灌浆料的抗压强度与其回弹值的相关性研究
2021-04-28黄林青文杰廖新雪龚世豪秦凌凌
黄林青，文杰，廖新雪，龚世豪，秦凌凌
（1 重庆科技学院，重庆 401331； 2 重庆中机中联检测技术有限公司，重庆 400039）
0 引言
混凝土抗压强度的检测方法有很多，如超声回弹法、钻芯法、回弹法、后拔出法、后锚固法等[1]。 其中回弹法作为一种混凝土结构强度检测的方法，具有方便、快捷，不影响结构等优点，在混凝土结构检测中发挥着重要的作用[2]。
随着时代的进步，水泥基灌浆材料以其优越的性能得到飞速发展，被广泛用于结构加固等行业。 水泥基灌浆材料强度前期增长较快，在现场确定强度等级比较困难，并且现在没有水泥基灌浆料现场检测其强度的方法和标准[3]，所以需要一种现场快速检测其强度的方法。 为此本文做了大量水泥基灌浆料的试验，采集其不同时间点的回弹值和抗压强度，建立了抗压强度和回弹值之间的关系曲线[4]，实现了用回弹法便可检测其抗压强度的目标。
1 试验方案设计
1.1 材料选择与试块制作
由于不同的水泥基灌浆料有一定的差异，试验选择三个品牌的水泥基灌浆料分别进行试验。三种品牌灌浆料均按73%的灌浆料、18%的石子、9%的水的配比进行试块制作。
根据 《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015）[5]对试块制作的要求，试验采用150mm 立方体试块。 按不同品牌制作了13 个批次的试块、每个批次3 组，每组3 个同一强度等级的试块。 三个品牌共计制作了351 个试块，一个试验周期约一个月。
1.2 试验方案确定
试验采用先回弹后试压的方案，依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ T23—2011）[6]对试块进行回弹测试，然后依据 《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081）[7]的规定，在压力机上进行试块的抗压试验。
2 强度与回弹值关系分析
2.1 数据收集与整理
该试验做了三个品牌的水泥基灌浆材料的试块，根据《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010）[8]以每组三个试件强度的平均值作为每组试件的强度代表值fccu（MPa）（精确至0.1MPa）。 试块通过回弹仪测得了16 个回弹值，剔除每一块试块测得的回弹值中的3 个最大值和3 个最小值。从每组三个试块测试出的回弹值中算出平均值，作为每组试件的回弹代表值Rm（计算精确至0.1）。 具体试验数据见图1。
图1 试验数据
2.2 拟合曲线
采用两种拟合方法进行拟合对比， 确定出更准确的拟合方法。 两种方法分别为采用幂函数fccu=aRmb进行拟合、与一次多项式fccu=a+bRm 进行拟合。
根据以上数据，分别得到回归方程，见表1。根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ T23—2011），专用测强曲线的平均相对误差不大于12%，相对标准差不大于14%。 各品牌的回归方程误差见表2。
表1 回归方程
表2 回归方程误差
2.3 拟合误差分析
由以上数据可以得出：水泥基灌浆材料的回弹值Rm 与抗压强度fccu相关关系明显， 回归方程的相对误差δ 和相对标准差er满足要求，回归效果显著。 水泥基灌浆材料回弹值与其抗压强度之间呈线性关系，相对误差和相对标准差均满足《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ T23—2011）的要求，且一次多项式回归方程误差小于幂函数回归方程，所以将采用一次多项式对水泥基灌浆料的通用方程进行拟合。
3 水泥基灌浆料通用关系曲线建立
3.1 拟合曲线
由于采用一次多项式的拟合结果更为准确， 本次拟合采用一次多项式对三种品牌的数据同时进行拟合， 最后得到水泥基灌浆材料回弹值与强度的关系。 拟合出的线性回归方程图见图2。拟合出的回归方程为：fccu=2.5101Rm-40.6459。
图2 线性回归方程图
3.2 误差分析
由于不同品牌的灌浆料的回弹值与强度与通用回归方程有着不同的误差， 为了能够使本次拟合更具有代表性和准确性，将进行回归方程的误差范围计算。 用公式S={[（x1-x）2+（x2-x）2+......（xn-x）2]/N}0.5计算出数据的均方根误差作为数据的波动范围。
3.3 通用方程波动范围计算
用公式S={[（x1-x）2+（x2-x）2+......（xn-x）2]/N}0.5计算出数据的均方根误差为5.38MPa。 通用方程的波动上限：fccu=2.5101Rm-35.2659；下限：fccu=2.5101Rm-46.0259。 通用方程的波动范围见图3。
图3 通用方程波动范围
4 结论
通过试验和数据统计分析建立了水泥基灌浆料回弹值和强度的关系， 水泥基灌浆料回弹值与强度的回归方程为fccu=2.5101Rm-40.6459。 误差波动上限范围： fccu=2.5101Rm-35.2659；误差波动下限范围：fccu=2.5101Rm-46.0259，实现了用回弹值推测水泥基灌浆材料强度值的目标，可为检测工作提供依据和参考。
