高强混凝土回弹仪检测混凝土抗压强度的试验研究.pdf

2 0 1 5 年 第 2 期 ( 总 第 3 0 4 期) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 4) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACT I CAL TECHNoL oGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 2 0 3 9 高 强混凝 土 回弹仪检测混凝 土抗压 强度 的试验研究 魏连雨 ，马腾 飞 。 魏凯，冯雷 ( 河北工业大学 土木工程学院， 天津 3 0 0 4 0 1 ) 摘要： 运用中型回弹仪和高强混凝土回弹仪两种仪器同时对强度为 C 5 0 C 8 0的混凝土试块进行 回弹检测 ， 通过对两组 回弹 数据及抗压强度值的回归拟合， 分别建立其各 自的回弹测强曲线 ， 并分析两种回弹曲线 的计算误差从而 比较两种回弹仪的检测 精度。 结果表明， 高强混凝土回弹仪比中型回弹仪更适合于检测高强混凝土强度 的检测。 关键词：冲击动能； 高强混凝土 回弹仪； 测强曲线； 检测精度 中图分类号： T U 5 2 8 0 7 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 1 3 9 0 3 E x p e r i me n t r e s e a r c h on t e s t i n g c o m p r e s s i on s t r e n g t h o f c o n ( r e t e wit h h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e r e b ou n d h a m me r W ELi a n yu，M A T e n g f e i，W EI Ka i，F ENG Le i ( S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g ， He b e i Un i v e r s i t y o t 。 T e c h n o l o g y， T i a n j i n 3 0 0 4 0 1 ， C h i n a ) Abst r a ct ： Us i n g me d i u m r e b ou n d h a mme r a nd h i g h s tre n g t h c o n c r e t e r e bo u n d h a mme r t o me a s u r e t h e r e bo u n d va l u e s o f c o n c r e t e s va t i e d f r o m C5 0 t o C8 0 a t the s a me t i me， t ho u g h the r e g r e s s i ve s i mu l a t i o n o f the t wo gr o u ps o f r e b o u n d v a l u e s a n d t h e c o mp r e s s i v e s tre n g t h o f the c o n c r e m， the r e s p e c t i v e r e b o u nd c u r v e s a r e e s t a bl i s h e d a n d the c a l c u l a t i o n e lTo r s of t he r e bo u n d c u r v e s a r e a n a l y z e d a nd c o mp a r e d Th e r e s u l t s h o ws t h a t h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e r e bo u n d h a mme r i s mo r e s u i t a b l e t h a n me d i um r e b o u nd ha mme r f o r the s t r e ng th i n s p e c ti o n o f h i gh s t r e ng t h c o n c r e t e Key wor ds： e n e r g y o f the s h o c k； h i gh s t r e ng t h c o n c r e t e r e bo u n d h a mme r； r e b o u n d c u r v e s ； d e t e c t i o n p r e c i s i o n 0 引 言 在高速公路建设 项 目中， 因回弹法技术 成熟 、 操作 简 单 、 测试快捷 、 对结构无损伤 ， 已成为混凝土构造物强度检 测必不可少的一种方法 。 目前 回弹法 国家规程及地方规程 仅适用 于 6 0 MP a以下强度 的混凝 土 ， 受 中型 回弹仪适 用 范 围的限制 ， 抗压强度在 5 0 0 - 6 0 0 MP a 区间的混凝土 回 弹数据相对误差较大 ， 而对于 6 0 MP a及其 以上强度 的高 强混凝 土 检测 方面 则无 能 为力 。 