预拌混凝土后装拔出法地区测强曲线的研究.pdf

2 0 1 2 年 第 2 期 (总 第 2 6 8 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 8 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL T ECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 0 2 0 3 6 预拌混凝土后装拔出法地区测强曲线的研究 陈海彬，胡寿康，冯少波 ( 河北联合大学 河北省地震工程研究 中心 ，河北 唐山 0 6 3 0 0 9 ) 摘要： 根据预拌混凝土试件拔出力及抗压强度值的试验数据， 利用最小二乘法 ， 选取 4 种不同函数形式进行回归分析 ， 推荐采用直线 形式的回归方程作为唐山地区预拌混凝土后装拔出法地方测强曲线。 通过验证性试验表明： 利用提出的测强曲线进行检测， 得到结果与 混凝土实际强度相比， 相对误差较小， 检测精度高。 关键词： 后装拔出法； 测强曲线；预拌混凝土 中图分类 号： T U5 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 2 ) o 2 - o t 1 4 0 3 Re se a r c h on l oc a l c ur ve o f pul l - - ou t p os t - i ns e r t m e t ho d f or pr e m i x ed c o nc r e t e C HEN Ha l b i n， HU S h o u - k a ng， FENG S h a o b o ( E a a h q u a k e E n g i n e e r i n g R e s e a r c h Ce n t e r o f H e b e i P r o v i n c e ， He b e i U n i t e d U n i v e r s i t y ， T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Ba s e d o n t h e d a t a of p u l l o u t f o r c e a n d c o mp r e s s i o n s e ng t h o f p r e mi x e d c o n c r e t e ， t h e l o c a l c u r v e o fp u l l o u t po s t i n s e r t me t h o d i n Ta n g s h an wa s s e t u p b y u s i n g t h e l e a s t s q u a r e t he o r yCo mpa r e d wi th f o u r d i ffe r e n t f u n c ti o n for ms ， the l i n e f o rm i s r e c o mme n d e d f o r t h e l o c a l c u r v e Th e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o we d tha t the e s t i ma t e d c o n c r e t e s t r e n g t h wh i c h i s g i ve n b y the l o c a l c u r v e i s c l o s e t o t r u e s t r e n g t hTh e r e l a t i v e e r r o r o fc a l c u l a t i o n v a lue c o mpa r e d wi t h e x p e r i me n t a l d a t a i s l i t t l e K e y wo r d s ： p u l l o u t p o s t i n s e r t me t h o d ； s t r e n gth c u r v e ； p r e mi x e d c o n c r e t e 0 引言 目前 ， 回弹法 、 超声回弹综合法及钻芯法是现场检测混凝 土强度的常用方法， 并制定了相应的规程 ， 取得了良好的社会 效益和经济效益。 上述检测方法都有许多优点， 但也存在着一定 的局限性。 