鄭穎眾

為解決現(xiàn)場混凝土回彈值與實(shí)際強(qiáng)度不符的問題，以漳州臺(tái)商投資區(qū)某工程為依托項(xiàng)目，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法研究了樣板墩、實(shí)體結(jié)構(gòu)、混凝土立方體試塊、混凝土試模墩回彈值與取芯抗壓和試塊抗壓強(qiáng)度值的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，四種方法獲得的修正系數(shù)均可以反映實(shí)體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特征，采用留置同條件養(yǎng)護(hù)試件的方法確定了混凝土60 天齡期抗壓強(qiáng)度值與回彈強(qiáng)度推定值的修正系數(shù)為1.16。

一、項(xiàng)目概況及背景

1.工程概況

漳州臺(tái)商投資區(qū)某項(xiàng)目用地總面積約5400m2，總建筑面積89398.53 m2，其中地下建筑面積13759.92 m2，地上建筑面積75638.61 m2，建筑總高度198.7m。主體結(jié)構(gòu)由1 幢43F 超高層及連體地下室組成，并配有辦公、門廳、消防控制中心以及避難層，其建成后將成為整個(gè)漳州地區(qū)的最高建筑，質(zhì)量要求高，社會(huì)影響力大，關(guān)注度高，為漳州市重點(diǎn)工程。

2.項(xiàng)目施工難點(diǎn)

（1）本項(xiàng)目1 ～12 層柱墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C70，對配合比設(shè)計(jì)以及養(yǎng)護(hù)要求較高；混凝土澆筑前由混凝土供應(yīng)商進(jìn)行試配，對粗骨料的粒徑和坍落度進(jìn)行重點(diǎn)控制，確保型鋼混凝土柱和核心筒剪力墻的施工質(zhì)量。

（2）本項(xiàng)目存在部分深度較大的連梁，勁性混凝土柱中型鋼柱與鋼筋相交點(diǎn)多、鋼筋密集，混凝土施工難度大，下料、振搗困難。如何保證該部位混凝土的工程質(zhì)量是本工程混凝土施工的重、難點(diǎn)。

（3）該結(jié)構(gòu)高度198.7m，屬于高泵程施工，對泵送機(jī)械的要求較高；同時(shí)坍落度過大或過小會(huì)影響泵送過程，從而影響混凝土施工質(zhì)量，因此對調(diào)配混凝土的坍落度控制提出了較高要求。

（4）本工程柱（墻）與梁（板）混凝土最高等級差達(dá)到35MPa，在柱墻梁板相結(jié)合部位施工時(shí)，需嚴(yán)格控制混凝土澆筑順序，梁、柱以及板、墻節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)與較高強(qiáng)度等級的部位相同，確保節(jié)點(diǎn)處工程質(zhì)量。

3.混凝土配合比設(shè)計(jì)

高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度高、剛度大，早期強(qiáng)度增長較快，同時(shí)，在耐久性和抗沖擊性方面也有較好的表現(xiàn)。隨著混凝土抗壓強(qiáng)度的提高，一方面可以減少構(gòu)件截面尺寸，使得結(jié)構(gòu)自重減輕，有利于提高結(jié)構(gòu)抗震性能；另一方面，高強(qiáng)混凝土適用于高層超高層建筑，在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也響應(yīng)了環(huán)?？沙掷m(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略。為了獲得更高強(qiáng)度，高強(qiáng)混凝土中膠凝材料用量多導(dǎo)致其早期體積變化大，容易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致其耐久性能下降，使用壽命降低。

該項(xiàng)目柱長1800mm、寬1400mm、高5500mm，墻跨度5000 mm、厚900mm、高5500mm，屬于典型的大體積混凝土，因此需要按照大體積混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并對高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能進(jìn)行深入研究。在大量室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最終確定適用于本項(xiàng)目的C70 大體積配比見表1。

