回弹法检测预浸玄武岩纤维混凝土强度

赵 刚 马建勋

0 引言

近年来，混凝土向着高强、高性能的方向发展，预浸玄武岩纤维混凝土就是在混凝土中掺入预浸玄武岩纤维而制成的一种新型高性能混凝土。不同掺量和不同长径比的预浸玄武岩纤维掺入到混凝土中对其抗压强度的影响是不一样的[1]。我国现行的JGJ/T 23-2001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程对纤维混凝土的强度检测并没有说明[2]，鉴于此本文测试了26组不同纤维长径比或不同掺量的预浸玄武岩纤维混凝土的立方体抗压强度，并利用回弹法无损检测技术进行强度测试，建立预浸玄武岩纤维混凝土专用测强曲线。

1 无损检测技术

无损检测方法是指在不影响既有结构或构件受力性能或其他使用功能的前提下，直接在结构或构件上测定某些物理量，并通过这些物理量与混凝土强度的相关关系，推测出混凝土强度的检测方法。目前评估混凝土强度的无损检测方法主要有回弹法、超声脉冲速率法、拔出法、钻芯法、综合法等。

2 试验研究

2.1 试验原材料

水泥:秦岭牌32.5普通硅酸盐水泥;

砂:天然河砂，中砂，各技术性能指标符合现行规范要求;

粗骨料:粒径5 mm～31.5 mm连续级配卵石;各技术性能指标符合现行规范要求;

水:生活饮用水;

玄武岩纤维:由浙江石金玄武岩纤维有限公司提供，其技术性能指标见表1，纤维短切长度分别为10 mm，20 mm，30 mm，单丝直径19 μm。

表1 玄武岩纤维物理、力学性能指标

2.2 试验设计

本试验基体混凝土强度等级设计为C30，预浸玄武岩纤维混凝土是在基体混凝土配比基础上针对三种不同的长度分别掺入掺量为3 kg/m3，5 kg/m3，7 kg/m3的预浸玄武岩纤维[3]。基体混凝土配合比见表2。

2.3 试验方法

本试验按照JGJ/T 23-2001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程的规定，将试件从养护地点取出，表面擦净后将浇筑面的侧面置于型号为WYL-2000D的压力试验机的上下承压板之间，开始加压，在30 kN～80 kN的压力下对试件的另外两个相对侧面进行回弹测试，每个试件布置16个测点。剔除3个最大值和3个最小值后计算平均值即为该试件的平均回弹值Rm，精确至0.1。然后将试件加载至破坏，计算得到抗压强度[4]。由于实验室养护条件较好，测试龄期较短，混凝土未发生碳化，因此，在测强曲线的回归中不必考虑碳化深度。

表2 基体混凝土配合比kg/m3

2.4 测试结果及分析

2.4.1 测强曲线类型

回弹法检测混凝土的抗压强度是建立在混凝土抗压强度与回弹值之间具有一定规律性的基础上的，对于这种相关关系，要求在满足测试精度的前提下尽量简单方便。回弹值与抗压强度之间的相关关系可用回归方程来表示，对于无碳化的混凝土可以用下列回归方程式表示:

f=f(R)。

经大量实践证明，回弹值与强度的关系可归纳为下列三种形式:

1)直线形式:f=A+B·R;2)幂函数形式:f=A·RB;3)抛物线形式:f=A+B·R+C·R2。

回归方程的计算误差采用:

其中，f为强度;R为平均回弹值;A，B，C均为系数;fcu，i为回归函数的实测值为回归函数的换算值。

图1 回弹法线性函数曲线

图2 回弹法抛物线函数曲线

2.4.2 测强曲线形式的建立

本文选取直线和抛物线两种数学模型对试验数据进行回归分析，得到不同长径比、不同掺量的预浸玄武岩纤维混凝土的回弹值与抗压强度的测强曲线如图1，图2所示。

2.4.3 测强公式的修正

为了更准确的反映所测混凝土构件的真实强度，对上述所得公式进行修正。首先将试验数据代入上面得到的回归公式，求出相应的，然后根据实测fcu值与计算值进行比较确定修正系数η的值。

经计算，各公式的修正系数为:直线形式:η=0.85;抛物线形式:η =0.85。

修正后的测强公式为:

通过回归分析可以发现，预浸玄武岩纤维混凝土回弹值与抗压强度相关性较好。将通过本试验数据建立的两个拟合式进行比较分析，发现各公式的相关系数均较为理想而且平均相对误差和相对标准差都满足《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中对专用测强曲线的要求。相比较而言，抛物线函数形式的相关性较好，但形式较为复杂。直线函数回归形式的相关性也较为理想，且使用较为方便，建议优先选用。

3 结语

1)通过试验数据分析发现，混凝土构件的回弹值与混凝土抗压强度之间具有较好的相关性，这说明通过建立混凝土强度与回弹值之间的相关关系，从而评价混凝土强度是可行的。2)建立起来的两种形式回弹测强曲线关系式均有较好的相关性，为方便工程使用，建议优先选用直线形式。3)文中建立的测强曲线适用于本实验，如用于其他纤维混凝土需加以验证确定是否可以使用。

[1]Jianxun Ma，Xuemei Qiu，Yuanlong Wang，et al.Experimental Research on the Fundamental Mechanical Properties of Presoaked Basalt Fiber Concrete[A].Proceedings of the 5th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering(CICE2010)Beijing China[C].2010:85-88.

[2]JGJ/T 23-2001，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[3]GB/T 50081-2002，普通混凝土力学性能试验方法标准[S].

[4]GB/T 50107-2010，混凝土强度检验评定标准[S].