的測強曲線計算出的強度與鉆芯法檢測的混凝土抗壓強度值比較一致，總體修正量也較小，說明測區(qū)換算強度值相對于按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算出的換算強度值更為準(zhǔn)確，更能反映構(gòu)件的真實情況。

表3　回彈法及鉆芯法測試混凝土構(gòu)件強度對比表

5　結(jié)語

（1）通過大量試驗數(shù)據(jù)的回歸分析，得出了重慶地區(qū)回彈法檢測高強混凝土抗壓強度的測強曲線，填補了該地區(qū)回彈法檢測高強混凝土強度抗壓技術(shù)的空白。

（2）試驗結(jié)果表明，制定的高強混凝土測強曲線具有精度高、區(qū)域性強的特點，且滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對地區(qū)測強曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)差的要求，有助于回彈法檢測高強混凝土強度在重慶地區(qū)的推廣應(yīng)用。

（3）試驗對比中表明行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)曲線誤差較大，說明國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是綜合了全國各地的試驗數(shù)據(jù)之后進(jìn)行分析的結(jié)果，為了保證檢測結(jié)果的可靠性，勢必在一定程度上取推定強度的下限值。

參考文獻(xiàn)：

[1]重慶市建筑科學(xué)研究院. DBJ50-057-2014高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程[S].重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會，2014.

[2]建設(shè)部.JGJ/T294-2013高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3]彭澤楊，楊曜，何欣，等.回彈法檢測高強混凝土抗壓強度試驗研究[J].四川建筑，2014（2）：195-196.

[4]朱躍武，邱平.深圳地區(qū)回彈法檢測混凝土抗壓強度試驗研究[J].建筑技術(shù),2014（4）：346-348.

[5]劉焱.用鉆芯法修正回彈法檢測混凝土強度的問題探討[J].安徽建筑，2014（4）：223-224.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

能工巧匠

作者簡介：顏丙山（1976-），男，山東齊河人，研究生，高級工程師，國家注冊一級結(jié)構(gòu)

收稿日期：2015-12-09

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.02.027

中圖分類號：TU375

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）02-0027-03