表1 混凝土配合比（kg/m3）

二、回彈強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度相關(guān)性分析

1.實(shí)體樣板墩模擬試驗(yàn)

施工之前在現(xiàn)場模擬一段剪力墻及一根獨(dú)立柱。根據(jù)施工方案澆筑完24h 后用PVC 塑料噴管沿框架柱和剪力墻頂部布置定時(shí)向上噴淋噴霧，帶模養(yǎng)護(hù)7d，拆模后在其上面覆蓋土工布防止水分蒸發(fā)過快，拆模后繼續(xù)對混凝土噴霧養(yǎng)護(hù)時(shí)間7d。

表2 是28d 和60d 齡期實(shí)體樣板墩回彈強(qiáng)度推定值與芯樣抗壓強(qiáng)度值。從表中可以看出，隨著齡期從28d 增加到60d，回彈強(qiáng)度均值從62.4MPa 增加到65.1MPa，增加2.7MPa，增長幅度4.1%；芯樣抗壓強(qiáng)度均值從73.2MPa 增加到81.2MPa，增加8MPa，增長幅度11%?？梢钥闯觯S著齡期增加，回彈強(qiáng)度值增長幅度較小，而芯樣的抗壓強(qiáng)度增長較快。同時(shí)，28d 芯樣的抗壓強(qiáng)度值73.2MPa，滿足C70 高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且隨著齡期增加，混凝土強(qiáng)度還有較大幅度增加，符合大體積高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)思路。

表2 C70樣板墩回彈強(qiáng)度推定值與芯樣抗壓強(qiáng)度對比

2.實(shí)體構(gòu)件回彈值與取芯統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)體混凝土構(gòu)件回彈強(qiáng)度換算值與芯樣抗壓強(qiáng)度對比見表3。從表中可以看出，實(shí)體構(gòu)件的現(xiàn)場回彈均值59.2MPa，普遍低于同區(qū)域的芯樣抗壓強(qiáng)度78.6MPa，且回彈強(qiáng)度值無法滿足C70 混凝土設(shè)計(jì)要求。這表明混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)的回彈強(qiáng)度推定值與芯樣抗壓強(qiáng)度存在一定差異，無法表征混凝土實(shí)際強(qiáng)度。

表3 C70實(shí)體構(gòu)件回彈強(qiáng)度換算值與芯樣抗壓強(qiáng)度對比（60d齡期）

3.混凝土立方體試塊試驗(yàn)

由于樣板墩及實(shí)體構(gòu)件的回彈強(qiáng)度值不滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級，經(jīng)取芯驗(yàn)證均滿足混凝土強(qiáng)度等級，這表明測強(qiáng)曲線與回彈強(qiáng)度值差異較大，需要進(jìn)行矯正。由于該項(xiàng)目所有柱子的柱筋分部密集，鋼筋直徑較大，最小鋼筋為直徑25mm，鋼筋最大間距100mm，實(shí)際鋼筋凈空間距僅75mm，而取芯直徑至少達(dá)80mm，無法在柱上進(jìn)行取芯驗(yàn)證。核心筒剪力墻鋼筋分布也密集，沿墻肢長度垂直縱筋為D25@100（二排），沿墻肢長度方向箍筋為D16@200（六排），垂直墻肢長度方向箍筋為D16@200×200，無法每次現(xiàn)場混凝土回彈后再來取芯驗(yàn)證，通過取芯檢測的方法存在一定難度。因此，開展混凝土構(gòu)件回彈強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系研究，掌握二者之間的變化規(guī)律對現(xiàn)場指導(dǎo)實(shí)體結(jié)構(gòu)檢測具有重要意義。

依據(jù)《回彈法檢測高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》DBJ/T 13-113-2009 中的有關(guān)規(guī)定，采用同條件養(yǎng)護(hù)試件研究混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)回彈強(qiáng)度值和實(shí)際強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系。

