包头地区超声回弹综合法测强曲线的建立.docx

包头地区超声回弹综合法测强曲线的建立 (内蒙古科技大学 建筑与土木工程学院，内蒙古 包头 014010) 摘 要： 文章利用超声回弹综合法对混凝土构件的强 度进行了检测试验，建立了包头地区的超声回弹综合法测 强曲线方程，并且和全国的基准曲线方程相比较，验证由 试验得到曲线方程在包头地区有很好的实用性和适用性。 关键词： 超声回弹综合法；混凝土强度；回归方程； 拟合检验 中图分类号： TU528；TU502(226) 文献标识码： A 文章编号： 10076921(XX)19007001 根据回弹法检测混凝土抗压强度技术规程的全国 基准曲线方程 (f=0.0038V1.23R1.95、f=0.0080V1.72R1.57)只适用 于较短龄期的混凝土强度的检测，对于较长龄期的混凝土 构件的强度检测的基准曲线方程没有给定，而且由于混凝 土中原材料和当地气候条件的巨大差异性，全国基准曲线 方程在包头地区的实用性和适用性不高，鉴于此，有必要 通过一定批量包头地区常见龄期的不同种类(指混凝土试块 中的粗骨料、水泥品种、配合比、混凝土强度等级等诸方 面不同)普通混凝土标准试块，采用回弹超声综合法建 立起包头地区精度较高的混凝土回弹超声综合法基准 测强曲线，为实际工程的混凝土现有强度评定提供简单易 行的无损测试方法和计算方法，供有关检测人员参考使用。 1 试验基本配置 1.1 试验装置和设备 试验应用超声法检测混凝土强度所用混凝土超声波检 测仪，是由 XX 无线仪器三厂生产的 JC-2 型超声波检测仪。 回弹法检测混凝土强度使用的回弹仪，是由山东乐陵市回 弹仪器厂生产的，它的型号是 MC(225)型。回弹法测定混凝 土强度时，稳固试块和测试混凝土试块抗压强度的压力试 验机，是由中国长春试验机厂生产的，其型号为 TE-20。 1.2 试验采用的原材料、标准试块的配合比 1.2.1 试验采用的原材料。粗集料：碎石:寸半子 (2040mm)、寸子(1631.5mm)和瓜子片(516mm)；选用 大青山变质岩破碎的碎石；级配良好；卵石：540mm 各级 配的卵石。级配良好。细集料：主要选用级配良好的昆 河河砂，其中以中砂为主。水泥：采用的是内蒙古地区 生产的蒙西水泥，425#普通硅酸盐水泥用于配制 C20、C25 和 C30 混凝土，525#普通硅酸盐水泥用于配制 C35、C40、C45 的混凝土。水：采用自来水。1.2.2 试验 采用的标准试块的配合比和塌落度(参照标准规程)。 1.2.3 试块的制作和养护。在对原材料(水泥、砂子、 石子及水)进行了必要的技术指标测定后，最后选定 C20、C25、C30、C35、C40、C45 6 种强度等级的混凝土， 制作成边长为 150mm 的正立方体标准抗压试块。混凝土采 用机械搅拌和在振动台上振捣成型，试块采用标准养护， 测试龄期分别为 7d、14d、28d、56d、90d、180d、365d 各 类型的混凝土试块要求外观质量良好，棱角完整，表面无 明显的缺陷。 2 回归方程的建立 2.1 包头地区的气候条件 包头地区属半干旱中温带大陆性季风气候。年均气温 6.4，最低气温31.4，最高气温 38.4， 年平均降 雨量 300mm。包头地区冬季寒冷，夏季炎热，全年温差较大， 空气干燥，湿度较低，污染较重，空气首要污染物是悬浮 颗粒物。年平均湿度不足 35%。 2.2 碳化深度对回归方程的影响 混凝土碳化是指：环境中的 CO2 和水与混凝土内水泥 石中的 Ca(OH)2 反应生成碳酸钙和水，使混凝土碱性降低 的过程。包头地区为重工业地区，污染情况比较严重，CO2 的浓度比较高。但是由于包头地区常年干燥少雨雪，包头 地区的空气的平均湿度不足 35%，混凝土构件在与空气的接 触中，由于缺乏必要的湿度，即使 CO2 浓度偏高，混凝土 的碳化过程也相当的缓慢。试验中混凝土试块的碳化深度 很小，为了减少非确定量的个数，提高主要影响因素的相 关精度，重点突出主要影响因素的相关关系，因此本试验 中忽略了碳化深度这个次要因素对回归方程的影响。 2.3 回归方程中回归模式的选择 为了寻找 V、 R、 f 这些非确定量之间的某种内在联 系，按照规程附录一中的方法，采用幂函数型曲线， 进行多元回归分析和误差分析。曲线方程为： f=A VB RC 式中：f混凝土试块的强度；V声速值；R回弹值； A、B、C待定系数。 2.4 利用最小二乘法归纳出的适用公式 f=1.8589 V0.390R0.558(卵石) f=0.3964V0.502R1.054(碎石) 3 回归方程的检验 3.1 试块拟合检验 为了更好的检验实验所得出的回归方程的适用性和真 实度，文章对得到的试验回归方程进行了拟和性的检验。 采用没有参与回归分析的试块进行复核试验，按照超声回 弹综合法的试验操作规程，对六个强度等级的六组混凝土 试块进行了超声速度值和回弹值以及真实的混凝土强度的 测试。利用得到的回归方程计算出预报值，再和混凝土的 强度的实测值进行比较，得出拟和性的程度。 测试数据显示，粗骨料为卵石的回归曲线方程的拟合 试验的平均误差为 6.3%，粗骨料为碎石的回归曲线方程的 拟合试验的平均误差为 5.1%。由以上数据可知，无论是卵 石还是碎石，由回归方程计算出预报值和混凝土的强度的 实测值之间的相对偏差较小，可以作为实际工程中进行应 用。 3.2 实践工程拟合检验 为了更好地检验回归所得到的超声回弹综合法测强曲 线方程在包头地区的适用性和实用性，特地进行了工程现 场混凝土构件强度的检测试验。“包头市唐宋国际展览中 心”工程是高层框架剪力墙结构，为主楼 10 层，副楼 7 层。 对要求测定的混凝土构件进行了超声和回弹检测，采用钻 芯取样测定混凝土强度。(钻芯取样显示 110 组混凝土的 粗骨料为碎石，1120 组混凝土的粗骨料为卵石)得到的数 据显示：粗骨料为卵石的回归曲线方程的拟合试验的平均 误差为 6.4%，粗骨料为碎石的回归曲线方程的拟合试验的 平均误差为 4.6%。 由试验得到的超声回弹综合法测强曲线方程在包头地 区有很好的实用性和适用性，精度相对较高。 3.3 试验回归曲线方程与全国基准方程的比较 为了进一步验证所得到的回归方程在包头地区的适用 度，试验组还是采用没有参与回归分析的试块进行比较试 验(为了方便起见，选用上面拟核试验的数据，这不会影响 比较的真实性)，按照超声回弹综合法的试验操作规程，对 6 个强度等级的 6 组混凝土试块进行了超声速度值和回弹值 以及真实的混凝土强度的测试。利用得到的回归方程计算 出预报值，再利用全国基准曲线方程计算出预报值，和混 凝土的强度的实测值进行比较。实验数据显示：粗骨料为 卵石的回归曲线方程的预报值的平均误差为 9.1%，全国基 准方程的预报值的平均误差为 32.2%；粗骨料为碎石的回归 曲线方程的预报值的平均误差为 4.1%，全国基准