掺合料单掺对回弹法检测高强泵送混凝土抗压强度的影响研究.pdf

第 3 7卷第 1 1 期 2 0 1 0年 1 1 月 建筑技术开发 Bu i l d i n g Te c hn i qu e De v e l o pme n t Vo 1 3 7。 No 11 NO V 2O1 0 掺合料单掺 对 回弹法检 测高强泵送 混凝 土抗 压 强度 的影 响研 究 张大利 吕 晶 康 勇 张振雷 ( 1 辽 宁省建设科学研 究院， 沈 阳 1 1 0 0 0 5 ； 2 沈阳建筑大学， 沈阳 1 1 0 1 6 8 ) 摘要 用矿渣粉、 粉煤灰 及硅灰 三种常用 掺合料 以单掺形 式拌制 高强泵送 混凝 土。对 该混 凝土 回弹推 定强度 和 2 8 d 抗压强度进行试验研究。提出三种 掺合料对 回弹法推定混 凝土抗压 强度的影 响及 一般规律 ， 以利 于 回 弹检测方法 能更加准确的推定掺合料单掺泵送混凝土的抗压强度 。 关键词 回弹法 ； 掺合 料 ； 测强曲线 ； 拟合曲线 中图分类号 T U 5 2 8 0 4 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 - 5 2 3 X( 2 0 1 0 ) 1 1 - 0 0 1 3 - 0 3 回弹法是一种无损检测技术 ， 使用 回弹法检测混凝 土抗 压强度具有设备费用低廉 、 检测简便 、 精 度较高、 不破坏结构 等优点。原位检测数据作为工程竣工验收的重要依据纳入相 关的强制性标准 ， 从而使回弹法测定 混凝 土强度这一无损检 测方法倍受社会青睐。但近年来 ， 随着大 中城市泵送混凝 土 使用的普及 ， 发现 回弹法推定 的强度值 明显低于其实 际强度。 这主要是 由于在土建 工程 中常用的普通 混凝土 由水泥、 细骨 料 、 粗骨料和水四种材料组成 ， 由于其用水量多， 水泥用量大 ， 砂率增大 ， 多种外加剂及掺合料的掺加等造成 的。尤其是掺 合料及外加剂的掺加在一定程度上改变了混凝土的性能。 砂率增加 ， 粗 骨料粒径减小 ， 引气型外加剂的加入 ， 坍落 度 明显增 大是 当今泵送 混凝土显著特 点 。混凝 土的砂浆 包裹层偏厚 ， 表面硬度较低 ， 按照 回弹法测强的基本原理 ： 通 过 回弹仪对混凝土表面 弹击 后的 回弹值来 推算混凝 土的强 度 ， 推定的单掺粉煤 灰泵 送混凝 土强 度值低 于其 实际 强度 值 。因此 ， 本文针对单掺粉 煤灰 、 矿渣粉及 硅灰的泵送 混凝 土强度评定 ， 按照 J G J T 2 3 2 O 0 1要求 ， 结合本地 区原材料 实际情况 ， 对单掺掺合料配制的泵送混凝土进行了 回弹法检 测其抗压强度的试 验研 究。 1 试 验 安 排 1 1试 验原 材 料 在调查辽宁地区泵送混凝土常用的砂、 石 、 水泥 、 外加剂 等原材料产地 、 品种 、 规格 以及生产施工工艺基础上 ， 选择了 生产混凝土所需原材料如下 ： 水泥 ： P O 4 2 5普通硅酸盐水泥 ； 收稿 日期 ： 2 0 1 0一 O 81 5 作者简介 ： 张大利 ( 1 9 7 6 - ) ， 男 ， 辽宁朝 阳人 ， 工学硕士 ， 高级工程师 ， 辽宁省建设科 学研究 院建材研 究分 院主任工 程师 ， 主要 研究方向 ： 建材 检测 、 混 凝土 耐久性 、 混 凝土外 加剂及 其 他新型建筑材料研发与应用技术研究 。 粗骨料 ： 粒径 5 m m 2 5 m m 碎石 ， 连续 级 配 ， 表 观 密 度2 7 8 0 k s m ； 细骨料 ： 中砂 ， 细度模数 2 6 ， 表观密度 2 6 5 0 k g m。 ； 掺合 料 ： 矿渣 粉 、 粉煤 灰及 硅 灰 ， 其 化学 成 分 分 析 见 表 1； 表 1 掺合料化学成分分 析( ) 比表面积 种类 烧失量 S i O 2 A 1 2 O 3 F e 2 O 3 C a O M g O ( m k g ) 矿渣粉 0 8 O 3 6 9 O 1 5 6 6 2 3 6 3 7 5 7 4 4 8 8 5 0 粉煤灰 4 8 3 4 5 5 2 2 8 2 3 5 7 4 1 7 8 l 1 7 4 8 o o 硅灰 9 4 3 3 1 1 8 1 0 4 0 3 l O 7 2 1 5 0 0 0 外 加剂 ： 泵送剂 ， 辽宁省建设科学研究 院生产 ； 水 ： 饮用水 ； 坍落度 ： 1 8 0 2 2 0 m m。 1 2试 验 方 案 设 计 1 2 1 试件规格与制作 试件规格为 1 5 0 mm1 5 0 mm1 5 0 mm； 泵送混凝土强 度设计 等级按 C 5 0 、 C 6 0两种 ； 一个龄期 ； 2 8 d ； 搅拌方 式为机 械搅拌 。试验所用配合 比见表 2 。 1 2 2 试块 的堆放及养护 在试块顶面注明混凝 土强度等 级、 成 型 日期 、 养护方 法 等。试块均按“ 品 ” 字形 堆放 。堆 放时 浇筑顶 面朝 外 ， 背 面 离墙 面保持一定距离 。 1 2 3回弹仪技术要求 1 ) 试验均采用山东乐 陵产 H T一2 2 5型回弹仪及碳化 深 度测量仪 ； 2 ) 试验仪器进行 重新检定 ， 设置 2台专用仪器 ； 3 ) 每次 测 试 前 在钢 钻 上 率 定 ， 以确 定 是 否 符 合 标 准 状态 ； 1 3 第 1 1 期 张 大利 ， 等 ： 掺 合料 单掺对 回弹法检测高强泵送 混凝王抗压强度的影响研 究 第 3 7卷 表 2掺 加 矿 渣 粉 混 凝 土配 比 水泥 C 掺合料 砂子 s ， 碎石 G 水 IF 泵送剂 坍落度 编号 W， B S 。 备注( 掺合料) ( k g m ) ( k g m ) ( k g m ) ( k g m ) ( k g m ) ( k g I ll ) A 0 3 6 4 2 3 5 0 1 5 0 7 3 0 1 0 1 0 1 8 3 8 7 5 2 2 0 矿渣粉 B 0 3 3 3 5 4 0 0 1 2 0 6 5 5 1 2 2 3 l 8 O 9 1 2 0 0 粉煤灰 C O 3 3 3 1 4 5 4 5 0 5 4 3 1 2 2 1 1 6 5 8 6 5 2 1 0 硅灰 4 ) 每次测试 完毕后及时清除表面污垢 ， 将 回弹仪入仪 器 箱 ， 平放在阴凉通风处 。 2 2 4试块试验与记 录 1 ) 按国家行业标准 J G J T 2 3 2 O 0 1附录 E专用测强 曲 线制定方法 中的 E 0 3条对试块进行试验测试 ； 2 ) 试块破坏后 ， 用 2 浓度 的酚酞溶液在 回弹面测试碳 化 深度 ， 量测碳化深度不少于 3点 ， 取其平均值 ； 3 ) 按统一的表格填写试验数据。 2试 验 结 果与 分 析 试块养护到规定龄期后 ， 放置压力机上预压 2 0 一 3 0 压 力后进行 回弹试验 ， 然后加 压至破 坏测试其 强度 ， 并量测 碳化深度 。经过整理分析后 ， 选择 了 5阶多项式拟合 曲线后 形成直观图 ， 见 图 1图 3 。 图 1 矿渣粉高强混凝土回弹强度及实测强度对 比直观 曲线 图 2 粉煤灰高强混凝土回弹强度及实测强度对比直观曲线 经过 5阶多项式拟合得到如下拟合公式 1 一公式 6 。 矿渣粉高强混凝土回弹强度及实测强度拟合公式 ： y_=0 0 0 0 O1 一0 0 01 0 +0 02 8 9 一0 3 9 5 8 x + 2 4 3 1 9 x + 5 7 8 4 0 ( 公式 1 ) y =一0 00 0 0 0 6 +0 0 00 8 x 一0 03 4 4 x +0 6 06 4 x 一 3 4 9 6 9 x + 5 9 6 3 9 ( 公式 2 ) 1 4 图 3 硅灰 高强混凝土 回弹强度及实测 强度对 比直观曲线 ( 注 ： 回弹强度依据 J G J T 2 3 2 0 0 1规定的 国家统一测强 曲线推定而来 ) 粉煤灰 高强混凝土回弹强度及实测强度拟合公式 ： Yt： 一O 0 00 0 5 x +O 0 03 7 x 一0 1 0 2 l x +1 1 49 l x 一 5 0 2 5 6 x+ 7 2 2 9 2 ( 公式 3 ) y 2 =一 0 0 0 0 0 4 x + 0 0 0 2 7 x 0 0 7 3 5 x 。 + O 8 0 3 8 x 。 一 3 7 3 1 7 x+ 7 0 9 9 3 ( 公式 4 ) 硅灰高强混凝土 回弹强度及 实测强度拟合公式 ： Yl= 0 0 00 01 x 0 0 0 0 4 x 0 0 00 7x +0 21 4 4x 一 2 0 8 8 3 x+ 7 0 1 8 0 ( 公式 5 ) Y 2= 0 0 00 0 4x 一0 0 0 2 8 x +0 06 0 0 x 。一0 4 8 7 3 x + 0 7 5 6 6 x+ 7 0 8 0 3 ( 公式 6 ) 由直观 图 1 一图3及拟合 曲线公式 1 公 式 6可以看 出， 掺加掺合料的高强泵送 混凝土 回弹推定 强度 与同龄期混 凝 土实测抗压强度差值不一。由公式 1 、 公式 2可以知道 ， 公 式 中 5次 幂的项不仅 系数相差较 大 ， 且 未知项符 号均相反 ， 这 就导致 了两强度差值较大 。直观 图 1 也反映 了这一点 ， 这表 明掺加 了矿渣粉的高强混凝 土回弹推 定强度 比实测强度大 ， 且差值很不稳定 ； 公式 3 、 公 式 4两公式符 号相 同 ， 系数相 差 较小 ， 这表 明掺加粉煤灰的高强混凝土 回弹推定强度 与实测 强度相 比差值 3 5 M P a ， 且 实测强度 较高且基 本保持稳定 ； 而对于掺加硅灰的高强混 凝土 回弹推定 强度及 实测强度 对 比来看 ( 图 3及公式 5 、 公式 6 ) ， 其推定 强度与实测强度基本 上在一个的区间内上下波 动， 其差值 正负不一且波动 幅度 比 较小 。 综上可见 ， 掺加矿渣粉的高强泵送 混凝土使用 回弹法检 测时 ， 基于 回弹值推定 的抗压 强度高 于实测强 度 ， 但 超过 的 差值大小不一不稳定 ； 而掺加 粉煤灰 的混凝土 回弹值推定 的 强度均低于实测强 度 ， 在进行 混凝 土检测时应根据工程经验 ( 下转第 4 5页) 第 3 7卷 武 乾 ， 等 ： 基 于 蒙特 卡 罗法 的 施 工 成 本扰 动 风 险研 究 第 1 1期 R = 式中 ： r 1 l =r 2 2 ： =r =1 ， r J ： r ， 3 3 2项 目的成本风险评价方法 设项 目投资经济效益 指标为 Y ， ( i =1 ， 2 ， m) 是影 响约束 Y的 风险变量 。如材 料 ， 人 工 ， 天气 。当 变动 时候 Y也 随 机变动 ， 即： y： ， ( 。 ) 由多元 函数微分得到 d y o f 7 1 设风 险变 量 的期望 、 方 差 、 标 准差 分别 为 E( ) ， D ( ) ， S ( ) ， 且 ， 是线性 函数 ， 则有 ： ) ，。 = ， ( E ( ) ， E ( ) E( ) ) 由于风险变量 ( i =1 ， 2 ， rn ) 在各 自的期望值 两侧 随机波动所 引起 的随机变动可以近似用公式表示 ： ， 一 Y o = i = 0 ( ) o f其中 令 = ( X i ) 根据概率论 中随机变量函数的数字特征 的有关性 质 ， 对 上式两边分别取数学期望和方差得 ： E ( Y )一 Y 。 = 0 ， 有 ： E ( Y ) =Y 。 = ， ( E( ) ， E( X ) ， E ( ( ) ) D( Y )=E ( Y )_ E ( Y ) 由上 面差分式得 ： y = Y + i = 0 ) X i = E ( X i ) 其协方差为 C O V( ， y ， )=o r ， 式 中， 是 的风险传递系数 ； 叮 J 分别是 、 ， 的方差。 口 由于方差的大小反映了风险的大小 ， 也是 扰动因子 的主 要 组成部分 ， 所 以成本产生 风险 的关 键性变 量可从 D( Y ) 的 表达式 中求 出。