玻化微珠保温混凝土回弹法测强曲线研究.pdf

2 0 1 4年 第 6期 (总 第 2 9 6期 ) N u mb e r 6 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHN0LOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 6 0 4 1 玻化微珠保温混凝土回弹法测强曲线研究 任杰，李珠 ，张玉 ( 太原理工大学 建筑与土木工程学院 ，山西 太原 0 3 0 0 2 4 ) 摘要 ： 为了实现对玻化微珠保温混凝土的非破损检测， 采用混凝土回弹仪进行了强度检测试验研究 ， 通过 S P S S 软件对 回弹 试验结果进行 回归分析 ， 得到了玻化微珠保温混凝土统一测强曲线公式， 并对其测试精度进行检验。 结果表明： 回弹法同样可以 用于玻化微珠保温混凝土的抗压强度检测。 最后对 比了玻化微珠保温混凝土与普通混凝土全国统一曲线 ， 结果显示 ， 玻化微珠保 温混凝土的回弹值低于普通混凝土 ， 且其随龄期的增长而增大。 关键词 ： 玻化微珠保温混凝土；回弹法 ；抗压强度 ；测强曲线 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 4 ) 0 6 0 1 4 4 0 3 S t u d y o n s t r e n g t h t e s t c u r v e o f t h e r ma l i n s u l a t i o n g l a z e d h o l l o w be a d c o n c r e t e b y r e b o un d me t h o d REN 1 i e ， LI u， Zt -I ANG Yu ( Co l l e g e o f Ar c h i t e c t u r e a n dCi v i l E n g i n e e r i n g， T a i y u an Un i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y， T a i y u a n0 3 0 0 2 4 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Th e no n d e s t r u c t i v e t e s t o n t he t h e r ma l i ns u l a t i o n g l a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e i S b a s e d o n t h e e x pe r i me n t a l s t u d y wh i c h o n d e t e c t i n g the s t r e n g t h of the c o n c r e by r e bo u n d t e s t e r an d t h e un i fie d s tre n g t h t e s t c u r v e f o r mul a o f t he t h e r ma l i n s ul a t i on g l a z e d ho l l ow b e a d c o n c r e t e b y the r e g r e s s i o n an a l y s i s o n the r e s ul t o f the r e bo u n d t e s t t h r o u g h the SPS S s o ftwa r e wh i c h a l s o ve r i f y i t s t e s t a c c u r a c y Re s ul t s s h o w t h a t ， r e bo u n d me t h o d C an a l s o be u s e d f o r t e s t i n g the c o mp r e s s i v e s tre n g t h o f the the rm a l i ns u l a t i o n gl a z e d ho l l o w b e a d c o n c r e t eCo mpa r i s o no ft h en a t i on a lu n i fie dc ur ve o nthet h e rm a l i n s u l a t i o n g l aze dho l l ow b e a dc o n c r