基于立方体试件与实体芯样试件的回弹法测强曲线研究

韩春雷，王大勇

（廊坊市阳光建设工程质量检测有限公司，河北　廊坊　065000）

基于立方体试件与实体芯样试件的回弹法测强曲线研究

韩春雷，王大勇

（廊坊市阳光建设工程质量检测有限公司，河北廊坊065000）

本文通过对粉煤灰混凝土浇筑成型的模拟实体模型与相应的立方体试件进行回弹法测试，分别建立了以立方体试件抗压强度、芯样试件抗压强度为因变量的回弹测强曲线，并对两种测强曲线进行了对比分析，研究结果可供混凝土强度检测参考。

混凝土强度；立方体试件；芯样试件；回弹法；测强曲线

0　引言

在既有结构混凝土强度检测中，回弹法以其简单、快捷、操作方便等优点而得到广泛的应用。

现有文献建立的回弹法测强曲线以立方体试件或实体混凝土芯样为研究对象，但对于二者间的区别与联系未见研究。本文采用泵送粉煤灰混凝土浇筑成型大型结构实体模拟试件与标准立方体试件，通过研究龄期14～360d粉煤灰混凝土试件的回弹值、碳化深度值及相应试件混凝土抗压强度等物理参数，采用最小二乘法回归拟合，给出粉煤灰混凝土回弹法测强曲线，并对两种测强曲线的换算结果进行比较与分析。

1　试验设计

1.1混凝土原材料及配合比

试验采用本地区常用原材料：42.5 级普通硅酸盐水泥，Ⅱ 级粉煤灰，细骨料为保定河砂，中砂，粗骨料为卵石破碎的粒径 5～25mm 碎石，ZG-C 型泵送减水剂，拌合用水为当地自来水。混凝土配合比设计 C20、C30、C40、C50 共四个强度等级。

1.2结构实体模型与标准立方体试件

委托生产质量稳定的大型商品混凝土公司提供试验混凝土并泵送浇筑成型四个大型结构实体模型与150mm×150mm×150mm 标准立方体试件，见图 1。混凝土结构实体模型浇筑成型并拆除模板后，按现行GB 50204—2011《混凝土结构工程施工质量验收规范》养护14d 昼夜，后自然养护，裸置备用；标准立方体试件移至室外阴凉处品字型码放备用。

图1　大型结构实体模型

1.3测试方法

在龄期 14d、28d、60d、90d、180d、360d 时，从每强度等级试件中随机抽取不少于 2 组立方体试件及在大型结构实体模型的混凝土墙体侧面与现浇楼板底面进行回弹测试及碳化深度测量，并对应回弹测区钻取直径 100mm 的标准芯样。对得到的同龄期混凝土试件在试验压力机下进行力学破型试验。试验用仪器设备均检定有效。

2　试验结果

2.1回弹法检测混凝土浇筑侧面测强曲线

2.1.1以立方体试件为研究对象的回弹法测强曲线

试验取得 70 组有效数据，回归用数学模型采用回弹规程推荐的复合幂指数模型，采用最小二乘法由 Excel 软件回归拟合，得到的回弹法测强曲线见式 1 与图 2。

式（1）相关系数为 0.83，平均相对误差为 ±10.2%，相对标准差为 13.2%，符合 JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》所要求的平均相对误差不大于±12.0%，相对标准差 不大于 14.0% 的专用测强曲线的技术指标规定。

图2　立方体试件强度与其侧面回弹值的关系

由图 2 可以看出，立方体试件抗压强度与其侧面回弹值具有良好的相关性；由式 1 可知，复合幂指数测强曲线中的碳化系数较小，对强度的影响程度较弱，故给出立方体试件抗压强度及其相应浇筑侧面回弹值的幂函数拟合曲线见式 2。

式（2）相关系数为 0.83，平均相对误差 为 ±10.5%，相对标准差 为 13.4%，满足专用回弹测强曲线的要求。由两式统计指标比较可知，相关系数、平均相对误差及相对标准差等基本相差不多。

2.1.2以结构墙体为研究对象的回弹法测强曲线

试验取得 336 组有效数据，回归用数学模型采用回弹规程推荐的复合幂指数模型，采用最小二乘法由 Excel 软件回归拟合，得到的回弹法测强曲线见式 3。

式（3）相关系数 为 0.85，平均相对误差 为±8.2%，相对标准差为 10.5%，符合 JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》专用测强曲线技术指标的规定。

由式（1）可知，复合幂指数测强曲线中的碳化系数较小，对强度的影响程度较弱，故给出立方体试件抗压强度及其相应浇筑侧面回弹值的幂函数拟合曲线见式 4 与图 3。

图3　墙体芯样抗压强度及相应回弹值的关系

式（4）相关系数为 0.85，平均相对误差为 ±8.2%，相对标准差为 10.5%，满足专用回弹测强曲线的要求。由两式统计指标比较可知，相关系数、平均相对差及相对标准差等相同。