（1）試驗(yàn)方法

首先，為了確?；貜梼x的精確度，在試驗(yàn)前進(jìn)行了回彈儀在洛氏硬度HRC60±2 的鋼砧上，回彈儀的率定值應(yīng)滿足83±2；再將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)到28d 齡期的立方體試塊（試件尺寸為：150mm×150mm×150mm）其表面擦干凈，采用CXYAW-3000E 電液式壓力試驗(yàn)機(jī)預(yù)壓，試塊強(qiáng)度較低時(shí)預(yù)壓壓力取60kN，強(qiáng)度較高時(shí)取100kN；預(yù)壓完成后在試塊的兩個(gè)側(cè)面上分別彈擊8 個(gè)點(diǎn)；從各受檢試件的16 個(gè)回彈值分別剔除掉3 個(gè)最大值和3 個(gè)最小值，余下的10 個(gè)回彈值再求的平均值，計(jì)算結(jié)果精確至0.1，此值即為該試件的平均回彈值Rm，碳化深度取值按0mm 換算。回彈測試完成后對試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試?；炷猎噳K回彈強(qiáng)度測試見圖1，抗壓強(qiáng)度測試見圖2。

圖1 混凝土試塊回彈試驗(yàn)

圖2 混凝土試塊抗壓試驗(yàn)

（2）C70 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與回彈值相關(guān)性分析

根據(jù)混凝土回彈法檢測高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程DBJ/T 13-113-2009 規(guī)定，混凝土試塊或芯樣的修正系數(shù)計(jì)算公式如下。

式中：ηi— i第 個(gè)試塊或芯樣的修正系數(shù)，計(jì)算結(jié)果精確到0.01MPa；——對應(yīng)于第i 個(gè)試件或芯樣部位回彈值的混凝土強(qiáng)度換算值，可按規(guī)程附錄A 采用或通過測強(qiáng)曲線計(jì)算得到。——第i 個(gè)同條件養(yǎng)護(hù)混凝土立方體試件（邊長為150mm 或邊長為100mm 換算至邊長為150mm）的抗壓強(qiáng)度值，精確到0.1MPa；

不同齡期C70 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度值與回彈強(qiáng)度換算值的對比見表4。從結(jié)果可以看出，強(qiáng)度回彈換算值的28d、60d、90d 變異系數(shù)Cv分別為：0.01、0.02、0.01，抗壓強(qiáng)度的變系數(shù)分別為0.05、0.05、0.05，變異性很小，其最小值和最大值的數(shù)值均在X±3s 之內(nèi)，沒有出現(xiàn)粗大誤差，且依據(jù)DBJ/T 13-113-2009 的規(guī)定，該批數(shù)據(jù)采用格拉布斯準(zhǔn)則對偏差量的離群值進(jìn)行判定，未發(fā)現(xiàn)高度離群值，故全部數(shù)據(jù)均可用來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。通過計(jì)算可得出同一組配合比不同齡期28d、60d、90d 的回彈-抗壓值修正系數(shù)分別為1.11、1.16、1.18，可見，隨著齡期增加，回彈——抗壓強(qiáng)度修正系數(shù)有增加趨勢，且隨著齡期增加，增加速度降低。

表4 不同齡期C70混凝土立方體抗壓強(qiáng)度值與回彈強(qiáng)度換算值的對比

4.混凝土試模墩實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步研究實(shí)體混凝土強(qiáng)度與回彈強(qiáng)度的關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)訂制了鋼模試模墩，其尺寸為：400mm×200mm×400mm（長×寬×高）。試驗(yàn)時(shí)，先在試模墩上回彈，然后對試模墩取芯進(jìn)行抗壓強(qiáng)度對比試驗(yàn)，試驗(yàn)過程見圖3。

