回弹法在预制 T 梁强度评定中的影响因素分析

2018-12-20卢佳林兰聪陈景唐天明

商品混凝土 2018年12期

卢佳林，兰聪，陈景，唐天明

（中建西部建设西南有限公司，四川成都 610041）

0 前言

回弹法是检测混凝土结构强度的一种常用的无损检测方法，该种方法具有设备简单、过程方便、操作简便及数据处理容易的特点[1]。我国在20世纪80年代开始逐步推广使用回弹仪，从业人员普遍认为这是一种较为可信的混凝土强度检测方法[2]，但是回弹法在应用与评价过程中也暴露了诸多问题，廉慧珍、文恒武等也对回弹法的适应性、合理性进行了大量的讨论，其根本原因在于人们对回弹法缺乏正确的认识[3-5]，从而在诸多工程检测和判定中，造成了较多的质量争议和纠纷[6,7]。本文针对华丽高速公路预制 T 梁在强度检测过程中回弹强度偏低，而同条件试件、钻芯强度却满足设计强度的情况，通过各种原因分析，确定影响回弹值偏低的影响因素。

1 混凝土原材料及配合比

1.1 原材料

（1）水泥：永保 P·O42.5 水泥，性能指标见表 1。

（2）Ⅱ 级粉煤灰：攀枝花某厂粉煤灰，满足 JTG/T F50—2011《公路桥涵施工技术规范》的要求。

（3）减水剂：山西华凯高性能减水剂，减水率25%。

（4）粗集料：5～10mm、10～25mm 卵碎石。

（5）细集料：五郎河河砂、涛源江沙。

1.2 混凝土配合比

配合比见表 2。

表1 水泥基本性能指标

1.3 试验技术条件

试件制作及养护：标准养护为每片梁制作150mm×150mm×150mm 立方体试件3组，测定 7d 和28d 龄期抗压强度，并用于混凝土质量评定；同条件试件在梁场制作 150mm×150mm×150mm 立方体试件 3组，用于 7d 和 28d 龄期强度对比及预应力张拉条件控制。

混凝土实体回弹：依据 JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》对 T 梁实体强度进行回弹推定实体强度，不考虑等效龄期。

表2 C50 机制砂 T 梁混凝土配合比 kg/m3

2 不同强度检测方法对 T 梁强度评定结果的差异性

表3 为某标段8月不同检测方法 T 梁强度的差异分析。华丽高速沿线8月白日平均气温 24℃，夜间15℃，采用人工洒水养护 4～7d。由表3可见，7d 标准养护条件最小值均大于 50MPa，同条件试块最小值48.8MPa，满足张拉条件，28d 强度均满足实体强度要求，但是 7d 回弹强度偏低且 28d 增幅较小。抽取回弹值偏低的 T-1 和 T-10 利用钻芯法进行强度检测，28d 强度分别为 51.0MPa 和 54.1MPa，强度满足要求。由以上数据分析可见，在标准养护条件、同条件及钻芯强度均满足要求的情况下，T 梁回弹强度不满足要求。

表3 不同检测方法 T 梁强度差异

3 回弹法检测 T 梁强度影响因素分析

3.1 混凝土本身的影响

回弹法测定混凝土强度的原理是通过材料表面回弹值与材料强度之间存在的统计相关性，从而推导材料实体强度的一种技术，它主要表征材料实体表面10～15mm 厚度范围内的硬度，对材料匀质具有极高的要求。混凝土材料是一种混沌体系（固、气、液共存的非线性体系），在强度等级相同的条件下，其组成材料却未必相同，并且存在相当大的差异性；这种非匀质的复杂材料，尤其内部和表面差异性较大时，其表面特征无法真实的反应实体结构的强度，造成较大的偏差甚至错误；一般认为回弹法与混凝土实体强度之间存在5%～25% 的偏差波动。

3.2 薄壁结构震颤对回弹值的影响

回弹仪的基本原理见图 1，是用弹簧驱动弹击锤以恒定的动能撞击弹击杆，使局部混凝土吸收部分能量并使另一部分转化为反弹动能，当反弹动能全部转化成势能时，弹击锤反弹达到最大距离，最大反弹距离以回弹值的名义显示出来[8]。T 梁属于薄壁结构，在检测过程中，回弹仪弹击杆撞击 T 梁混凝土表面时，T 梁薄壁结构可能会发生震颤，从而存在能量损失，使得反弹的动能较小，导致转化的势能也减小，弹击锤反弹的最大距离相对真值偏小，回弹仪显示的回弹值偏低，导致回弹法评定 T 梁强度失真，最终混凝土强度值偏小。

图1 回弹仪工作原理图

表4 分别对 T-1～T-5 号 T 梁 28d 龄期腹板和马蹄部分回弹强度进行对比。

表4 T 梁不同部位 28d 回弹强度对比 MPa

由表4可见，T-1～T-5 号 T 梁同条件试块平均强度为 58.9MPa，同条件试块能比较准确地反应 T 梁同龄期实体强度。而 T-1～T-5 号 T 梁腹板、马蹄部分回弹强度均值分别为 43.8MPa 和 48.9MPa，二者相差5.1MPa，图2所示，虚线箭头所指区域为震颤区，测量易失真，实线箭头所指区域为非震颤区，回弹数值相对偏高。同时，可能由于压浆波纹管空洞区域也易造成回单数值偏低[9]。

图2 T 梁截面

3.3 T 梁混凝土表面强度的影响

华丽高速该项目位于云南省丽江市，该地区的特点是风大、湿度小、温度较高。梁场受供水系统影响采用人工洒水养护，无法有效保证充分养护。腹板和马蹄未受到较好的养护，腹板和马蹄部分面层混凝土无法充分水化，7d 停止人工洒水养护后水化放缓，导致面层混凝土强度偏低，而内部混凝土所受影响较小，从而回弹值无法代表实体强度，采用贴膜结合人工洒水养护回弹值可有效提升。同时由于特殊的施工工艺的原因，T 梁腹板设置附着式振动器振捣，造成面层形成富浆层，同时由于振动时间长、频率高，造成面层砂浆水灰比增大，造成混凝土面层实际强度偏低，进而影响回弹强度。T 梁模板采用不锈钢钢模，测区表面回弹值受表面平整度、脱模剂及表面气泡影响也较大。

3.4 地区测强曲线的影响

云南昆明地区已经有地区回弹曲线，但基础设施项目仍然采用行业标准曲线。全国测强曲线是考虑全国代表性的材料等因素建立的，各地区材料、施工及气候等差异较大，从而易造成评定偏差。对比 C50 混凝土，昆明地区测强曲线推定的实体强度高于行业标准约5MPa。采用不同的测强曲线进行强度推定，对强度评定结果影响较大。