城际轨道交通预制梁的混凝土强度检测分析

陈日生

在城市轨道交通建设中,大量采用桥梁结构。在桥梁施工期间及其随后的质量评估中,梁体的混凝土强度检测及评定是极其重要的环节之一。目前混凝土强度检测方法主要有非破损法、局部破损法和综合法。超声回弹综合法属于非破损法中的一种,与其他混凝土强度检测方法相比,超声回弹综合法具有受混凝土龄期和含水率的影响小,测试精度较高,检测较便利,适用范围较广,能够较全面地反映混凝土的实际质量等优点。广珠城际铁路大量采用单箱双室预制梁,预制梁不能采用局部破损法检测,为了了解预制梁的混凝土强度,采用超声回弹综合法进行检测。

1 检测情况

1.1 检测仪器设备

本次检测仪器设备主要有:北京智博联公司ZBL-520非金属超声检测仪、汕头超声波仪器厂生产的50 kHz平面换能器、HT-225型回弹仪。测试前要对检测时需要的超声波检测仪和回弹仪进行检查标定,以保证测量的准确性。

1.2 检测要点

超声回弹综合法检测混凝土强度利用超声波进行混凝土质量检测,其原理是利用由压电元件组成的发射探头和接收探头,对于混凝土内部缺陷的检测采用透射法,接触在混凝土面上,由发射探头发射超声波,便被接收探头所接收,可采集到超声波穿透混凝土的声速、频率、相位、振幅等声学参数。混凝土表面硬度值是随混凝土强度的增加而提高的。回弹仪具有一定的动能的钢锤,通过弹击杆冲击混凝土表面时,其回弹值与混凝土强度有如下公式关系,从而测得混凝土的表面回弹值。

通过超声波检测和回弹法进行综合检测,是利用通过测定的混凝土表面硬度(即回弹值)和超声仪测定的混凝土声速值来推定混凝土强度。它们关系式如下:

其中,f为混凝土抗压强度;V为超声波声速值;R为回弹值(在回弹法规程中用N表示);A,B,C均为回归系数。

对测试数据进行修正后,根据以下公式求得混凝土强度换算值:

1)粗骨料为卵石时:

2)粗骨料为碎石时:

当结构或构件中的测区数不少于10个时,各测区混凝土抗压强度换算值的平均值和标准差应按下列公式计算:

1.3 测区布置

由于预制箱梁中的钢筋分布较密集、数量较多而且梁体截面相对又较小,对检测结果将会有一定程度的影响,故梁体测区的选择宜考虑梁体中钢筋的布置和梁体截面特性的影响,建议对同一种类的梁体统一选择某一固定位置作为测区,从而使检测结果具有可比性,减少钢筋和截面特性的影响。同时测试面应清洁、平整、干燥,本箱梁选用箱梁中隔板来进行检测。测区布置见图1。

1.4 现场检测

在现场条件具备的情况下,采用对测法检测声速,每个测区中应布置3个声速测点。测量回弹值应在构件测区内超声波的发射和接收面各弹击8点。为保证检测的准确性,现场检测时重点要注意以下两方面:首先,超声测试时要保证换能器与被测混凝土表面耦合良好,同时超声测距的测量要准确。其次,回弹测试时回弹测点在测区范围内宜均匀布置,不得弹击在气孔或外露的石子上,测点距构件边缘或外露钢筋、铁件的距离不应小于50 mm,同时回弹时回弹仪的轴线方向应与测试面垂直。

2 检测数据处理

2.1 测区回弹值及声速值的处理

测区声速代表值取测区中3个测点声速值的平均值作为该测区回弹代表值。当采用平测法检测时,声速受测试表面质量好坏的影响较大,应对平测声速进行修正。试验表明:当测试部位混凝土表面光洁、平整未受过任何损伤时,平测与对测的声速值差异不大;当测试部位混凝土表面粗糙、疏松、浮浆多或存在裂缝,平测与对测的声速值差异较大。测区回弹代表值应从该测区的16个回弹值中剔除3个较大值和3个较小值,取其余10个有效回弹值的平均值作为该测区回弹代表值。

2.2 混凝土强度的推定

构件某一测区的混凝土抗压强度换算值,经修正后的测区回弹代表值和声速代表值,优先采用专用测强曲线或地区测强曲线换算而得。当无专用测强曲线或地区测强曲线时,可按照全国统一测区混凝土强度换算表换算。由于各地混凝土使用的骨料不同、外加剂的掺加,以及构件本身因素如钢筋分布、截面特性等的影响,建立专用或地区测强曲线很有必要。本次检测按照全国统一测区混凝土强度换算表换算来推定混凝土的强度值,推定结果见表1。经计算分析可知:该构件混凝土的换算强度平均值为57.3 MPa,换算强度最小值为52.6 MPa,换算强度方差为2.4 MPa,平均回弹值为 48.8,平均声速值为 5.07 km/s,因此,该构件混凝土强度推定值为53.4 MPa。

表1 超声回弹综合法推定混凝土强度情况

3 结语

超声回弹综合法由于其具有显著的优点,在桥梁构件混凝土强度检测中运用非常广泛。现场检测前应做好仪器设备和构件选择的准备工作,合理布置测区;检测时选择合适的检测方法,认真细致地检测;检测数据处理时应重点注意相关数据的修正;混凝土强度推定时应按照相关规定进行。

[1]吴新漩.混凝土无损检测技术手册[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]TB 10426-2004,铁路工程结构混凝土强度检测规程[S].

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