山东地区泵送混凝土测强曲线的建立与应用

魏道凯 陈 争

回弹法是瑞士工程师施密特发明的,所以也称施密特锤法。它是通过测定混凝土表面硬度来推算抗压强度的一种结构混凝土现场检测技术。回弹法是现场检测混凝土强度应用最广的无损检测方法,其优点是:设备简单、操作方便、测试迅速、检测费用低廉,且不影响混凝土的正常使用。

混凝土试块的抗压强度与无损检测的参数之间建立起来的关系曲线,称为测强曲线,它是无损检测推定混凝土强度的基础。测强曲线根据材料来源,分为统一测强曲线、地区测强曲线和专用测强曲线三类。其中精度最高的是专用测强曲线,其次是地区测强曲线。而专用测强曲线因费时、费力,测强曲线适用范围小,难以进行推广使用。现在国家已发布了统一测强曲线,经西安、杭州、广州、中山、四川等省市共164个试件验证50 MPa～60 MPa的适用性后,其验证平均相对误差为7.73%,相对标准差11.13%。上述测强曲线精度并未在山东验证,为了满足测量精度的要求,如在山东推广对桥梁混凝土强度的无损检测,需提前建立山东地区的测强曲线;如果建立了科学、合理的地区测强曲线,回弹仪的检测精度就能满足现场快速检测的要求,本文主要介绍了山东地区测强曲线(泵送混凝土)的建立过程(回弹法)。

1 研究主要内容和方法

制定山东地区泵送混凝土的地区测强曲线。

1.1 采取的研究方法和技术路线

本课题拟采用的研究方法为现场试验和室内数理统计分析。

1)现场试验数据的取得。a.制定测强曲线的试件应预测结构或构件在原材料(含品种、规格)的成型工艺与养护方法等方面条件相同。b.试件的制作、养护符合下列规定:按最佳配合比设计4个强度等级,每一强度等级每一龄期制作3个150 mm立方体试件,同一龄期试件在同一天内成型完毕。在成型后的第2天,应将试件移至与被测结构或构件相同的条件下养护,试件拆模日期与结构或构件的拆模日期相同。2)运用数理统计方法,建立回弹值和强度的关系曲线。3)对测强曲线在山东不同的地区进行应用,如有必要,可对现场实体工程进行取芯以进行验证试验。

1.2 拟解决的问题

本地区测强曲线的精度应能满足现场检测混凝土强度的要求,达到同类测强曲线的较高水平。若以95%可信度水平来衡量现场混凝土预测的最大精度,误差应小于20%。

2 试验数据的取得

2.1 回弹值的测量与计算

1)测点布置。选取未进行超声测量的一对非浇筑面的侧面作为回弹测试面,每个侧面布置8个测点。2)仪器检验。检验回弹仪是否符合测试技术要求,每次测量前进行率定。3)回弹值测试。将进行过超声测试的面的油污擦净,把试块放置于压力实验机上预压30 kN～80 kN,并在以上压力下,在每个试块的对应测试面上用回弹仪各弹击8次,且每一测点均只许弹击一次。测试过程中,仪器的纵轴线应始终与被测混凝土表面保持垂直。4)回弹均值的计算。计算试块平均回弹值,应从该试块两个相对测试面的16个回弹值中剔除3个大值和3个最小值,然后将余下的10个回弹值按下列公式计算:

其中,Ri为试块平均回弹值,计算至0.1;Rm为第i个测点的回弹值。

2.2 碳化深度的测量

抗压强度值测量完毕后,在试块表面形成直径约15 mm的孔洞,除净孔洞中的粉末和碎屑,但不得用水擦洗,然后用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处,用碳化深度测量仪测量碳化深度,读数精确值至0.5 mm。为简化计算公式,保证回弹曲线的精度,根据混凝土回弹的工程实践,在混凝土龄期不大于28 d的情况下,碳化深度基本为零,可不考虑碳化深度的影响。

3 试验数据处理

测强曲线的回归方程式,应按每一件求得的Rm和(MPa)数据,采用最小二乘法原理计算。回归方程宜采用下式:

选用=,取对数lnfi=lnA+BlnRi,令Y=lnfi,a=lnA,b=B,x=lnRi。

则可写为Y=a+bx,变为一个线性方程,按前述步骤进行回归分析处理。用试块的fi,Ri计算,就可将fccu=ARBm进行回归分析计算。经计算:

则山东地区测强曲线为:

4 工程检测验证

采用专用或地区测强曲线检测结构混凝土强度,其精度比全国测强曲线高,误差比全国测强曲线小,现用山东地区测强曲线与现行使用的全国回弹法规程(统一曲线)进行比较,如表1所示。

采用本测强曲线在实际工程中验证的项目为潍坊乐川街白浪河大桥,此桥长470 m,主跨采用变截面连续箱梁,采用泵送混凝土浇筑。被测构件混凝土龄期为28 d,混凝土设计强度等级为C40,浇筑日期为2009年10月10日,检测日期为 2009年11月7日,混凝土随梁养护试块试验日期为2009年11月7日。箱梁的检测结果如表1所示。

表1 白浪河大桥混凝土强度检测结果

由表1可以看出,对应相同的回弹值全国测强曲线换算强度都低于地区测强曲线换算值,因此有的地区采用全国测强曲线检测泵送混凝土,结构混凝土强度达不到设计要求,而钻取混凝土芯样进行修正η值达到1.5～2.0,从而说明使用的曲线已不适应本地区材料及生产工艺要求,由此制定地区测强曲线是十分必要的。

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