鄭益楠

（福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，福建 福州 350108）

1 引言

在建筑行業(yè)中，再生磚骨料受到廣泛應(yīng)用，通過再處理老舊磚、混凝土結(jié)構(gòu)，對建筑垃圾再處理利用，可有效提升環(huán)境保護(hù)效果。但是再生磚混凝土抗壓強(qiáng)度常受到建筑企業(yè)顧慮，使用無損檢測技術(shù)檢查再生磚骨料強(qiáng)度，保護(hù)再生磚免受破壞，具有良好的環(huán)保效益，可推動(dòng)再生磚的廣泛應(yīng)用。

2 超聲回彈綜合法及其影響因素

超聲回彈綜合法作為檢測強(qiáng)度以及超聲的復(fù)雜方法，通過對回彈值和超聲聲速與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系展開分析，回彈值和超聲波傳播速度可以直接反映出混凝土抗壓強(qiáng)度。利用設(shè)備檢查混凝土強(qiáng)度，對混凝土做出準(zhǔn)確評估。此方法可有效避免混凝土含水量以及碳化老化造成的影響，讓試驗(yàn)精準(zhǔn)度得到提高。相比簡易回彈法，超聲回彈綜合法可提高檢測精度，準(zhǔn)確測量混凝土的強(qiáng)度。

使用該方法進(jìn)行試驗(yàn)主要受到含水率和養(yǎng)護(hù)方法的影響。使用超聲回彈法，主要根據(jù)聲速和回彈值，若試件含水量高，將造成回彈值降低，混凝土質(zhì)量也會(huì)增加，影響測定準(zhǔn)確性。在一定范圍內(nèi)改進(jìn)，可有效減少回彈成本造成的不利影響，控制誤差和精準(zhǔn)度。此外，試驗(yàn)準(zhǔn)確性受到養(yǎng)護(hù)方法的影響，混凝土養(yǎng)護(hù)會(huì)直接影響試件強(qiáng)度，強(qiáng)度的增加需要持續(xù)供應(yīng)水，混凝土處于潮濕環(huán)境中，強(qiáng)度也更高。因此在同等條件下，混凝土處于潮濕環(huán)境中，超聲波聲速更高。因此，在試驗(yàn)時(shí)要保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間和試塊含水量一致。

3 再生磚骨料分析

3.1 來源

再生磚骨料主要來源于老舊建筑廢棄磚等，經(jīng)過再加工利用；或者廠家生產(chǎn)過程中，不可避免生產(chǎn)出不合格的燒結(jié)磚，如空心磚、多孔磚等，均可以回收再利用；被質(zhì)檢部門測試后廢棄的混凝土，再加工處理后均可以作為再生磚骨料使用。

3.2 性能

再生磚骨料是廢棄混凝土和磚經(jīng)過破碎篩分后，按照一定級配要求制作而成。因此，再生磚骨料中包含水泥漿、天然骨料等，再生磚表面相對粗糙，存在細(xì)小的裂紋。廢棄磚經(jīng)過處理后多呈扁平狀，具有較多空隙，因此力學(xué)性能相對較差。一般情況下，再生磚骨料的表觀密度、堆積密度均不及天然碎石骨料。再生磚骨料的骨料顆粒縫隙更大，表面粗糙，孔隙率高，堆積密度相對較低。另外,有研究指出，再生磚骨料吸水率約為天然骨料的40倍，能夠吸收大量水分。

4 超聲回彈綜合法檢測再生磚骨料混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)

超聲回彈綜合法綜合了超聲法和回彈法兩種方法的優(yōu)勢，試驗(yàn)誤差更低，能夠分析混凝土的抗壓強(qiáng)度。作為一種無損檢測方法，具有良好的應(yīng)用空間和發(fā)展趨勢。測強(qiáng)曲線作為該方法的參考標(biāo)準(zhǔn)，提高測強(qiáng)曲線精準(zhǔn)度，有助于提高測量精準(zhǔn)度，更準(zhǔn)確預(yù)測抗壓強(qiáng)度。

4.1 材料與方法

4.1.1 設(shè)備儀器

準(zhǔn)備再生磚專用回彈儀、破碎機(jī)、頂基標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)、攪拌機(jī)、振動(dòng)臺(tái)、壓力試驗(yàn)機(jī)和超聲檢測儀等。

4.1.2 試驗(yàn)材料

準(zhǔn)備海螺牌P.O42.5水泥、Ⅱ區(qū)砂、級配碎石、再生磚骨料和減水劑等材料。根據(jù)合格證明，再生磚骨料堆積密度為 971 kg/m3，表觀密度為 2469 kg/m3，壓碎指標(biāo)30.3%，吸水率為19.98%。水泥性能標(biāo)準(zhǔn)為抗壓強(qiáng)度43.1MPa，抗折強(qiáng)度為6.9MPa。

4.1.3 試驗(yàn)配合比

設(shè)計(jì)再生磚混凝土的配合比，要經(jīng)過多次試驗(yàn)配比，保證達(dá)到30～50 mm坍落度的配比要求，達(dá)到C30、C35等級，減水劑減水率達(dá)到25%。C30強(qiáng)度等級配比標(biāo)準(zhǔn)為：砂率達(dá)到38%，水灰比達(dá)到0.55，水 166.8 kg，天然骨料 558.5 kg，再生混凝土骨料558.5 kg，砂 684.6 kg，水泥 373.7 kg，減水劑 1080.9 g。C35強(qiáng)度等級配比標(biāo)準(zhǔn)為：砂率達(dá)到36%，水灰比達(dá)到 0.50，水 166.9 kg，天然骨料 566.5 kg，再生混凝土骨料 566.5 kg，砂 637.4 kg，水泥 410 kg，減水劑1189 g。