根据概率论 的中心极 限定理 ， 项 目投资经济 效益指标 Y近似 服从正 态分 布， 根据 求出 的期 望值 和方差 ， 就可估算项 目各项 成本的风险大小 ， 从而可 以得到项 目在施 工阶段抵御风险扰动的能力 。 3结 语 目前 ， 发达国家已经把 蒙特卡罗模拟 方法列入项 目管理 的常规方法 。有关计算机应 用软件也 己经有许多种产 品， 如 c语言 、 V B、 V C 、 M a t l a b等 ， 在成本 风险分 析中常运 用 Ma t l a b 软件进行蒙特卡罗 模拟计算 。计算机软 件与 蒙特卡罗 方法 的结合成本风险扰 动分析更 为高效 、 准确 ， 为项 目管理 者进 行风 险分析提供了一条科学有效 的途径 。 风险和利益是共存 的 ， 工程项 目施工无时无刻 不面对风 险。本文建立了蒙特卡罗风 险评价体 系， 概括 了工 程项 目施 工 阶段成本风险扰动的内在 因子 的构 造 ， 而非具体 的某项风 险指标 ， 在一定程度上为施工阶段构建成本风 险管理模 型提 供借鉴 。但是 ， 每个工程项 目由于规模 、 技术难度 、 地理位置 等的不 同， 导致其 风险具 有工程项 目风 险的共性 ， 又有 其特 殊性 。因此 ， 项 目施 工阶段成 本风 险管理 ， 承包商 在借 鉴 已 有风 险管理理论 的前 提下 ， 还需针 对具体 工程项 目的特 点 ， 评价 系统总 的成本风险度 ， 以及影响工程项 目的主要成本风 险因素 。本文的研 究只 是粗 略的从理论 方法上得 到 了一定 的成本风 险扰 动 的框 架 ， 还 不 够深 入 ， 有 待 于 进一 步 进 行 研 究 。 参考文献 1 于九如 投资项 目风险分析 M 北京 ： 机械工业出版社 ， 1 9 9 9 2 余风璨等 蒙特 卡罗技术在工程成本预测 中的应用 M 扬州大学 学报 ， 2 0 0 4， ( 1 ) 3 林 晓枝 工程项 目施工 阶段成 本风险分析 与对 策研究 D 中南 大学硕士学位论文 ， 2 0 0 7 4 杨衡 蒙特卡罗模 拟优化与风 险决策分析 的应 用研 究 D 天津 大学硕士学位论文， 2 0 0 4 5 倪蔚颖 蒙特卡罗模拟在项 目成本风 险分 析中的应用 M 大 众 科技 ， 2 0 0 8 ， ( 7) 6 方再根 计算机模 拟和蒙特卡罗方法 M 北京 ： 北京工业学院出 版社 1 9 8 8 7 史慧会 组合弹性结构的蒙特卡 罗方 法研究 D 西安建筑科 技 大学大学硕士学位论文 ， 2 0 0 9 ( 上 接 第 1 4页 ) 适 当提高 3 5 MP a ； 就掺加硅灰 的混凝 土而言 ， 回弹推定 强 度 和实测强度值在一定 区间内上下波动 ， 其值正 负不一 。 3结论 1 ) 掺加 了矿渣粉的高强混 凝土 回弹推定强度较 实测强 度大 ， 但其差值不稳定 ， 回弹检测过程中应多加 注意； 2 ) 掺加粉煤灰的高强混凝 土 回弹推定 强度较实 测强度 低 3 5 M P a ， 并 且差 值 比较稳 定 ， 因此 回弹检 测时 应适 当 考虑 ； 3 ) 掺加硅灰的高强混凝土 回弹推定强度及 实测强度 差 值虽正负不一但变化范 围基本稳定 ， 波动 区间较小。 参 考 文献 1 商怀帅 ， 等 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 l一 4 3 2 冯 国恩 ， 程庆申 混凝土掺人粉煤灰性能试验及应用 J 石家庄 铁道学院学报， 2 0 0 6， ( 5 ) ： 4 9 5 1 3 李文博 ， 王爱华 ， 王倩 回弹法检测混 凝土抗压 强度影 响因素 的 探讨 J 山西建筑 ， 2 0 0 7 ， ( 1 2 ) ： 7 2 7 3 4 郭全生 ， 肖建庄 回弹法检测 高性能 混凝 土抗压 强度试 验研究 J 粉煤灰 ， 2 0 0 8 ， ( 2 )： 2 l一2 2 45