C70 試模墩回彈強(qiáng)度換算值與芯樣抗壓強(qiáng)度值的對比見表5。從表中可以看出，C70 混凝土試模墩取芯抗壓強(qiáng)度和回彈值換算值的28d、60d、90d 變異系數(shù)為均為0.01，變異性很小，其最小值和最大值的數(shù)值均在X±3s 之內(nèi)，沒有出現(xiàn)粗大誤差，且依據(jù)DBJ/T 13-113-2009 的規(guī)定，該批數(shù)據(jù)采用格拉布斯準(zhǔn)則對偏差量的離群值進(jìn)行判定，未發(fā)現(xiàn)高度離群值，故全部數(shù)據(jù)均可用來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。通過計(jì)算可得出同一組配合比不同齡期28d、60d、90d 的回彈——抗壓值修正系數(shù)分別為1.12、1.17、1.20?？梢姡c立方體和回彈強(qiáng)度之間的關(guān)系類似，隨著齡期增加，試模墩與芯樣抗的回彈——抗壓強(qiáng)度修正系數(shù)有增加趨勢，且隨著齡期增加，增加速度降低。

表5 C70試模墩回彈強(qiáng)度換算值與芯樣抗壓強(qiáng)度值的對比

5.C70 高強(qiáng)泵送混凝土回彈修正系數(shù)

圖3 試驗(yàn)過程

從表2～表6 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可看出，采用不用試驗(yàn)方法得到的試塊及取芯抗壓強(qiáng)度值與回彈強(qiáng)度換算值的修正系數(shù)在1.11 ～1.33 之間，其變異系數(shù)均不超過0.05，因此，采用四種方法得到的修正系數(shù)均可以反映實(shí)體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特征。受限于現(xiàn)場試驗(yàn)條件以及試樣制作的難易程度，采用留置同條件養(yǎng)護(hù)試件的方法測試回彈修正系數(shù)具有明顯的優(yōu)勢。

不同養(yǎng)護(hù)齡期條件下，修正系數(shù)和變異系數(shù)的變化規(guī)律見圖4。從圖4 中可以看出，隨著齡期增加，回彈-試塊強(qiáng)度的修正系數(shù)逐漸增加，當(dāng)齡期超過60d 后，增加速度降低；同時(shí)，隨著齡期的增加，變異系數(shù)先降低后增加，在60d 齡期時(shí)達(dá)到最低值。數(shù)據(jù)表明，在60d 時(shí)進(jìn)行回彈-試塊修正系數(shù)的測定可獲得最小偏差修正系數(shù)，其值為1.16。此時(shí)，試塊強(qiáng)度和回彈強(qiáng)度滿足的換算關(guān)系見式（2）。

圖4 齡期與修正系數(shù)和變異系數(shù)的關(guān)系

fcor—同條件養(yǎng)護(hù)混凝土立方體試件（邊長為150mm 或邊長為100mm 換算至邊長為150mm）的抗壓強(qiáng)度值，精確到0.1MPa。

三、結(jié)語

（1）依據(jù)《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》該構(gòu)件尺寸大于1m，為防止膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，因此本項(xiàng)目C70 混凝土采用60 天大體積配合比，混凝土強(qiáng)度回彈時(shí)宜選擇在60d之后；

（2）外框柱的柱筋分部密集，且鋼筋直徑較大，鋼筋凈空間距僅75mm，不具備取芯驗(yàn)證條件（＞85mm），因此有必要建立回彈的修正系數(shù)；

（3）采用樣板墩、實(shí)體結(jié)構(gòu)、混凝土立方體試塊、混凝土試模墩四種試驗(yàn)所得到混凝土抗壓強(qiáng)度與回彈強(qiáng)度換算值的修正系數(shù)均可以反映實(shí)體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特征。用留置同條件養(yǎng)護(hù)試件的方法測試回彈修正系數(shù)具有明顯的優(yōu)勢，混凝土60 天齡期抗壓強(qiáng)度值與回彈強(qiáng)度推定值的修正系數(shù)為1.16，即