近年 来 ， 高强 混凝 土 的 运用更加广泛 ， 对于一些重要公共结构和有特殊要求 的重 要工程 ， 不宜采用钻芯法等有破损检测方法 ， 因此 ， 对 回弹 仪的检测精度要求更加严格。 本试验针对河北地 区的材料 特点 ， 运 用 冲击 动能为 2 2 0 7 J ( H T 2 2 5型 ) 中型 回弹仪和 9 8 J ( H T 1 0 0 0型) 高强混凝 土回弹仪两种仪器 同时对强度 为 C 5 0 C 8 0的 昆 凝土 试块进行 回弹检测 ， 通过 回归拟合 和误差分 析 ， 比较两种 回弹仪的检测精度。 1 试验概 况 1 1 试 验 仪 器 试验采用 的回弹仪 为天津市建仪试 验机有 限责任公 司生产的混凝土 中型回弹仪 ( H T 2 2 5型 ， 冲击动能 2 2 0 7 J ) 和高强混凝土回弹仪( H T 1 0 0 0型， 冲击动能 9 8 J ) 。 所用 回弹仪均符合 J G J T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测混凝土抗压强 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 0 6 0 8 度技术规程 ， 试验前后均按规程进行率定 ， 保证试验数据 的准确性 ， 回弹仪基本技术性能见表 1 。 表 1 回弹仪基本技术性能表 标称拉簧弹击锤 型号动能 刚度 冲程 | | ( N c m) mm Hq 22 5 2 2 0 7 7 8 5 75击6 O28 0 10 8 0-4- 2 O 5 -0 8 i -r i 1 0 0 0 9 8 0 0 1 0 0 0 1 4 0 +6 5 X 4 8 6 3 5 8 32 O 5 - 0 8 1 2 试块制备 本试验按照 最佳 配合 比制作 强度 等级 为 C 5 0 、 C 6 0 、 C 7 0 、 C 8 0的混凝土试块 ， 每一等级制作边长为 1 5 0 r n lT l 的 立： 疗体试块 2 4组 ， 共 9 6组。 试 块制作 完毕 后 ， 统一 进行 标准养护 ， 分 为 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d这 4个 龄期 进 行 测试 。 制 作混凝土的原 材料采 用河 北地 区常用 的材 料 ， 水 泥采用 P O 4 2 5 和 P O 5 2 5强 度等 级 的普 通硅 酸盐 水 泥 ， 细 骨料采用本地 河 砂 ， 基 本 上 以 中砂 为 主， 粗骨 料 采用 河 北： 也区的粒 径 在 5 2 0 m m 之 间的 碎石 ， 水采 用 普 通 自 来水 。 1 3试 验 方 法及 数 据 测试 试块养 护到达龄期后 ， 将试块浇筑方向的两个相对面 放 置于压力机上下承压板 之间 ， 然后加压至 6 0 - 8 0 k N 并 保： 睁此压力 ， 如图 1 所示。 1 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 高强 混凝 土 回弹仪 同弹面 普 通 回弹 仪 回弹 面 次弹击 1 6个 回弹测试 点 ， 记录相应 回弹值 ， 精确 至 1 。 分 别剔除 3 个最大值 和 3个最 小值 ， 取余下 1 0个有效 回弹 值 的平均值作为该试件的回弹代表值 R， 回弹值测 试完毕 后 ， 先卸载 ， 将试块 回弹面放置在压力机上 、 下 承压板 问加 压 ， 以6 1 0 k N s 的速度连续均匀加 压， 直 至试块 破坏 为 止 ， 得到试块的极 限破坏荷载值 ， 将其 除以试块 的受压 面 积 ， 计算混凝土的立方体抗压强度 。 图1回 j单 测 点 分 布 图 2 试验数据分析 如图 1 选 择两个相对侧面用中型回弹仪依次弹击 1 6 针对试验所得数据 中实测抗压强度大于 5 0 MP a 的数 个 口 1 弹测试点 ， 再选择另一对侧面用高强混凝土 回弹仪依 据进行 回归分析 ， 试验数据分析结果见表 2 。 表 2 试验 数据 分析 结果 注 ： 表d il f。C 为混凝土强度推定值 ； & 、 b 、 C 为回归系数 ； 6为平均相对误差 ； P 为平均相对标准差； 为相关系数。 利用所获得的试验数据和计算分析软件 ， 分别采用线 性 回归、 幂函数 回归等模 型对两 种 回弹仪试 验结果 进行 了拟合回归 ， 通 过 对表 2中试 验 数据 分 析 比较 ， 最终 选 择 相关 系数较高 的幂 函数 回归模 型作 为该段测强 曲线 的 数学模型。 中型回弹仪数 学 回归模 型为式 ( 1 ) ， 相关 系数 为 0 8 0 1 。 ， =o 0 4 8 2 尺 ( 1 ) 高强混凝土回弹仪数学 回归模 型为式 ( 2 ) ， 相关 系数 为 0 8 8 3。 ， =0 1 5 2 6 尺 ( 2) 式 中： ， 第 i 个测 区混凝土抗压强度换算值 ， MP a ， 精确至 0 1 MP a ； 测 区平均回弹值 。 图 2 、 3分别为两种 回弹仪 回弹曲线的示意图。 