嘉绍跨江大桥海工耐久性混凝土回弹测强专用曲线的制定.pdf

4 桥梁建设 2 0 1 0年增刊 1 文章编 号 ： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 1 0 ) S 1 -0 0 0 4 0 4 嘉绍跨江大桥海工耐久性混凝土 回弹测 强专用 曲线的制定 张金 海 ， 王 伟 ， 常建光 ( 中铁 大桥 局嘉 绍跨江 大桥项 目经理 部 ， 浙江 海 宁 3 1 4 4 1 5 ) 摘要 ： 为满足回弹法检测海工耐久性混凝土强度 的需要 ， 以嘉绍跨 江大桥为例介绍回弹测 强专 用 曲线 的制定 。分析 混凝 土材料 、 构件施 工 工艺 、 回弹仪及 混凝 土抗压 强度 4个方 面对 回弹法 测 强精度 的 影响 。通过混 凝 土试 件 立方体抗 压 强度与 回 弹检 测 强度 的对 比试验 ， 按 最 小二 乘 法回 归分析 时所得 的相 对误 差 、 相 对标 准差和相 关 系数 ， 得 出该桥 海工耐 久性 混凝土 专 用的回 弹测 强 曲 线， 其成果可作为嘉绍跨江大桥海工混凝土强度评定的重要依据。 关键词 ：嘉绍跨 江大桥 ； 混凝 土 ； 强度 ； 回弹法 ； 测强 曲线 ； 制 定 ； 检 测 中图分 类号 ：T U5 2 8 、 文献标 志码 ：A Fo r m u l a t i o n o f S p e c i a l Cu r v e s f o r S t r e ng t h Te s t i n g o f M a r i n e Du r a b l e Co n c r e t e o f J i a s h a o B r i d g e b y Re b o u n d i n g M e t h o d ZHANG Ji n h a i ，WANG We i ，CHANG Ji a n g u a n g ( S e c t i o n o f J i a s h a o Ri v e r - Cr 0 s s i n g Br i d g e Co n s t r u c t i o n Pr o j e c t ，C h i n a Ra i l wa y Ma j o r Br i d g e E n g i n e e r i n g Gr o u p Co ，Lt d ，Ha i n i n g 3 1 4 4 1 5，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：To c a t e r f o r t h e n e e d o f t h e s t r e n g t h t e s t i n g o f ma r i n e d u r a b l e c o n c r e t e o f t h e J i a s h a o Br i d g e b y t h e r e b o u n d i n g me t h o d，t h e s p e c i a l c u r v e s f o r t h e t e s t i n g o f t h e c o n c r e t e a r e f o r m u l a t e d a nd a r e pr e s e nt e d h e r e wi t hThe i nf l u e nc e s o f 4 a s pe c t s o f t h e c on c r e t e ma t e r i a l ，c on c r e t e me mb e r c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y ，r e b o u n d i n g t e s t e r a n d c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o n t he pr e c i s i o n o f t he t e s t i ng a r e a n a l y z e d a n d t h e s p e c i a l c u r v e s a r e c o ns e q u e nt l y o bt a i ne d a nd f o r m u l a t e d by c o mpa r i n g t he t e s t i ng of t he c o mp r e s s i v e s t r e n gt h o f c u b i c c on c r e t e s p e c i me n t o t he t e s t i n g of t he s t r e ng t h o f t he m a r i ne du r a bl e c o n c r e t e b y t he r e bo un di ng m e t ho d a nd a l s o i n a c c o r da nc e wi t h t he r e l a t i ve e r r o r s，r e l a t i v e s t a n da r d e r r o r s a nd r e l a t e d c o e f f i c i e n t s o bt a i ne d f r o m t h e l e a s t s q ua r e me t ho d r e g r e s s i on a n a l y s i s The s p e c i a l c u r ve s me n t i o ne d a b o ve c a n s e r v e a s t h e i mp or t a nt ba