高望清，李 操

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510500）

0 引言

自 20 世紀(jì)以來，我國的高強(qiáng)度混凝土技術(shù)研究迅速發(fā)展，我們的配制及施工技術(shù)已經(jīng)逐步成熟［1，2］。對于高強(qiáng)度混凝土的無損害檢測技術(shù)的研究也發(fā)展很深?？娙旱龋?］通過采用超聲波法和回彈法無損檢測，進(jìn)行在不同養(yǎng)護(hù)條件下無損參量與混凝土的抗壓強(qiáng)度之間關(guān)系表達(dá)式的建立。張仁瑜［4］經(jīng)過研究論述了強(qiáng)度等級大于 C50 的高強(qiáng)度混凝土現(xiàn)場檢測技術(shù)。李劍［5］通過對在檢測混凝土強(qiáng)度中回彈法的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了研究分析，并且對存在的一些問題進(jìn)行了具體討論，同時綜合分析指出目前應(yīng)用現(xiàn)狀下，回彈法依然存在很高的實(shí)踐應(yīng)用價值。很多學(xué)者通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對某些地區(qū)建立和研究了混凝土回彈測強(qiáng)曲線［6-11］。為解決高強(qiáng)混凝土在實(shí)際工程應(yīng)用中難進(jìn)行檢測的問題，同時配合對高強(qiáng)度混凝土方面的新技術(shù)推廣，且在高強(qiáng)混凝土的地方檢測標(biāo)準(zhǔn)未發(fā)布的現(xiàn)狀下，很有必要通過采用本地區(qū)常用高強(qiáng)度混凝土的原材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝以及自然環(huán)境條件等，開展針對本省高強(qiáng)度混凝土的回彈法檢測技術(shù)的研究。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試件設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)所采用高強(qiáng)混凝土原材料均為本地區(qū)實(shí)際工程常用原材料，并且根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用配合比原則對試驗(yàn)配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而生產(chǎn)符合要求的高強(qiáng)混凝土試件，本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為 150 mm 的立方體，本次試驗(yàn)需制作試件數(shù)量如表 1 所示。

表1 試件制作數(shù)量組

1.2 試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)過程

本次試驗(yàn)主要設(shè)備包括回彈儀和壓力試驗(yàn)機(jī)。回彈儀包括 4.5 J 和 5.5 J 高強(qiáng)回彈儀各 1 臺，圖 1 所示為壓力試驗(yàn)機(jī)。

圖1 壓力試驗(yàn)機(jī)

試驗(yàn)測試工作根據(jù)試件的齡期進(jìn)行。通過預(yù)加載來固定試件，預(yù)加壓值如表 2 所示。

表2 壓力機(jī)保持壓力參考值

考慮到在實(shí)際應(yīng)用中高強(qiáng)混凝土構(gòu)件主要承受垂直豎向荷載，所以大部分檢測中采用混凝土澆筑側(cè)面作為檢測面。所以通過澆筑側(cè)面對應(yīng)測強(qiáng)曲線來計(jì)算強(qiáng)度換算值。

采用 4.5 J 回彈儀和 5.5 J 回彈儀分別對試件 4 個澆筑側(cè)面進(jìn)行回彈值測試。為避免對試件重復(fù)加壓影響測試結(jié)果，則在試驗(yàn)過程中調(diào)換兩個回彈儀的測試次序。在對試件測試回彈值后，進(jìn)行卸荷并對試件尺寸進(jìn)行測量，采用精準(zhǔn)測量工具對試件承壓面進(jìn)行測量，保證數(shù)值結(jié)果精確至 1 mm。尺寸測量完畢后，將對試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。為了降低荷載加載速率對于高強(qiáng)度混凝土試件試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，需要保持連續(xù)均勻加載，壓力機(jī)加載速率參考值如表 3 所示。

表3 壓力機(jī)加載速率參考值

圖2 為混凝土抗壓強(qiáng)度測試實(shí)景。

圖2 混凝土抗壓強(qiáng)度測試

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析

表4 是通過對各強(qiáng)度等級試件在不同養(yǎng)護(hù)齡期下進(jìn)行加載獲得的抗壓強(qiáng)度值，為避免某單個試件錯誤數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響，則對同強(qiáng)度等級和同齡期若干個試件實(shí)測值取算術(shù)平均值。

表4 各強(qiáng)度等級試件不同齡期下抗壓強(qiáng)度

表 5 和表 6 是通過分別采用 4.5 J 和 5.5 J 高強(qiáng)回彈儀對各強(qiáng)度等級試件在不同養(yǎng)護(hù)齡期下進(jìn)行回彈測試獲得的回彈值。同樣，為避免某單個試件錯誤數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響，則對同強(qiáng)度等級和同齡期若干個試件實(shí)測值取算術(shù)平均值。