采用计算 曲线 的平均相对误差和平均相对标准差两 个指标值的大小来对两 种 回弹仪 的回弹曲线 的计算精度 进行验证对 比。 其中， 平均相对误差的计算规定见式 ( 3 ) ： 6 - + 音 I f 0 0 ( 3 ) 平均相对标准差的计算规定见式( 4 ) 。 砉 (等一 。 。 1 4 0 同弹值 图2 中型回弹仪检测高强混凝土回弹曲线 回 弹 值 图3高强回弹仪检测高强混凝土回弹曲线 式中 ： 由第 i 个试块抗压强度试验得 出的混凝土抗 压强度值， MP a ， 精确至0 1 MP a ； n 制定回归方程式的试件数。 由表 2可发现 ， 两种 回弹曲线均满足 J G J T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 中平均误差( 不应大于 1 4 0 ， 相对标准 差( e ) 不应大于 1 7 0 的要 求 。 但 9 8 J ( H T 1 0 0 0型) 高强混凝 土回弹仪 回弹曲线 的这 两项指标均优于 2 2 0 7 J ( H T 2 2 5型 ) 中型回弹仪。 针对试验所得数据 中实测抗压强度 3 0 6 0 MP a的数 据进行回归分析 ， 试验数据分析结果见表 3 。 通过对表 3中试验数据分析 比较 ， 最终选择 函数形式 简单的线形函数回归模型作为该段测强曲线的数学模型。 中型回弹仪数学 回归模型为式 ( 5 ) 。 憩 镁 实 测强度 图4 中型回弹仪回弹曲线的残差相对于实测抗压强度的误差分析图 0 o o o 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 毪 鲢 般 嚣 实测 强度 图 5 高强回弹仪回弹曲线的残差相对于实测抗压强度的误差分析图 表 3 试验数据分析结果 50 40 3 O 褂 2 O 1 0 0 0 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 0 计 算值 与实测 值的差 值 图6计算值与实测值误差发生频率分析图 。 = 1 9 5 2 7 R 一 3 5 9 9 3 ( 5) 高强混凝土回弹仪数学回归模型为式 ( 6 ) 。 i = 2 0 4 2 R 一3 2 3 9 3 ( 6) 图 7 、 8分别 为两种 回弹仪 回弹曲线 的示意图。 65 6 O 5 5 。 璺4 5 晷4 o 35 3 0 回弹值 图 7 中型回弹仪检测高强混凝土回弹 曲线 图 8高 强 回弹仪检 测 高 强混凝 土 回弹 曲线 由上述 图 7 、 8两图比较可看出 ， 两种回弹仪检测数据 在 3 0 5 0 MP a 和 5 0 6 0 MP a 两个强度 阶段中有明显分布 差异 ， 故 分 别 取 出 两种 回 弹仪 检 测 数 据 中 3 0 5 0 MP a 和5 0 6 0 MP a 两个强度阶段的数据进行进一步分析， 见 图 9 、 1 0。 3试验研 究结论 针对强度 3 0 6 0 MP a 的混凝土 ， 根据表 3试验数据分 析结果中两种 回弹仪各项数据均 非常接近 的结果 很难 比 较两种 回弹仪针对该强度 阶段的精度问题 ， 故将该 阶段强 度分 为3 0 5 0 MP a 和5 0 6 0 MP a 两 阶段 考 虑 ， 由 图 9 、 1 0 圆 熏 露 圈 圈 J ， ： 0 l 2 3 4 5 6 图 9 3 0 - 5 0 MP a计算值与实测值误差发生频率分析图 l 口中型回弹仪l l _高强 回弹仪1 。 露 冒 1 1I l 网 U 1 2 3 4 ， 6 图 1 0 5 0 6 0 MP a计算值与实测值误差发生频率分析图 可 看出 ， 3 0 5 0 MP a阶段 中高强 回弹仪 的 大误差发 生频 率 高于中型回弹仪 而 5 0 6 0 MP a则相 反 ， 因此得 出针对 强 良5 0 MP a 以下混 凝土 的检测 ， 2 2 0 7 J ( H T 2 2 5型 ) 中型 回弹仪的检测 精度优 于 9 8 J ( H T 1 0 0 0型 ) 高强混凝 土 回 弹仪。 针对强度 5 0 MP a以上高强混凝 土 ， 表 2试验数据分 析 结果表明， 9 8 J ( H T 1 0 0 0型 ) 高强混凝土 回弹仪对 高强 混 凝土检测 的数学回归模型中的相关系数 、 平均相对误差 和平均相对标准差均优于 2 2 0 7 J ( H T 2 2 5型 ) 中型回弹仪 ， 此外， 由图4与 图 5的对 比可 以看 出， 2 2 0 7 J ( H T 2 2 5型) 中型回弹仪回弹曲线 的计算强度相对 于实测抗压强度 的 误 差大部分在 一 2 0 + 2 0 区间 内， 且误差分 布分散 ， 而 9 8 J ( H T 1 0 0 0型 ) 高强混凝土回弹仪 回弹 曲线的计算 强度 相对于实测抗压强度 的误差 大部 分在 一1 5 -+1 5 区间 内 ， 相 比中型回弹仪曲线更加均匀。由图 6中计算值 与实 测值 差值 的频 率可发 现误差低 于4 的发生 频率高强 混凝 下转第 1 4 5页 1 41- 0 加 o 0 O 如 加 =2 5 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m