回弹法检测混合砂高强混凝土抗压强度研究

2017-11-18王大勇

商品混凝土 2017年11期

关键词：廊坊市立方体高强

王大勇

（1.廊坊市建设工程质量检测中心，河北廊坊 065000；2.廊坊市阳光建设工程质量检测有限公司，河北廊坊 065000）

回弹法检测混合砂高强混凝土抗压强度研究

王大勇1,2

（1.廊坊市建设工程质量检测中心，河北廊坊 065000；2.廊坊市阳光建设工程质量检测有限公司，河北廊坊 065000）

试验由标称动能 4.5J 回弹仪对立方体试件侧面进行回弹测试，同时采集相应的混凝土碳化深度。对数据处理后的有效数据,采用最小二乘法进行回归拟合得到回弹法检测高强混凝土测强曲线。研究结果表明：拟合得到的回弹法测强曲线具有足够的工程检测精度，可用于结构实体混凝土抗压强度检测。研究结果可为工程实体混凝土强度检测与控制提供参考。

高强混凝土；回弹法；测强曲线；不确定度

0 引言

随着人类生态环境的恶化以及环保意识的增强，预拌混凝土已普遍用于结构工程混凝土的绿色施工。为满足高层、超高层、大跨度建筑和特种结构对高强度等级混凝土的需求并达到经济的目的，高强混凝土需求日益增加。

目前，国内对混凝土拌合物抗压强度评定采用标准养护立方体试件，结构混凝土抗压强度评定采用与结构实体同条件立方体试件，对于现场结构构件高强混凝土抗压强度检测常采用回弹法进行[1]。由于混凝土材料的地域性特点，国内多家研究机构[2-4]分别试验研究了符合当地混凝土强度发展规律的回弹法检测高强混凝土测强曲线。本文采用混合砂混凝土试件为研究对象，试验采用标称动能 4.5J 回弹仪对立方体试件侧面进行回弹测试，采用最小二乘法进行回归拟合得到回弹法检测混合砂高强混凝土测强曲线，最后将其与国内各地回弹法检测高强混凝土测强曲线进行比较。研究结果可供现场结构混凝土强度检测与控制参考。

1 试验方案

1.1 混凝土原材料及配合比

委托本地区有代表性的某大型商品混凝土搅拌站提供试验混凝土，试验用水泥为 52.5 级普通硅酸盐水泥，Ⅱ 级粉煤灰，S95 级矿粉，细骨料为天然细砂（μf=1.5）与机制砂（μf=3.7）组成混合砂，粒径5.0～25.0mm 碎石，JF-9 型高效泵送减水剂，混凝土拌合及养护用水均为当地用自来水。

混凝土配合比设计以强度为目标，采用复掺粉煤灰、矿粉的方法，以混合砂替代天然中砂并加入适量高效泵送减水剂的方式配制 C50、C60、C70、C80 共四个强度等级的混凝土。

1.2 试验用标准立方体试件

立方体试件用试模符合现行 JG 237—2008《混凝土试模》的规定，采用同一盘混凝土均匀装模按标准方法成型 150mm×150mm×150mm 立方体试件，每强度等级各制作 12 组同条件试件与标准养护 28d 试件 1 组。立方体试件成型脱模后，移至室外“品”字型堆放于不受日晒雨淋处，自然养护，裸置备用。各强度等级混凝土标准养护 28d 立方体试件抗压强度均合格。

1.3 试验用仪器设备

试验用标称能量 4.5J 的 GHT450 型高强回弹仪技术参数：弹击拉簧刚度 K 为 900N/m，弹击拉簧工作长度l 为 106mm，冲击长度 l0为100mm，弹击锤质量 m 为526g；试验用压力机量程 3000kN，以上仪器设备均在检定校准有效期内。

1.4 测试方法

在龄期 14d、28d、60d、180d 时，从每强度等级试件中随机抽取不少于 1 组（3 个）立方体试件，将被测试件浇筑侧面的尘土、污物等擦拭干净，并将其一对侧面置于试验压力机承压板下，加压至 60～100kN，恒荷稳定后，分别在另一对侧面上用回弹仪水平向各测 8 点回弹值，精确至 1；剔除 3 个最大值和 3 个最小值，取余下 10 个有效回弹值的平均值作为该试件的回弹代表值 R，精确到 0.1。回弹值测试完毕，卸荷将回弹测试面置于压力机承压板正中，按现行 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》加荷至破坏，经计算得到该立方体试件抗压强度值。

2 回弹法检测高强混凝土抗压强度

2.1 高强混凝土测强曲线建模

试验得到的回弹值与立方体抗压强度的关系见图1。

图 1 回弹值与立方体抗压强度关系

由图 1 可知，回弹值随着混凝土抗压强度的增加而规律性增大。采用最小二乘法由 Excel 软件，对试验取得的有效数据进行回归。由于高强混凝土碳化深度几乎为零，故本次不考虑碳化深度的影响。拟合测强曲线用线性函数、一元二次函数、幂指数函数等 3 类数学模型示于式 (1)～(3)。

式中：

A、B、C ——待回归系数。

Ri——第 i 测区回弹代表值，精确至 0.1。

拟合得到的回弹法水平向检测高强混凝土浇筑侧面测强曲线及统计指标见表 1，表中 r 表示变量间的相关系数；δ、er分别为经数理统计得到的强度平均相对误差和强度相对标准差，二者的计算公式见式（4）、（5）。

式中：

n ——试件数量。

fcu,i——立方体试件抗压强度，精确至 0.1MPa。

δ——经数理统计得到的强度平均相对误差。

er——经数理统计得到的强度相对标准差。

表 1 回归测强曲线系数及统计指标

由表 1 可知，拟合所得到的三个测强曲线的相关系数较高，误差统计指标值均较小，且三者的评价指标差别不大，均符合 JGJ/T 294－2013《高强混凝土强度检测技术规程》所要求的相对标准差 er不大于 14.0% 的专用测强曲线的技术指标规定。择优选取物理意义明确的幂指数数学模型作为本次试验得到的回弹法检测高强混凝土测强曲线，即

2.2 与各地高强混凝土测强曲线的比较

以标称能量 4.5J 高强混凝土回弹仪为基准，本文所建立的回弹法水平向检测混凝土浇筑侧面测强曲线与相应的国家统一曲线[1]（式 7）、河北地区测强曲线[2]（式 8）、重庆地区测强曲线[3]（式 9）及海工高性能混凝土回弹测强曲线[4]（式 10）的比较见图 2。由图 2可知：随着回弹值变大，混凝土强度换算值增加；河北曲线、重庆曲线与国家统一曲线基本相当，海工曲线在回弹代表值不大于 60 时，其混凝土强度换算值与上述三者计算结果相差不多，回弹代表值 Ri大于 60 后，该曲线混凝土换算强度逐渐明显低于其他曲线换算值，而本文曲线在回弹代表值 Ri不大于 70 时，其混凝土强度换算值随回弹代表值的变小与其他曲线换算结果相差变大，最大相差两个混凝土强度等级以上，当回弹代表值大于 70 后，该曲线混凝土换算强度略高于国家统一曲线、河北曲线及重庆曲线换算结果。因此针对试验用混凝土建立专用测强曲线是必要的。