前两种方法具有使用方便， 对结构不产生损伤等优点， 但回弹值和声速值对混凝土强度来说， 并不是很敏感的参数， 在 测试中容易带来误差， 因而这两种方法的最大缺点是检测精度 不高。 钻芯法无疑是可靠的混凝土强度检测方法 ， 但也存在着试 验程序多、 时间长、 成本高， 且对构件有一定的损伤 ， 不适合大 量的检测的缺点。 后装拔出法检测混凝土强度与现行几种无损 测强方法比较， 具有测试结果可靠 ， 破损很小， 不影响结构承载 力， 而且测试精度也较高的特点， 是一种比较理想的现场? 昆 凝 土强度检测技术 l- 5 1 。 唐山地区 目前预拌混凝土得到了大面积的推广应用。 根据 后装拔出法检测混凝土强度技术规程 的规定 ， 在应用后装拔 出法前， 应通过专门试验建立测强曲线 ， 并经工程质量主管部 门审定 ， 测强曲线允许相对标准差不大于 1 2 建立地区测强曲 线 ， 可以有效地提高检测精度， 并能够在试验过程中积累一定 的操作经验 ， 是推广应用后装拔出法检测混凝土强度的一个重 要环节。 我国许多大中城市现在已经建立了自己的地方测强曲 线。 唐山地区目前尚无后装拔出法的专用地方测强曲线， 因此， 研究建立预拌混凝土的后装拔出法的测强曲线 ， 就成为了在唐 山地区应用后装拔出法的前提。 1 试验 方案 1 1 原材料 考虑到推广到整个地区应用 ， 选用本地区具有代表性的原 材料： 水泥为盾石 P O4 2 5 R级水泥 ， 细骨料为混合砂( 天然中 砂和人工砂混合) ， 粗骨料为 5 3 1 5 mm的碎石， 掺合料为 I I 级 粉煤灰以及外加剂。 1 2 试件制作 设计强度等级 ： 包括 e l 0 、 C 2 0 、 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0和 C 6 0 6 个 混凝土设计强度等级。 试块数量： 每个强度等级 6 组试块 ， 每组 试块 由 3个 1 5 0 mmx l 5 0 m mx l 5 0 i n l i 1 试块和一个 2 0 0 1T I1 T I X 2 0 0 mmx 2 0 0i n m试件组成， 同一组试块采用同盘混凝土， 在同 一 振动台上同时振捣成型。 选择唐山建设集团混凝土分公司等 1 3 家唐山地区具有代表性混凝土公司制作试件。 试7 牛 采用自 然 养护一 露天、 无阳光暴晒， 浇水养护 1 4 d 。 1 3试验 采用 H C 4 0三点式拔出仪， 装置的反力支承内径 1 2 0 rai n， 锚固i - N固深度 3 5 r n m， 钻孔直径 2 2 1 1 1 1 11 ， 磨槽台阶宽度3 5 1T l l n 。 试验前首先检查钻孔机、 磨槽机、 拔 出仪的工作状态是否 正常 ， 并检查钻头、 磨槽头、 锚固件的规格和尺寸是否满足“ 规 程” 要求。 拔出试验的测点置在边长为 2 0 0 mm的立方体大试件 混凝土浇筑方 向的侧面 ， 每块大试块布置 3 个测点， 用钻孔机 钻孔， 取出芯样 ， 冲洗干净孔内残渣， 然后用磨槽机在混凝土孔 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 0 8 _ J o 6 基金项目：国家自 然科学基金( 5 1 0 7 8 1 2 4 ) ； 唐山市住房和城乡建设局科技进步基金资助项 目( 2 0 1 0 1 6 ) I 1 4 内壁磨出 环形槽， 安装拔出仪， 并施加拔出力直至破坏， 测得 3 个 拔出力 ， 当3个拔出力中的最大拔出力和最小拔出力与中间值 之差均小于中间值的 1 5 时， 取 3 个侧面的拔出力测试值的平 均值作为拔出力计算值。 对大试块进行拔出试验的同时， 对留置 的3个小试块进行抗压强度试验， 并取其平均值作为该组试件 的抗压强度值。 表 2 不同函数形式的回归方程误差分析 2 后装拔 出法地区测强曲线的建立 3 验证性试验 2 1 试 验数 据 按照 C E C S 6 9 ： 9 4 ( 后装拔出法检测混凝土强度技术规程 闸 的要求对试件进行试验， 本次试验累计取得 7 5组共 2 2 5 个有效 数据， 试件龄期大于 1 8 0 d ， 强度为 1 4 6 7 6 8 MP a 。 2 2数据 处理 将每组试件的拔出力计算值及立方体试块的抗压强度值汇 总， 按照最小二乘原理进行回归分析， 采用的回归方程式如下 ： 直线函数式： 名 曰 ( 1 ) 幂函数式： ( 2 ) 对数函数式： l I 1 ( F ) ( 3 ) 指数函数式： 名 e ( 4 ) 式中； 届混凝土强度推定值， MP a ； 卜 出力平均值 ， k N； 、 回归系数。 