广州地区高强混凝土回弹测强曲线试验研究

李 操

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州510500）

0 引言

自20世纪以来，我国高强度混凝土新技术迅速发展，随着在城市发展过程中以及较为典型的建筑物、公路、桥梁的设计中的需求，在大中城市中高强混凝土得到极大推广，已经形成较为成熟的施工应用技术［1］。因此回弹法在工程的质量检测、安全鉴定、事故处理、工程改扩建及监督检查中得到了广泛的应用，也是非破损检测方法中应用范围最广的方法［2］。

国家行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程：JGJ/T 23-2011》［3］规定的10～60 MPa的混凝土强度检测标准在混凝土强度超过60 MPa 时并不适用［4-5］。在高强混凝土应用领域越来越广泛的情况下，为更合理地分析各类建筑物的可靠性、耐久性以及评价施工质量，对高强混凝土的强度进行更加精确的无损检测就显得十分必要［6-7］。结合广州地区常用的高强度混凝土配制材料、高强度混凝土成型养护工艺及自然环境等条件，开展高强混凝土回弹法检测技术的研究，为验证全国测强曲线在广州地区的适用性提供支撑依据［8-9］。

1 试件设计

1.1 原材料选择

按照现行国家标准《混凝土质量控制标准：GB 50164-2011》、行业标准《高强混凝土应用技术规程：JGJ/T 281-2012》和《普通混凝土配合比设计规程：JGJ 55-2011》中的规定进行高强混凝土原材料的选取，试验中应使用广州地区实际工程中常用的高强混凝土原材料作为本次试验的原材料，包含粗细骨料、水泥、外加剂、水以及其它材料等。试验配合比应当在实际应用配合比的基础上进行设计，配制各强度等级的试件，且对于各强度等级混凝土试件的原材料的详细信息、坍落度及配合比等进行记录。

本次采用的混凝土试件来自广州市某混凝土有限公司，该公司现拥有3 条全自动化电脑控制混凝土生产线，每小时生产能力为280 m3，日生产及供应能力达5 000 m3，年生产能力超过90 万m3。公司设备先进，技术力量雄厚，现为二级商品混凝土生产企业，于2003 年通过了ISO9001 质量管理体系认证，使公司的产品质量得到了保证。该公司目前的商品混凝土主要供应给广州地区的建筑工程项目。

1.2 试件规格

国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准：GB/T 50081-2002》中第6.0.5条和行业标准《普通混凝土配合比设计规程：JGJ 55-2011》中第7.3.5 条规定：高强混凝土抗压强度测试宜采用标准尺寸试件。本试验采用边长为150 mm的立方体标准试件。

试件的形位公差是否符合要求，对高强混凝土的力学性能影响甚大。按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准：GB/T 50081-2002》中第3.3 条规定：①试件的承压面的平面度公差不得超过0.000 5d（即0.000 5×150 mm=0.075 mm）；②试件的相邻面间的夹角应为90°，其公差不得超过0.5°；③试件各边长尺寸的公差不得超过1 mm。

1.3 试件数量

经过调查了解，选取本地区生产规模较大且近几年高强混凝土供应量市场占有份额较高的某家混凝土生产企业进行合作，采用该公司属下的商品混凝土搅拌站生产的混凝土制作试件进行试验，以保证所选样本具有代表性。

本次试验需制作试件数量如表1所示。

表1 各强度等级高强混凝土试件的制作数量Tab.1 Production Quantity of High-strength Concrete Specimens for Each Strength Grade

2 试验操作

2.1 回弹测试

回弹测试是针对混凝土性能测试较为常用的无损检测方法［10］。本研究开展回弹测试的基本方式是：按试件龄期开展测试工作，每达到一个龄期段时，选取流水号数值较小的试件，用干抹布（棉纱类）清除试件表面灰尘污物，做到表面清洁、干燥。及时对从养护区取出来的混凝土试件进行试验，需先将试件表面和压力机的承压板面擦拭干净。将试件固定于压力机承压板上，且需将混凝土试件的2 个相对浇筑侧面对应上下承压板，加压（90～120）kN进行固定试件。

在试件保持压力下，采用4.5J 回弹仪，在试件另外2 个相对浇筑侧面上，分别选择均匀分布的8 个测点（在2 个回弹测试面上分别划线规定回弹测点大致位置）进行弹击，共16个测点，每一测点的回弹值读数精确至个位，同一测点只弹击1 次。采用5.5J 回弹仪开展测试的方式与上述类似。

