广州地区回弹法检测高强混凝土强度测强曲线试验研究

高望清，李 操

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司，广东 广州 510500）

0 引言

自 20 世纪以来，我国的高强度混凝土技术研究迅速发展，我们的配制及施工技术已经逐步成熟［1，2］。对于高强度混凝土的无损害检测技术的研究也发展很深。缪群等［3］通过采用超声波法和回弹法无损检测，进行在不同养护条件下无损参量与混凝土的抗压强度之间关系表达式的建立。张仁瑜［4］经过研究论述了强度等级大于 C50 的高强度混凝土现场检测技术。李剑［5］通过对在检测混凝土强度中回弹法的应用现状进行了研究分析，并且对存在的一些问题进行了具体讨论，同时综合分析指出目前应用现状下，回弹法依然存在很高的实践应用价值。很多学者通过试验数据分析，对某些地区建立和研究了混凝土回弹测强曲线［6-11］。为解决高强混凝土在实际工程应用中难进行检测的问题，同时配合对高强度混凝土方面的新技术推广，且在高强混凝土的地方检测标准未发布的现状下，很有必要通过采用本地区常用高强度混凝土的原材料、成型养护工艺以及自然环境条件等，开展针对本省高强度混凝土的回弹法检测技术的研究。

1 试验概况

1.1 试件设计

本次试验所采用高强混凝土原材料均为本地区实际工程常用原材料，并且根据实际工程应用配合比原则对试验配合比进行设计，进而生产符合要求的高强混凝土试件，本试验标准试件尺寸为 150 mm 的立方体，本次试验需制作试件数量如表 1 所示。

表1 试件制作数量组

1.2 试验设备和试验过程

本次试验主要设备包括回弹仪和压力试验机。回弹仪包括 4.5 J 和 5.5 J 高强回弹仪各 1 台，图 1 所示为压力试验机。

图1 压力试验机

试验测试工作根据试件的龄期进行。通过预加载来固定试件，预加压值如表 2 所示。

表2 压力机保持压力参考值

考虑到在实际应用中高强混凝土构件主要承受垂直竖向荷载，所以大部分检测中采用混凝土浇筑侧面作为检测面。所以通过浇筑侧面对应测强曲线来计算强度换算值。

采用 4.5 J 回弹仪和 5.5 J 回弹仪分别对试件 4 个浇筑侧面进行回弹值测试。为避免对试件重复加压影响测试结果，则在试验过程中调换两个回弹仪的测试次序。在对试件测试回弹值后，进行卸荷并对试件尺寸进行测量，采用精准测量工具对试件承压面进行测量，保证数值结果精确至 1 mm。尺寸测量完毕后，将对试件进行抗压强度测试。为了降低荷载加载速率对于高强度混凝土试件试验结果产生影响，需要保持连续均匀加载，压力机加载速率参考值如表 3 所示。

表3 压力机加载速率参考值

图2 为混凝土抗压强度测试实景。

图2 混凝土抗压强度测试

2 试验结果及分析

2.1 试验数据的整理和分析

表4 是通过对各强度等级试件在不同养护龄期下进行加载获得的抗压强度值，为避免某单个试件错误数据产生较大影响，则对同强度等级和同龄期若干个试件实测值取算术平均值。

表4 各强度等级试件不同龄期下抗压强度

表 5 和表 6 是通过分别采用 4.5 J 和 5.5 J 高强回弹仪对各强度等级试件在不同养护龄期下进行回弹测试获得的回弹值。同样，为避免某单个试件错误数据产生较大影响，则对同强度等级和同龄期若干个试件实测值取算术平均值。

表6 5.5 J 回弹仪各强度等级试件不同龄期下回弹值

2.2 全国测强曲线在本试验中的验证和比较分析

对 4.5 J 和 5.5 J 回弹仪全国测强曲线在本试验中验证，将表 5、6 中的回弹均值分别带入对应回弹仪全国测强曲线公式（1）、（2）中，计算抗压强度换算值，再将计算所得换算值与试件抗压强度实测值fcu进行相对标准差计算式（3）所示。

表5 4.5 J 回弹仪各强度等级试件不同龄期下回弹值

图3 4.5 J 高强回弹仪全国测强曲线与本文试验测强曲线对比

将 5.5 J 回弹仪全国测强曲线与试验拟合得出的测强曲线进行比较分析，如图 4 所示，同样由图而得全国测强曲线计算结果相对于试验测强曲线计算结果偏向保守。选用 5.5 J 高强回弹仪的试验测强曲线函数如式（4）所示。

图4 5.5 J 高强回弹仪全国测强曲线与本文试验测强曲线对比

式中：R为5.5J高强回弹仪测区回弹代表值。

强度等级范围在C50～C90的高强混凝土较适用此公式。且对于本次试验结果数据的分析比较，可以得出此公式在强度等级范围C50～C90高强混凝土中应用有较好精度和适用性。

2.3 回弹仪试验结果对比与分析

图5 试验测强曲线强度换算值与强度实测值（-f cu）比较

图6 全国测强曲线强度换算值与强度实测值（-f cu）比较

由图 6 中可以明显看出，4.5 J 和 5.5 J 高强回弹仪全国测强曲线强度换算值之间存在明显差距。当试件实测抗压强度值高于 80 MPa 时，两者差距急剧出现，4.5 J 回弹仪全国测强曲线强度换算值仍然持续增长，与实测抗压强度基本相符合；而 5.5 J 回弹仪全国测强曲线强度换算值有些微增长，基本保持不变，这也就表明采用 5.5 J 回弹仪全国测强曲线换算会产生较大误差，得出结果值偏小，即采用 4.5 J 高强回弹仪测试高强度混凝土强度时会有更高精确度和适用性。

表7 4.5 J 高强回弹仪和 5.5 J 高强回弹仪参数 Δfcu /ΔR 计算

试验结果表明：4.5 J 高强回弹仪其优点为具有较高的测试精度和较广的适用性，可以直接在广州地区高强混凝土强度检测中应用对应全国测强曲线公式；5.5 J 高强回弹仪其测试精度相对较低，不可以直接将对应的全国测强曲线应用于广州地区的高强混凝土强度检测当中，且其适用性相对较差。

3 结论

本试验通过采用 4.5 J 和 5.5 J 两种高强混凝土回弹仪进行测试拟合试验测强曲线并验证对应的全国测强曲线，分析试验结果得到结论如下。

3）通过试验数据分析研究，4.5 J 高强回弹仪其优点为具有较高的测试精度和较广的适用性；5.5 J 高强回弹仪其测试精度相对较低，不可以直接将对应的全国测强曲线应用于广州地区的高强混凝土强度检测当中，且其适用性相对较差。