4.1.4 制作試件

制作100塊再生磚骨料試塊，各強(qiáng)度各50組，試塊采取統(tǒng)一尺寸 15 cm×15 cm×15 cm。拆模后在養(yǎng)護(hù)室經(jīng)過14 d的養(yǎng)護(hù)處理，按照品字位置擺放，進(jìn)行測試。

4.2 測試過程

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，在試塊14 d、28 d時(shí)進(jìn)行測試。先進(jìn)行回彈值的測試，再進(jìn)行超聲聲速的測試，最后使用壓力試驗(yàn)機(jī)對試塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試。

4.3 結(jié)果分析

4.3.1 回彈值

表1 測試數(shù)據(jù)平均值

對兩種不同強(qiáng)度的再生磚骨料試塊，在不同齡期進(jìn)行回彈值和抗壓強(qiáng)度的測試，可以發(fā)現(xiàn)兩種不同強(qiáng)度等級的試塊，抗壓強(qiáng)度增加，回彈值也逐漸增加，兩者存在相關(guān)關(guān)系。計(jì)算不同齡期的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，可以得出C30等級試塊，14d抗壓強(qiáng)度:28 d抗壓強(qiáng)度=1:1.14。C35等級試塊，14d抗壓強(qiáng)度:28 d抗壓強(qiáng)度=1:1.17。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，C35等級試塊抗壓強(qiáng)度漲幅最大。對比兩組試塊的回彈值，C30等級試塊，14 d回彈值 :28 d回彈值 =1:1.07。C35等級試塊，14 d回彈值:28 d回彈值=1:1.06?？梢园l(fā)現(xiàn)再生磚骨料回彈值的漲幅相對較小。C35強(qiáng)度等級試塊的回彈值和抗壓強(qiáng)度均超過C30等級試塊。對兩者回彈值變化趨勢分析，可以發(fā)現(xiàn)兩種強(qiáng)度等級回彈值變化趨勢相近，回彈值受到強(qiáng)度等級的影響相對較小，基本沒有影響。

4.3.2 超聲波

對試塊進(jìn)行超聲波的測試，隨著齡期的變化，超聲聲速逐漸增長。C30等級試塊，14 d超聲聲速:28 d超聲聲速=1:1.03。C35等級試塊，14 d超聲聲速:28 d超聲聲速=1:1.04。兩種強(qiáng)度試塊在14～28齡期，超聲聲速出現(xiàn)的增長幅度相對一致，隨著抗壓強(qiáng)度的增加，超聲聲速出現(xiàn)小幅度增加，漲幅不明顯。分析原因是再生磚骨料的表面相對粗糙，具有較多空隙，造成超聲波傳導(dǎo)受到影響。分析超聲波聲速變化趨勢，可以發(fā)現(xiàn)超聲聲速和試塊的抗壓強(qiáng)度存在直接關(guān)聯(lián)，聲速增加，抗壓強(qiáng)度也出現(xiàn)顯著增加，強(qiáng)度等級對于超聲聲速變化的影響相對較小，基本沒有影響。

4.4 超聲回彈綜合法測強(qiáng)曲面

根據(jù)國家測強(qiáng)曲線中輸入數(shù)據(jù)，對比推測數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)，計(jì)算誤差，C30強(qiáng)度混凝土誤差約為33%，C35誤差約為44%。由于誤差超過了國家規(guī)定的15%，不能使用國家測強(qiáng)曲線,使用oringe軟件對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算回歸系數(shù)，得到回歸曲線。使用回彈法建立測強(qiáng)曲線誤差，通過對數(shù)據(jù)的擬合分析，了解到誤差水平較小，滿足規(guī)范要求，兩種模型誤差接近，沒有顯著相關(guān)性，使用單一回彈法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測量，存在一定局限性。使用超聲回彈綜合法對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，根據(jù)規(guī)定對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，分析回歸曲線誤差，誤差小于12%，可進(jìn)行回歸分析。綜合法可以縮小精準(zhǔn)度，在使用上更加準(zhǔn)確可靠。

因此，文章選擇冪函數(shù)以及多項(xiàng)式函數(shù)模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。計(jì)算出再生磚骨料混凝土在不同齡期的抗壓強(qiáng)度、回彈值以及超聲聲速，根據(jù)規(guī)范進(jìn)行模型的計(jì)算。通過對回歸曲線的計(jì)算，能夠確定誤差數(shù)據(jù)，從而判斷曲線的準(zhǔn)確度。將數(shù)據(jù)繪制在回歸曲線上，分析數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，可達(dá)到良好的擬合效果。文章建立在冪函數(shù)以及多項(xiàng)式函數(shù)的誤差滿足規(guī)范。

對比兩種回歸模型，可發(fā)現(xiàn)，使用冪函數(shù)可達(dá)到更好地?cái)M合效果，誤差更小，和冪函數(shù)存在密切關(guān)聯(lián)，可以達(dá)到更高的精準(zhǔn)度。

5 結(jié)論

綜上所述，通過對再生磚骨料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混凝土回彈值、超聲聲速與抗壓強(qiáng)度存在密切關(guān)聯(lián)，隨著齡期以及強(qiáng)度等級增加，回彈值和聲速也表現(xiàn)出增長趨勢，漲幅小于抗壓強(qiáng)度漲幅。使用全國統(tǒng)一測強(qiáng)曲線對混凝土強(qiáng)度預(yù)測存在較大誤差。使用超聲回彈綜合法對測強(qiáng)曲線進(jìn)行分析，可達(dá)到較高的精度，建立冪函數(shù)模型可以達(dá)到更好的擬合效果，準(zhǔn)確度更高，可以提供準(zhǔn)確試驗(yàn)結(jié)果。