e t ean dn o rm a l c o n c r e t e s h o wst h a t ， the r e b o un dv a l u e o fthef o rm e ri sl e s sthan thel a t e r a n diti n c r e a s e swi t hthegro ws o ft h e a g e Ke yw o r d s ： the rm a l i n s u l i o ng l az e dh o l l o w b e a d c o n c r e t e ； r e b o un dme tho d； c o mp r e s s i v e s t r e n g t h ； c u r v efor t e s t i n g s tr e n g t h 0 引言 混凝土作为传统优 良的建筑材料 ， 在我国迅速发展的 城乡建设中被广泛应用。 顺应节能减排的基本 国策 ， 对建筑 节能 的深入研究意义十分重大 。 玻化微珠保温混凝土 的出 现 ， 因其采用无机保温材料玻化微珠在保温节能领域实现 了质 的飞跃 。 玻化微珠保温混凝土是在普通混凝土材料中 掺入一定量 的玻化微珠等绝热材料 ， 强度等级可达 C 4 0 、 导 热系数低于 0 3 5 w ( m- K) ， 兼有保温材 料的保温 隔热性 能和普通混凝土 的力学性能 的新型建筑材料 ， 并在实际工 程中成功实现了泵送施工。 近年来 ， 国内已系统全面的研究 了玻化微珠保温混凝土的基本性能 ， 但是对于应用方面 ， 关 于玻化微珠保温混凝土的无损检测研究仍为空 白。 混凝土 无损检测可实现在不影响结构及构件受力性能 的前提下 测量并推出其强度 ， 检测结果可作为评价现场混凝 土强度 或处理混凝 土质量 问题的依据 。 回弹法作为无损检测 的一 种 ， 因检测效率高 、 费用低廉而在施工现场广泛用于对混 凝土结构的抗压强度进行随机的、 大量 的检验 。 鉴于其在工 程中的重要作用， 本试验对玻化微珠保温混凝土回弹法检 测进行 了较为系统 的研究 ， 总结 了玻化微珠保温混凝 土的 测强曲线及 回归方程 ， 完善充实了对玻化微珠保温混凝土的 系列研究 ， 对玻化微珠保温混凝土的施工应用意义重大。 1 试验设 计及 试验方法 1 1 试件原材料 本研究选用了以下六种原材料： 拌和水： 选用符合国 家标准 的生活饮用水 ； 水泥 ： 为山西省太原狮头水泥厂生 产的质量稳定 ， 活性较高， 密度为 3 1 4 g c m 的 P O4 2 5 级水 泥； 细骨料 ： 选用堆积密度 1 5 0 0 k g m ， ， 细度模数 2 4 ， 含泥 量 2 5 的天然河砂 ； 粗骨料 ： 选用堆积密度 1 6 3 0 k g m 3 , 粒 径 5 - - -2 5 n l lT l ， 含泥量 0 5 ， 级配 良好 、 质地坚硬的碎石 ； 外加剂 ： 为 自制专用 型外加剂及一定量 的减水 剂 ； 轻集 料： 选用太原思科达科技发展有限公司生产的玻化微珠， 其性能参数见表 1 。 1 2 玻化微珠保 温混凝 土的配合 比 本试验设计 了 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C 3 5 四个强度等级 的混 凝土试件， 每个强度等级 2 组试块 ， 共计 2 4 组 ， 每组试件 设计两个龄期 ( 1 4 、 2 8 d ) ， 每种龄期各 6 块 1 5 0 mn l 立方体 收稿 日期：2 0 1 3 1 2 - 2 0 基金项 目：国家 自然科学基金项 目( 5 0 7 7 8 1 1 8 ) ； 高等院校博士点基金项 目( 2 0 0 8 0 1 1 2 0 0 0 3 ) 1 44 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 玻化微珠性能参数 项 目黻 mm kg 度 m ) 漂 瓤 率 W ( m 数 K) ) 性 能 0 5 - 1 5 8 0 1 3 0 9 8 9 5 0 0 3 2 0 0 4 5 2 0 5 0 注 ： 吸水率采用真空抽滤法测定。 试件 ， 其配合 比见表 2 。 本研究所经多次试验 已验证 ， 玻化 微珠掺量在 1 3 0 ( 与混凝土的体积 比 ) 左右 时 ， 对 于强度 和保温而言均 为最优点。 故本试验中不再研究玻化微珠掺 量对 回弹值 的影响 。 试块在标准条 件下养护至 一定龄期 ( 1 4 、 2 8 d ) 后进行试验。 