2.2 抗压强度测试

在回弹值测试完成后，卸去固定试件的荷载（保持试件承压面不变），测量试件承压面尺寸，精确至1 mm。调整试件位置保持接触均衡，开始对试件进行连续均匀加载，直至试件发生破坏。

3 试验数据分析

经过试验分析，得到不同强度等级混凝土试件的强度随着龄期的增加的变化趋势，如图1、图2所示。

图1 各强度等级试件的抗压强度随龄期的变化情况Fig.1 Relationship between Compressive Strength of Specimens of Various Strength Grades and Age

图2 高强回弹仪对应的各强度等级试件回弹值随龄期的变化情况Fig.2 Relationship between Rebound Value of Each Strength Grade Corresponding to the High-strength Rebound Tester and Age

从图1、图2 可以看出，高强混凝土试件抗压强度试验数据和普遍的认知不太一致，尤其是强度等级高于C60 时，各个强度等级的高强混凝土试件抗压强度测试结果波动较大，出现了C80 和C85 混凝土试件强度测试结果大于C90 的现象。另外，对于C75 和C80混凝土试件，龄期超过28 d 后的强度开始降低，出现这样情况的可能原因是：

⑴在养护过程中，由于养护环境的温度、湿度以及天气因素可能对高强度混凝土产生较大影响，从而导致在28 d养护龄期后部分试件强度降低。

⑵由于试件制作水平不稳定，部分试件内部出现缺陷，从而导致该批次混凝土试件强度测试结果产生较大偏差。

⑶试件在制作过程中尺寸产生偏差或者试件受压表面不够平整。实验过程中发现，强度等级为C60以上的高强混凝土对表面平整度要求比普通混凝土高很多。由于混凝土强度提高，脆性增大，高强混凝土脆性比普通混凝土大，表面不平整导致高强混凝土试件强度测试结果降低许多。

虽然一部分C60 强度等级以上的试件没有达到等级要求，但是，从统计结果的总体情况来看，各强度等级各龄期试件抗压强度均值最低为49.5 MPa，最高为98.3 MPa，试件抗压强度区间涵盖了C50～C90 高强混凝土的强度等级区间。本次试验目的是用4.5J 高强回弹仪和5.5J 高强回弹仪测试高强混凝土试件的强度，高强混凝土试件的强度范围已涵盖C50～C90 的强度区间，即可表明本次试验结果可以适用于该搅拌站生产的C50～C90 高强混凝土，即本试验拟合出的测强曲线也适用于该搅拌站生产的高强混凝土，已达到了研究目的。

而4.5J 高强回弹仪和5.5J 高强回弹仪所测回弹值在高强混凝土试件龄期超过28 d之后都趋于稳定，并且高强混凝土强度越大，回弹值越大，与用压力机所测高强混凝土强度试验结果接近。说明4.5J 高强回弹仪和5.5J 高强回弹仪的回弹值与高强混凝土强度之间具有较强的相关性，用4.5J 高强回弹仪和5.5J高强回弹仪来测试高强混凝土强度具有一定的可靠性。从图2 中也可比较看出，4.5J 高强回弹仪相对于5.5J 高强回弹仪测试值在28 d 后稳定性较好，试件回弹值随龄期发展变化曲线较为平缓，与实际高强混凝土强度变化情况相符。

4 结论

通过采用广州地区通用的原材料制作成混凝土试件，并利用4.5J 高强回弹仪和5.5J 高强回弹仪测试试件的回弹值以及试件在不同龄期的抗压强度。结合试验测试表明：

⑴高强混凝土试件抗压强度试验数据和普遍的认知不太一致，尤其是强度等级高于C60 时，各个强度等级的高强混凝土试件抗压强度测试结果波动较大，出现了C80 和C85 混凝土试件强度测试结果大于C90的现象。

⑵通过试验拟合出的测强曲线适用于该搅拌站生产的应用于实际工程中的高强混凝土。

⑶利用4.5J 高强回弹仪和5.5J 高强回弹仪所测得的回弹值与高强混凝土强度之间具有较强的相关性，用4.5J 高强回弹仪和5.5J 高强回弹仪来测试高强混凝土强度具有一定的可靠性。