将试验数据进行回归分析处理后， 得到的回归方程见表 1 所 示， 不同函数形式的测强曲线如图 1 所示。 表 1 不同函数形式的回归方程 拔出力 k N 图 1 不同函数回归方程比较 2 - 3 试验结 果 分析 将试验结果分别代入 4 条曲线， 得到试验值与推定值 比 值 的均值 ， 相对标准差 s 和变异系数 G， 见表 2所示。 由表 1 可以看出， 线性函数方程的相关系数 r = 0 9 3 4 ， 相对 标准差 e u 1 1 7 1 2 ， 完全满足“ 规程” 要求， 可以作为唐山地 区后装拔出法检测混凝土强度的测强曲线。 从图 1中可以看出， 拔出力和抗压强度之间具有良好的线性关系。 为了使本研究建立的测强曲线在唐山地区推广应用， 选用 本地区有代表性的原材料制作试件来进行验证性试验， 利用线 性函数方程进行强度推定， 试验结果见表 3所示。 表 3 验证性试验结果 4结 论 ( 1 ) 选用了唐山地区常用的原材料， 采用本地区泵送混凝 土的最佳配合比， 分别配制了强度等级为 C 1 0 、 C 2 0 、 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0 、 C 6 0近 8 0组混凝土试块， 分别对拔出试块和立方体抗压试 块进行了测试， 经计算得出相关试验数据。 ( 2 ) 利用最小二乘法对试验数据进行线性函数模型、 幂函 数模型 、 指数函数模型和对数函数模型的回归计算， 计算出回 归曲线的相关系数 、 相对标准差及回归参数， 并 比较了四种回 归方程的精度， 其中线性函数模型的相关系数大、 相对标准差 小、 变异系数小， 推定混凝土强度的精度高。 ( 3 ) 通过验证性试验表明， 本文提出的后装拔出法地区测 强曲线推定的混凝土强度与混凝土实际强度相比， 相对误差较 小， 检测精度较高。 ( 4 ) 提出了唐山地区后装拔出法检测混凝土强度测强曲线， 为进一步推广后装拔出法在本地区的应用， 提高混凝土强度的 检测度奠定了基础。 ( 5 ) 在进行制定后装拔出法检测混凝土强度测强曲线及进 行实际检测时， 应采取有效措施来控制磨槽的宽度 ， 否则检测 精度将难以得到保证。 参考文献 ： 1 1 沙云峰， 吴德义 制定后装拔出法检测混凝土强度测强曲线叨 混凝 土， 2 0 0 4 ( 1 0 ) ： 6 3 6 4 1 l 5 f 2 1 李珂 ， 王有宗 ， 徐有邻， 等 商品混凝土非破损检测方法的探讨 J 混 凝土 ， 2 0 0 4 ( 6 ) ： 6 1 6 3 【 3 】 吴新璇 混凝土无损检测技术手册( M 】 北京： 人民交通出皈社 ， 2 0 0 4 ( 6 ) ： 1 4 5 1 4 9 4 1 国家建筑工程质量监督检验中心 混凝土无损检测技术 M 北京 ： 中 国建材工业出版社 ， 1 9 9 9 ( 7 ) ： 3 7 5 3 8 3 5 张荣成， 邱平 后装拔出法检测高强混凝土强度的试验研究 J 施 工 技术， 1 9 9 9 ( 1 0 ) ： 1 4 1 5 上接第 1 0 7页 ( 2 ) 龄期为 2 8 d的砂浆在石灰石粉掺量不大于 2 0 时 ， 孔 隙率在 2 7 5 附近， 而当掺量大于2 0 时， 孔隙率均在 2 5 2 附 近。 但随着石灰石粉掺量的增加， 砂浆中大于 2 0 0 n m的孔的比 例明显减少， 该孔级为多害孔， 对材料耐久性会造成较大影响川 。 5 O 、 2 0 n m以下的孔的比例明显增加， 该孔级为少害孔或无害孑 L 。 随着石灰石粉掺量的增加， 虽然孑 L 隙率无明显递减规律， 但是 平均孔径却逐渐减小 ， 表观密度也逐渐增大， 说明石灰石粉具 有较强的填充作用 ， 使孑 L 径分布细化， 砂浆变得密实。 ( 3 ) 不同掺量的石灰石粉砂浆中， 存在一个明显的分界点， 即 石灰石粉掺量为 2 0 。 当掺量不大于2 0 的砂浆中大于 2 0 0 n m 的有害孔比例较大， 达到4 0 以上， 而这部分孔多会影响强度， 造成强度的降低， 这也是为什么L P 0 、 L P I O L P ， 2 0水灰比较小 而实测强度偏低， 不相符合的原因所在。 当掺量大于 2 0 之后， 大于2 0 0 n m的有害孑 L 所占的比例大幅度降低， 并随着掺量的增 加而逐渐减少， 强度也与水灰比相符， 从孑 L 结构的角度而言， 这 对砂浆的耐久性非常有利。 ( 4 ) 微观孔结构分析给出了L P 2 0 i 强度低于 L P 1 0和 L P 一 3 0 的原因： 首先 ， L P 一 2 0和 L P 1 0具有大致相同的大于 2 0 0 n m的 孔的比例， 同时 L P 2 0的石灰石粉掺量要比L P 1 0多， 石灰石粉 是惰性粉体材料 ， 不参与水化反应， 随着掺量的增多， 造成强度 的降低， 故 L P 2 0的抗折和抗压强度均低于L P 1 0 ； 其次， L P 一 2 0 中大于 2 0 0 r i m的孔的比例远大于L P - 3 0 ， 大量大于2 0 0啪 的孔 会造成强度的降低， 虽然 L P 2 0的石灰石粉掺量要比L P 3 0 少， 但是大于 2 0 0 n m的孔造成的强度降低程度要大于石灰石粉掺 量少对强度的增加程度， 故 L P 2 0的强度比L P - 3 0 低。 为了更加直观地对比分析不同掺量石灰石粉砂浆的微观孔 结构的特点， 于是将 2 8 d的L P 0 、 L P 1 0 、 L P 2 0 、 L P 3 0 、 L P - 4 0 、 L P 5 0 、 L P 6 0压汞数据绘制成图 4 。 葡 g 故 6 】 C E C S 6 9 ： 9 4 ， 后装拔出法检测混凝土强度规程 s E 京： 中国计划出 版社 ， 1 9 9 5 作者简介： 陈海彬( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 博士， 副教授 ， 硕士生导师， 研究方向： 混凝土无损检测及可靠性研究。 联系地址： 河北省唐山市新华西道 4 6 号 河北联合大学建筑工程学 院 ( 0 6 3 0 0 9 ) 联 系电话 ： 1 8 6 3 3 3 7 5 8 5 6 提高具有重要意义们 。 3结论 ( 1 ) 当石灰石粉的掺量不大于2 0 时， 对高流动砂浆来说 ， 减水作用不明显 ； 而当掺量超过 2 0 时， 石灰石粉的减水作用 较为明显。 随着掺量的增加， 减水剂的用量不断减少。 ( 2 ) 当石灰石粉的掺量不大于2 0 时， 砂浆的初始流动度是 最大的， 并且随着时间的增加， 流动度不断损失， 且损失的较严重； 当石灰石粉掺量大于2 0 时， 砂浆的初始流动度不是最大的， 出现 了一定的延迟， 经研究发现， 最大流动度出现在拌和好的 5 mi n 之 后， 随着时间的增加， 流动度有定的损失， 但是损失较小。 ( 3 ) 随着石灰石粉掺量的增加， 砂浆的抗压强度逐渐减小， 但是抗折强度影响不大。 当掺量超过 5 0 时， 砂浆的抗压强度和 抗折强度出现大幅下降， 不利于强度的产生， 因此石灰石粉掺 量不宜超过 5 O 。 ( 4 ) 对砂浆进行微观孔构造分析发现， 随着龄期的增长， 各个 配合比的孔隙率 、 平均孔径、 表观密度均降低。 砂浆为 2 8 d龄期 时， 当石灰石粉掺量不大于 2 0 时， 砂浆中存在大量大于 2 0 0 n m 的孔隙， 该孔级的孔大多为有害孔 ， 会对强度造成不利影响； 当 石灰石粉掺量大于 2 0 时， 砂浆中大于 2 0 0 n m的孔的比例出现 了较大幅度的减少， 并随着石灰石粉掺量的增加而逐渐减少 ， 与 此同时， 小于 5 0 a m的孔的比例明显增多， 说明石灰石粉具有 明显的填充作用 ， 有助于砂浆孔结构的细化和分布。 参考文献 ： 【 1 】杨建英， 等 智能动力混凝土 氏强度等级普通混凝土高，性能化 的探索与实践( 二) 【 J 】 混凝土， 2 0 0 9 ( 1 2 ) ： 1 I - 1 4 2 陈春珍， 张金喜 ， 金珊珊， 等 增黏剂对高流动砂浆性能影响的试验 研究【 J 】 新型建筑材料， 2 O L O ( 5 ) ： 5 - 8 ( 3 安雪晖， 等 自密实混凝土技术手册 M J E 京 ： 水利水电出版社， 2 0 0 8 4 袁航 石灰石粉对混凝土性能的影响【 D 】 长沙： 中南大学， 2 0 0 9 5 】 李晶石灰石粉掺量对混凝土性能影响的试验研究 D 1 大连： 大连理 工大学， 2 0 0 7 6 】印志松， 等 石灰石粉对砂浆微观结构和力学性能的研究f J 1 水泥工 程， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 1 2 1 6 f 7 】 刘数华， 冷发光， 李丽华 混凝土辅助胶凝材料 M】 E 京： 中国建筑工 业出版社， 2 0 1 0 作者简介 联系地址 ： 联 系电话 ： 武会强( 1 9 8 4 一 ) ， 男， 硕士研究生， 主要研究方向： 混凝土材 料和道路材料。 北京市朝阳区平乐园 1 0 0 号 北京工业大学交通研究中心 ( 1 O O 1 2 4 ) 1 8 9 1 1 9 7 7 7 7 5 0 O O O O 0