1 3 试验 设备 与方法 本试验采用指针直读式 Z C 3 A型回弹仪， 该回弹仪生产 于山东乐陵回弹仪厂， 回弹法试验按照 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 的要求进行 。 试验开始 时 ， 首先将达到预计龄期( 1 4 、 2 8 d ) 的立方体试块从养护地点 取出， 将其表面 以及压力机上下承压板擦拭干净 ， 并把擦拭 干净 的试件安放在压力试验机上下 承压板之间 ， 调试好设 备后施加初始压力 3 0 8 0 k N， 维持该初始压力恒定 ， 然后对 标准试件两个相对侧面进行回弹值测试( 泵送混凝土的测区 应选取在混凝土浇筑侧面 ) ， 每个试块取 1 6 个测点 ， 每个侧 面各取 8 个 ， 测量回弹值时 ， 回弹仪的轴线应始终保持垂直 予睑 测面。 计算平均回弹值时， 去掉 1 6 个回弹值中 3 个最大值 和 3 个最小值 ， 对余下的 1 0 个值取平均回弹值 R ， 至此 ， 回 弹试验已结束。 最后对试件进行加荷至破坏， 测出混凝土抗压 强度并记录抗压强度值 ， 此过程要符合 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准 【3 的要求。 2 龄期对玻化微珠保温混凝土回弹值的影响 不同强度的玻化微珠保温混凝土和普通混凝土 1 4 、 2 8 d 的回弹值见表 3 ， 回弹值随龄期增长的变化规律如图 1 所示。 表 2 玻化微珠保温混凝土的配合E 注 ： 本试验所涉及的玻化微珠保温混凝土配制强度均在 C 2 0 C 3 5之间， 本试验所掺加外加剂为非引气型外加剂。 表 3 不同抗压强度玻化微珠保温混凝土和普通混凝土的 1 4 、 2 8 d回弹值比较 强 度等级 MP a 强度等 级 MP a ( a ) 1 4 、 2 8 d 保温混凝土平均回弹值( b ) 1 4 、 2 8 d 普通混凝土平均回弹值 图 1 不同龄期( 1 4 、 2 8 d) 的混凝土回弹值对比图 由图 1 可见 ， 随龄期的增 长混凝 土强度提高 ， 回弹值 保温混凝土回弹值的 7 3 8 2 左右 ， 龄期 为 1 4 d 的普通混 随之增大， 两种混凝土变化情况基本一致 ， 即龄期为 1 4 d 凝土的回弹值约为2 8 d 龄期普通混凝土回弹值的8 5 9 0 的玻化微珠保温混凝土的回弹值约为 2 8 d 龄期玻化微珠 左右 。 玻化微珠保温混凝土 的回弹值 随龄期增长变化较大 1 45 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 的原 因是 由于该混凝 土 自身后期 强度增 长较 多的特 性所 致 ， 因此在使用回弹法测量玻化微珠保温混凝土强度时宜 采用龄期为 2 8 d的试件 ， 本研究中建立的测强曲线也是按 照 2 8 d龄期 的回弹值而建立 的。 3 玻化微珠保 温混凝 土测 强曲线 3 1 玻化微珠保 温混凝 土测强曲线的建立 根据测试得到的龄期为 2 8 d玻化微珠保温混凝土试 块的平均 回弹值 尺 和实际抗压强度 厂 伽 ， 通过 S P S S 软件对 其进行 了多种模式 的回归分析 ， 综合考虑各种因素指标选 定幂 函数 回归方程作为玻化微珠保温混凝土抗压强度与 回弹值 的回归方程 ， 并得出玻化微珠保温混凝土测强曲线 见图 2 ， 其结果及相关系数 、 平均相对误差等参数见表 4 。 R 图 2 玻化微珠保温混凝土测强 曲线 表 4 幂 函数回归分析参数表 回归方程 相关系数 r 平均相对误差 6 相对标准差 e 届 = 0 2 4 0 R 1 4 5 O 8 7 9 1 0 5 2 1 2 4 1 注 ： 馏为玻化微珠保温混凝土试块强度换算值 ； R 为 2 8 d龄 期玻化微珠保温混凝土试块回弹平均值 。 3 2 玻化微珠保温混凝土测 强曲线的检验 ( 1 ) 相关系数 的检验 。 幂 函数 回归 分析 中回弹值 与抗 压强度之 间的相关系数如表 4 所示为 0 8 7 9 ， 当 = 0 0 5 ( 即 显著性水平为 5 ) ， n = 9 2 时 ， t o 0 2 0 5 0 8 7 9 ， 故相关 系 数满足要求。 ( 2 ) 测强 曲线精度 的检验 。 如表 4所示幂 函数 回归方 程 中 2 8 d 强度的平均相对误差为 8 = 1 0 5 2 1 2 0 ， 相对标 准差 e u1 2 4 1 1 4 0 ， 故精度满足规程 中专用测强 曲线 的要求 。 ( 3 ) 强度预测的区间。 根据 回归分析 ， 概率为 9 5 的 2 8 d 龄期玻化微珠保温混凝土的抗压强度 的近似区间可以 取为 ： 盘 一 2 s i+ 2 s 。 