2.1.3龄期对回弹值的影响

同龄期、同强度等级的墙体侧面与立方体试件侧面回弹值的比较见图 4。由图 4 可知，二者回弹值相差不多，墙体侧面回弹值略高于立方体。

图4　试验墙体侧面与立方体试件侧面的回弹值比较

2.1.4拟合测强曲线换算结果的比较

以式（2）、（4）为例，对回弹法检测粉煤灰混凝土浇筑侧面测强曲线计算得到的混凝土换算强度的比较见图 5。由图 5 可知，相同回弹值，式（4）换算强度明显高于式（2）测强曲线计算结果，原因为回弹测强曲线回归拟合时，采用回弹值及碳化深度作为自变量，因变量分别采用立方体试件强度与墙体芯样抗压强度，由于芯样强度高于立方体试件强度而致使曲线的换算结果表现出较大差别，从图 5 上表现为以芯样为因变量的回弹测强曲线显著高于以立方体试件强度为应变量的回弹测强曲线。

图5　回弹法检测混凝土浇筑侧面测强曲线比较

2.2回弹法检测混凝土浇筑底面测强曲线

2.2.1以立方体试件为研究对象的回弹法测强曲线

试验取得 60 组有效数据，采用最小二乘法由 Excel 软件回归拟合，得到的回弹法测强曲线见式 5 与图 6。

式（5）相关系数为 0.77，平均相对误差为 ±10.6%，相对标准差为 13.3%，均满足地区测强曲线的要求。

图6　立方体试件强度及其相应底面回弹值的关系

由图 6 可以看出，立方体试件抗压强度与其底面回弹值具有良好的相关性；由式 5 可知，复合幂指数测强曲线中的碳化深度变量对混凝土换算强度的影响程度较弱，故给出立方体试件抗压强度及其相应浇筑底面回弹值的幂函数拟合曲线见式（6）。

式（6）相关系数为 0.76，平均相对误差 为 ±10.5%，相对标准差为 13.8%，满足专用回弹测强曲线的要求。由两式统计指标比较可知，相关系数、误差等指标相同。

2.2.2以结构现浇楼板为研究对象的回弹法测强曲线

试验取得 182 组有效数据，回归用数学模型采用回弹规程推荐的复合幂指数模型，采用最小二乘法由 Excel 软件回归拟合，得到的回弹法测强曲线见式（7）与图 8。

式（7）相关系数为 0.80，平均相对误差为 ±10.1%，相对标准差为 12.6%，均满足地区测强曲线的要求。

图7　现浇楼板芯样强度及其相应底面回弹值的关系

由图 7 可以看出，立方体试件抗压强度与其底面回弹值具有良好的相关性；由式（7）可知，考虑混凝土碳化影响的复合幂指数测强曲线对混凝土换算强度的影响程度不大，故给出立方体试件抗压强度及其相应浇筑底面回弹值的幂函数拟合曲线见式（8）。

式（8）相关系数为 0.80，平均相对误差为 ±10.3%，相对标准差为 12.6%，满足专用回弹测强曲线的要求。由两式统计指标比较可知，相关系数与误差等基本相同。

2.2.3现浇楼板底面与立方体试件底面回弹值的比较

同龄期、同强度等级的现浇楼板底面与立方体试件底面回弹值的比较见图 8。由图 8 可知，在龄期 180d～240d 范围内，除 C50 等级混凝土外，常用 C20～C40 强度等级的现浇楼板底面与立方体试件底面回弹值数据基本相同，其他龄期回弹值存在较大差别。

图8　现浇楼板底面与立方体试件底面回弹值的比较

2.2.4拟合回弹测强曲线间的比较

图 9 为以式（6）、（8）为例，对其推定的混凝土换算强度进行比较。由图 9 可知，相同回弹值，式（6）换算强度略高于式（8）测强曲线换算强度，但二者差值较小，实际结构混凝土强度检测中，视具体情况选取适用测强曲线。

图9　回弹法检测混凝土浇筑底面测强曲线间的比较

3　结论

由于回弹测强曲线回归时采用的的因变量不同，导致两种曲线换算结果存在显著差异，表现为采用回弹法水平向检测混凝土浇筑侧面时，以芯样为因变量的回弹测强曲线换算结果显著高于以立方体试件强度为应变量的回弹测强曲线换算结果；采用回弹法向上检测混凝土浇筑底面时，两类曲线的换算结果相差不大。因此实际工作中可根据具体情况，选择合适的、合理的回弹法测强曲线。

［通讯地址］河北省廊坊市富康道 113 号廊坊市阳光建设工程质量检测有限公司 （065000）

Based on the Standard Cube Specimens and structural entity cores to study on the detection strength curve of the rebound method

Han Chunlei, Wang Dayong
(Langfang Yangguang Construction Engineering Quality Supervision Co., Ltd., Langfang065000)

For the rebound method is tested by simulating the entity to the pouring of concrete with fly ash model and the corresponding cube specimens, to establish a separate cube compressive strength, the compressive strength of core sample for the dependent variable rebound curve, and two kinds of strength test curve are compared and analyzed. The research results can be used for detecting the strength of concrete reference.

concrete strength; cube specimens; core samples; rebound method; measuring curve

韩春雷（1970－），男，高级工程师，中国土木工程学会建设工程无损检测技术专业委员会委员，常务副经理，现从事无损检测技术研究与企业管理工作。