抵母河特大桥回弹法检测混凝土强度专用测强曲线的建立

陈 鹏

（贵州省交通建设咨询监理有限公司，贵州 贵阳550001）

0 引言

回弹法是混凝土结构现场强度检测应用最为广泛的无损检测技术方法。其具有设备简单，操作方便、测试快捷、对结构无损伤的优点，因此被广泛应用，国家标准给出了混凝土强度-回弹值换算表，并由此得到全国通用的回弹法测强曲线[1]，但因受各地混凝土原材料、施工工艺以及环境条件不同等的影响，混凝土强度-回弹值的经验关系应用有所差异，回弹测强曲线的精度直接关系到混凝土强度推定值的可靠性。因此，规范建议通过试验建立适用于本地区、本项目的专用回弹法测强曲线[2]。本文通过不同强度等级混凝土试件的抗压强度和回弹试验，建立了混凝土强度-回弹值的关系曲线，得出了毕都高速公路抵母河特大桥混凝土回弹法的专用测强曲线方程，为本项目混凝土构造物的强度质量检验评定提供可靠的推定依据。

1 试验

1.1 工程背景

抵母河特大桥为主跨538m 钢桁梁悬索桥，位于杭瑞高速毕节至都格高速公路，距贵州省水城县董地乡东北约2km处，跨越抵母河峡谷。

1.2 试验原材料

以毕都高速公路工程抵母河特大桥所用工程材料为原材料，水泥为贵州水城瑞安水泥有限公司乌蒙山牌P.O42.5 水泥；外加剂采用北京科宁丰外加剂有限公司ADD—AS 聚羧酸高性能减水剂；粗骨料为贵州省水城抵母河塔区4.75～26.5mm连续级配碎石；细集料采用抵母河塔区料场山砂I 区，细度模数为3.1；水为抵母河水。

1.3 混凝土配合比

在回弹试验中，不同坍落度配合比对测试结果有一定的影响，试验所用混凝土的配合比如表1 所示。试验所用的混凝土回弹仪为温州市开测光学仪器有限公司生产的WTC—H 型回弹仪，标准能量为2.207J。试验压力机为无锡市路达公路仪器有限公司生产的TYE—2000 型万能试验机。

表1 混凝土各材料用量（单位：kg/m3）

2 试验过程

本次试验涉及到的混凝土强度等级为C25、C30、C50。对比试验所用的强度等级也分别是C25、C30、C50，每个等级的混凝土试件为20个，混凝土试块共计60个。

按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23—2011）的要求进行试验，过程如下：

（1） 将试件从标准养护室中取出，擦净表面并保持表面干燥；

（2）为了能将试件固定，用压力试验机按照抗压强度试验中要求的加载速率连续均匀地加载至100kN后保持恒载；

（3）选择两个侧面，每个侧面取8个测点，在测区内挑选无气泡、无外露石子处为测点，测点应均匀分布于测区内，同一测点只能回弹一次，记录16 次回弹值。计算测区平均回弹值时，从该区的16 个回弹值中剔除3 个最大值和3 个最小值后，将剩余的10个回弹值按下式计算：

式中：Rm为测区平均回弹值，精确至0.1；Ri为第i个测点的回弹值。

记录完回弹数据后，在100kN恒载下继续按照抗压强度试验要求的加载速率继续加载，直至试件破坏，记录最终的压力值，并计算混凝土试件的抗压强度[3]。

3 混凝土抗压强度与回弹值关系曲线的建立

根据试验及整理得到混凝土抗压强度与平均回弹值，如表2所示。

表2 混凝土抗压强度与平均回弹值

将混凝土的抗压强度与回弹值进行拟合，得到图1。

图1 混凝土抗压强度与回弹值拟合曲线

按照最小二乘法对数据分析可得专用测强曲线公式：

式中：fcu为混凝土抗压强度值；Rm为混凝土的平均回弹值。相关系数R2=0.8567，说明混土试件抗压强度fcu与平均回弹值Rm之间相关关系显著。

根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23—2011）中，地区和专用测强曲线的制定方法的规定，专用测强曲线平均相对误差δ不应大于±12%，相对标准差er不应大于14%。按照如下公式计算出平均相对误差和标准差：

式中：δ为回归方程式的强度平均相对误差（%），精确至0.1；er为回归方程式的强度相对标准差（%），精确至0.1；fcu，i为第i个试块抗压试验得出的混凝土抗压强度值（MPa），精确至0.1MPa；fcu，i中的i为同一试块的平均回弹值Rm及平均碳化深度值dm按回归方程式算出的混凝土的强度换算值（MPa），精确至0.1MPa；n为制定回归方程式的试件数。计算得：δ=7.5%、er=8.2%，试验结果符合规范规定。

4 专用测强曲线的应用与校核

随机抽取试验室制做的15 个试件，采用同样的方法进行回弹和抗压强度试验。将各试件的平均回弹值分别代入本文建立的曲线公式fcu=和全国通用的回弹法测强曲线公式fcu=得出对应的计算抗压强度，并与该试件的抗压强度实测值比较，对比结果如表3所示。

表3 专用测强曲线公式与全国通用测强曲线公式试验结果比对表

从表3中可以看出，采用专用回弹法测强曲线计算所得的抗压强度值比采用全国通用回弹法测强曲线计算所得的抗压强度值的平均相对误差和相对标准差都小，更接近实测抗压强度值，说明该专用测强曲线更能准确地推定混凝土强度，检测精度高且误差小。回弹法可以作为本工程高性能混凝土强度质量检测评定的推定依据，具有一定的可靠性和适应性。

5 结语

通过试验和数据统计分析，本文建立的混凝土回弹法专用测强曲线回归公式为：该曲线可作为抵母河特大桥混凝土强度质量检测评定的推定依据，也为相关的课题研究提供了参考数据。但应注意该曲线建立时未考虑碳化深度，使用时应该注意其适用范围。

[1] JGJ/T 23—2011，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[2] 中国建筑科学研究院.CECS02—2005 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[M]. 北京：中国计划出版社，2005.