其 中 s 为均方差 ， 根据本研究的试验 数据 ， s = 2 7 MP a 。 故玻化微珠保温混凝 土强度预测 区间为 I f g , 一 5 4 翟 5 4 。 ( 4 ) 测强 曲线的检验。 分别对 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C 3 5四种 不 同强度等级 的玻化微珠保温混凝土试块 的回弹值 和抗 压强度值进行测定 ， 并根据幂函数 回归曲线 由玻化微珠保 温混凝土 回弹值推定强度 ， 结果如 图 3 所示 ， 玻化微珠保 温混凝土试块 的实测值全部位于预测区间上下限之间。 3 3 玻化微珠保温混凝土与普通混凝土测强曲线 的 比较 由图4 可见同一强度等级的普通混凝土回弹值高于玻 1 4 6 5O 45 4 0 嚣 3 5 3 0 25 20 1 5 24 9 2 7 6 2 5 31 ， 3Z 4 34 9 3， ， 3 9 Z 41 2 混凝土强度回弹推定值 MP a 图 3 玻化微珠保温混凝土的实测强度值与强度预测 区间 化微珠保温混凝土的回弹值 ， 后者大致为前者 的 5 8 7 2 左右 ， 表明玻化微珠保温混凝土 的表面强度较相 同强度等 级的普通混凝土低 ， 且两者差异并不随强度 的增加而发生 明显 的变化 ， 由此可见 ， 玻化微珠保温混凝土 回弹值偏 低 可能是 因为玻化微珠保温混凝土加入多孔空心结构 的玻 化微珠从而弹性模量偏小所致。 因此 ， 按统一测强曲线来推 定玻化微珠保温混凝土强度 ， 安全系数偏低 。 半 均 凹 弹 值 MP a 图 4 玻化微珠保温 混凝土测强 曲线与普通混凝土测 强 曲线对 比图 4结论 ( 1 ) 随龄期的增长玻化微珠保温混凝土的回弹值增大 ， 龄期为 2 8 d 的较龄期为 1 4 d的玻化微珠保温混凝土 回弹 值可增长 1 8 2 7 左右 ， 此变化与普通混凝土大致相同。 ( 2 ) 玻化微珠保温混凝土 的回弹值约为相 同强度等级 普通混凝土的 5 8 7 2 ， 低 于普通混凝土的回弹值。 ( 3 ) 通 过对强度 在 C 2 0 C 3 5之 间的玻化微 珠保 温混 凝土的回弹值进行幂 函数 回归分析 ， 得到适合该强度范围 的玻化微珠保温混凝土使用的统一测强曲线公式 ， 即： f g - 0 2 4 0 R 1 4 5 ( 1 ) 其相关系数 、 平均相对误差 、 相对标 准差分别为 0 8 7 9 、 1 0 5 2 、 1 2 4 1 。 经检验验证 ， 该专用测强曲线的测强精度 满足规程要求 ， 可以使用 回弹法对玻化微珠保温混凝土的 抗压强度进行无损检测 ， 切实可行 。 参考文献： 【 1 张泽平 ， 李 珠 ， 等 玻化微 珠保温混凝 土初探 【 J 1 混凝 土 ， 2 0 0 7 ( 1 1 ) ： 4 6 4 8 【 2 J G J r r 2 3 2 0 1 1 ， 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程i s 2 0 1 1 3 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准【 s j 2 0 0 3 【 4 肖建庄， 李1 圭 彬 ， 孙振平 回弹法检测再生混凝土抗压强度研究【 J 】 四J _ I 建筑科学研究， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 4 ) ： 5 1 5 4 下转第 1 5 0页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2泡粒混凝土性能指标 性 能 名 称 旦 窒 塑 兰 三 堕 堂 检 验方 法 J KT 35 0 J KT 4 5 0 J KT一 55 0 缩值也越高 ， 但是抗冻性变低 。 2 6 - 3 泡粒混凝土的内部结构 图 6是泡粒混凝土的截面照片 ， 可 以看出泡粒混凝土 内部是 由聚苯泡粒和发泡水泥混合组成 ， 而且二者分布非 常均匀 ， 这样泡粒混凝土就能体现有机 聚苯泡粒的导热系 数小 、 保温性能好 和无机发泡水泥的 A级防火 、 强度高 的 特 点 图 6泡粒 混凝 土截 面图 2 7 泡粒混凝土性能与国内外 同类先进材料的比较 目前 ， 国内外与泡粒混凝 土应用范围相似 的同类产品 有泡沫混凝土和胶粉 聚苯颗粒保温浆料 ， 本研究按建设 部 标准 J G 1 5 8 和 J G T 2 6 6 1 1 o J 分别对 3 种材料 ( 泡沫混凝土 ， 泡沫混凝土 和胶粉 聚苯颗粒保温浆料 ) 的抗压 强度 、 导热 系数 、 体积 吸水率 、 干燥 收缩率 以及抗冻性 能进行 了对 比 测试研究 ， 结果见表 3 。 