表6 5.5 J 回彈儀各強(qiáng)度等級試件不同齡期下回彈值

2.2 全國測強(qiáng)曲線在本試驗(yàn)中的驗(yàn)證和比較分析

對 4.5 J 和 5.5 J 回彈儀全國測強(qiáng)曲線在本試驗(yàn)中驗(yàn)證，將表 5、6 中的回彈均值分別帶入對應(yīng)回彈儀全國測強(qiáng)曲線公式（1）、（2）中，計(jì)算抗壓強(qiáng)度換算值，再將計(jì)算所得換算值與試件抗壓強(qiáng)度實(shí)測值fcu進(jìn)行相對標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算式（3）所示。

表5 4.5 J 回彈儀各強(qiáng)度等級試件不同齡期下回彈值

圖3 4.5 J 高強(qiáng)回彈儀全國測強(qiáng)曲線與本文試驗(yàn)測強(qiáng)曲線對比

將 5.5 J 回彈儀全國測強(qiáng)曲線與試驗(yàn)擬合得出的測強(qiáng)曲線進(jìn)行比較分析，如圖 4 所示，同樣由圖而得全國測強(qiáng)曲線計(jì)算結(jié)果相對于試驗(yàn)測強(qiáng)曲線計(jì)算結(jié)果偏向保守。選用 5.5 J 高強(qiáng)回彈儀的試驗(yàn)測強(qiáng)曲線函數(shù)如式（4）所示。

圖4 5.5 J 高強(qiáng)回彈儀全國測強(qiáng)曲線與本文試驗(yàn)測強(qiáng)曲線對比

式中：R為5.5J高強(qiáng)回彈儀測區(qū)回彈代表值。

強(qiáng)度等級范圍在C50～C90的高強(qiáng)混凝土較適用此公式。且對于本次試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的分析比較，可以得出此公式在強(qiáng)度等級范圍C50～C90高強(qiáng)混凝土中應(yīng)用有較好精度和適用性。

2.3 回彈儀試驗(yàn)結(jié)果對比與分析

圖5 試驗(yàn)測強(qiáng)曲線強(qiáng)度換算值與強(qiáng)度實(shí)測值（-f cu）比較

圖6 全國測強(qiáng)曲線強(qiáng)度換算值與強(qiáng)度實(shí)測值（-f cu）比較

由圖 6 中可以明顯看出，4.5 J 和 5.5 J 高強(qiáng)回彈儀全國測強(qiáng)曲線強(qiáng)度換算值之間存在明顯差距。當(dāng)試件實(shí)測抗壓強(qiáng)度值高于 80 MPa 時，兩者差距急劇出現(xiàn)，4.5 J 回彈儀全國測強(qiáng)曲線強(qiáng)度換算值仍然持續(xù)增長，與實(shí)測抗壓強(qiáng)度基本相符合；而 5.5 J 回彈儀全國測強(qiáng)曲線強(qiáng)度換算值有些微增長，基本保持不變，這也就表明采用 5.5 J 回彈儀全國測強(qiáng)曲線換算會產(chǎn)生較大誤差，得出結(jié)果值偏小，即采用 4.5 J 高強(qiáng)回彈儀測試高強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度時會有更高精確度和適用性。

表7 4.5 J 高強(qiáng)回彈儀和 5.5 J 高強(qiáng)回彈儀參數(shù) Δfcu /ΔR 計(jì)算

試驗(yàn)結(jié)果表明：4.5 J 高強(qiáng)回彈儀其優(yōu)點(diǎn)為具有較高的測試精度和較廣的適用性，可以直接在廣州地區(qū)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測中應(yīng)用對應(yīng)全國測強(qiáng)曲線公式；5.5 J 高強(qiáng)回彈儀其測試精度相對較低，不可以直接將對應(yīng)的全國測強(qiáng)曲線應(yīng)用于廣州地區(qū)的高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測當(dāng)中，且其適用性相對較差。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過采用 4.5 J 和 5.5 J 兩種高強(qiáng)混凝土回彈儀進(jìn)行測試擬合試驗(yàn)測強(qiáng)曲線并驗(yàn)證對應(yīng)的全國測強(qiáng)曲線，分析試驗(yàn)結(jié)果得到結(jié)論如下。

3）通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析研究，4.5 J 高強(qiáng)回彈儀其優(yōu)點(diǎn)為具有較高的測試精度和較廣的適用性；5.5 J 高強(qiáng)回彈儀其測試精度相對較低，不可以直接將對應(yīng)的全國測強(qiáng)曲線應(yīng)用于廣州地區(qū)的高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測當(dāng)中，且其適用性相對較差。