可以看出泡粒混凝土综合技术性能 大大优于泡沫混凝土和胶粉聚苯颗粒保 温浆料。 表 3 泡粒混凝土性能与泡沫混凝土和胶粉聚苯颗粒浆料的比较 3结论 本研究所配制的泡粒混凝土 ， 是一种屋面和楼地面用 ， 现 浇筑建 筑混凝 土复合 材料 ， 通用 于南北方地 区 ， 具有 良 好 的防火性能。 经过聚苯颗粒的体积掺量与混凝土应用的重要性质干 密度、 抗压强度、 导热系数、 抗冻性、 体积吸水率 的关系研究表 明， 随着聚苯颗粒的体积掺量的增加， 泡粒混凝土的干密度越 接近于设计值 ； 泡粒混凝土的抗压强度越大 ， 在苯粒体积掺量 大于 0 8 时 ， 泡粒混凝土的抗压强度逐渐趋于平缓 ； 泡粒混凝 土的导热系数越小； 泡粒混凝土的体积吸水率越小； 泡粒混凝 土的强度损失越小 ， 抗冻性越好 ， 可 以根据不同的数据调节 所配制泡粒混凝土的综合I 生 能以适应现场浇筑环境的需要。 将泡粒混凝土的抗压强度 、 导热系数 、 体积吸水率 、 干燥 收缩率以及抗冻性能与同类产品泡沫混凝土和胶粉聚苯颗粒 保温浆料相比较， 泡粒混凝土综合技术I 生 能大大优于后两者。 参考文献： 1 】 江亿， 杨秀 我国建筑能耗状况及建筑节能工作中的问题 中 上接第 1 4 6页 5 段彬， 张明 ， 齐淑芹 消泡剂和引气剂对混凝- t- ,l影响的研究 铁道建筑 ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 1 3 1 1 3 3 6 】肖丽 ， 王新海 ， 盛兴跃 缓凝剂对水泥混凝土性能影响的试验研 究【 J 1 公路交通技术， 2 0 0 7 ， 4 ( 2 ) ： 2 5 2 6 【 7 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 ， 混凝土外加剂 s 2 0 0 8 【 8 马钢 ， 李珠 ， 刘元珍玻 化微珠保温混凝土配合比试验及减水剂 选择l J 1 山西建筑 ， 2 0 1 2 ， 3 0 ( 3 ) ： 1 1 7 1 1 8 】 5 0 华建设， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 1 2 1 8 【 2 】仇保兴我国建筑节能潜力最大的六大领域及其展望【 J lJ _ 建筑技 术 ， 2 0 1 1 ， 4 2 ( 1 ) ： 6 - 9 【 3 】宗晟， 邹春香 我国建筑节能现状及其发展 J 1 东南大学学报： 哲 学社会科学版， 2 0 0 6 ， 8 ( s 2 ) ： 1 5 5 1 5 7 1 4 I4 民用建筑节能条例 s 【 5 】刘子全， 王波 ， 李亮海 ， 等泡沫混凝士的研究开发进展 J 混凝 土 ， 2 0 0 8 ( 1 2 ) ： 2 4 2 6 6 】孙炎 ， 徐晓蕾， 钱玉林 我国混凝土聚合物复合材料的研究现状 及发展I J 1 建筑技术 ， 2 0 0 7 ， 3 8 ( 2 ) ： 1 2 1 4 7 J G F F 2 6 6 2 0 1 1 ， 泡沫混凝土 s 8 G B T 1 0 2 9 4 -1 9 8 8 ， 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定【 s 防 护热板法， 1 9 8 8 9 J G J 7 O 一1 9 9 0 ， 建筑砂浆基本性能试验方法【 s 【 1 0 J G 1 5 8 -2 0 0 4 ， 胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统 s 作者简介 联系地址 ： 联 系电话 ： 鲁永明( 1 9 5 7 一 ) ， 男， 高级工程师 ， 主要研究方向 ： 建筑 节能材料。 沈阳市浑南新区世纪路 2 2 号 火炬信息园三楼( 1 1 0 1 7 9 ) l 3 9 9 8 88 53 7 3 【 9 商怀帅， 于立强， 李忠胜 回弹法检测单掺粉煤灰泵送混凝土抗 压强度 J 粉煤灰综合利用， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 4 1 4 3 作者简介 联系地址 联 系电话 任杰( 1 9 8 8 一 ) ， 女 ， 硕士研究生 ， 从事混凝土结构 分析 与建筑节能研究。 山西省太原市迎泽西大街 7 9 号 ( 0 3 0 0 2 4 ) 1 3 0 2 7 0 4 4 41 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m