s i s f or t he s t r e n g t h e v a l u a t i o n o f t he c o nc r e t e o f t h e b r i d ge Ke y wo r d s ： J i a s h a o Br i d g e ；c o n c r e t e ；s t r e n g t h；r e b o u n d i n g me t h o d；s t r e n g t h t e s t i n g c u r v e ； f o r m u l a t i on；t e s t i ng 1 引 言 回弹法 是弹簧 驱动重 锤通 过弹击 杆 弹击 混凝 土 表面， 并以重锤被反弹 回来 的距离( 即回弹值 ， 反弹 距离与弹簧初始长度之比) 作为与强度相关指标 ， 来 推算 混凝 土强度 的一种 方法 。可 由试 验 的方法 建 立“ 混凝土强度与回弹值” 的相关关系、 数学模型或 相关 曲线 ， 并以此来推定混凝土的强度值m 。目前 国内采用 回弹 法测定 混凝 土抗 压 强度执 行 的规程 是 收稿 日期：2 0 1 0 1 1 1 2 作者简介：张金海( 1 9 8 6 -) ， 男 ， 2 0 0 7年毕业于安徽交通职业技术学院公路检测专业 ( 9 0 6 4 4 2 3 5 0 q q c o rn) 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 嘉绍跨江大桥海工耐久性混凝土回弹测强专用曲线的制定 张金海， 王 伟， 常建光 5 回弹法检测 混 凝 土抗 压 强度 技术 规 程 ( J G J T 2 3 2 0 0 1 ， 以下 简称 规 程 ) ， 此 规 程 可用 于 抗 压 强 度在 1 0 6 0 MP a的普 通 混凝 土 回弹 检测 ， 对 于特 殊混 凝土使 用 回弹 测 强 ， 规 程 中规 定 _ 2 ： “ 特殊 混 凝土 测 区强 度值 不得按 全 国统一测 强 曲线进行 测 区 混凝土强度换算 ， 但可制定专用测强 曲线或通过试 验进 行修正 ” 。 嘉绍跨 江大桥 是嘉 兴至 绍兴公 路通 道跨越 钱 塘 江 的一座特 大型桥 梁 ， 北 起海 宁黄 湾 围垦 区 ， 跨 越杭 州湾水域 ， 直达上虞 9 6丘围垦区， 采用双 向 8车道 高速 公路标 准 ， 总 长 1 0 1 3 7 k m， 桥 面 为 双 幅布 置 ， 上 、 下行 分离 ， 每 幅宽 1 9 8 m， 该 桥 主航 道 为六塔 斜 拉桥， 北副航道为四跨连续刚构 。嘉绍跨江大桥第 V合 同段施 工范 围为北 岸水 中区 引桥和 北副航 道桥 的基础 及下部 结构 ， 其 中北 岸水 中区 引桥 采 用 3 8 m单 桩独 柱墩 ， 共 1 3 O根 ， 桩 长 1 0 5 l 1 1 F in _ 。嘉 绍 跨 江 大桥采用 海工 耐久性 混凝 土 ， 为保证 质量 ， 在施 工 阶段 常用 回弹法 检 测 混 凝土 强 度 ， 而 该桥 海 工 耐 久 性混 凝土与 规程 中规 定 的普通混 凝 土有较 大 的 区别 ， 统 一 的回弹 测 强 曲线 并 不适 用 该 桥 ， 因此 ， 应 制定该 桥海工 耐久性 混凝 土 回弹测强 专用 曲线 。 2影 响回弹 测强精 度 的因素 由于 回弹 法测强 是通 过混凝 土表 面硬 度和仪 器 的弹击 回弹能量 两 者关 系来 推定 混 凝 土 强 度 ， 因 此 影 响 回弹法 测强 精度 的 因素 较多 。 2 1混凝 土材料 的影 响 回弹仪 所 测 得 的数 值 只代 表 混 凝 土表 层 的质 量 ， 所 以使用 回弹法 必 须要 求 混凝 土构 件 的表 面 质 量与 内部质 量基本 一 致 ； 但 是 混凝 土结 构 是 比较典 型的非均质体 ， 其不均匀性和不同组分的不同硬度 ， 必然影 响检测 准确度 _ 3 。 ( 1 )水 泥 。水 泥 品 种 对 回 弹法 有 重 要 影 响 ， 高 铝水 泥 比普通水 泥配 制 的同强度 混凝 土 的回弹值 要 高 。 目前 我 国使 用 的通用六 大硅 酸盐 水泥对 回弹测 强 的影 响不 大 ， 普 通 水 泥 和硅 酸 盐 水 泥 配制 的混 凝 土 的 回弹强 度相对 误差 为 l O 8 9 6 ， 虽然 满 足 1 5 的要求 ， 但仍 值得 注意 。 ( 2 )外 加剂 。 规 程 中“ 统一 测 强 曲线 ” 适 用 于 普 通混凝 土材 料 ， 即 只适 用 于不 掺 外 加 剂 或仅 掺 非 引气性外 加剂 。由于嘉绍 跨 江大桥混 凝 土耐久 性设 计要求 ， 所使用的混凝土外加剂均有引气作用 ， 导致 混凝土构件内含气量增 大， 使混凝土构件密实度减 小 。若气 体在混 凝 土构件 中 以微 小气 泡 的形 态 均匀 分布 ， 则对混凝土均匀性 的影响不 大。但实际施工 过程 的振 捣 增 加 了混 凝 土 拌 合 料 中各 组 分 的 自 由 能， 促进粒径较大的骨料向下沉降， 比重较小的气泡 上升 向混凝 土表 面聚 集或 向外扩 散附 着在模 板 内表 面 ， 致 使混 凝土 强度 形成一 定 的梯 度而 不均 匀 。 ( 3 )掺合料 。嘉 绍跨 江大 桥海 工 耐久 性混 凝 土 采用 了粉煤 灰 和矿 粉作 为混 凝 土 外掺 料 ， 粉 煤 灰 的 密度 比水 泥要小 ， 施 工 中过 振使 粉 煤 灰 颗粒 向上 浮 动， 由于粉煤灰颗粒相对比较集中， 使混凝土表面部 分 密 实度较 差 ， 从 而 引起碳 化在 短时 间 内增 大 ， 但 这 种碳 化 的增 加 与表 面 硬度 并 不 成 正 比， 进 一 步 降 低 了混凝 土 的表面硬 度 。 ( 4 )集料 。高性 能混 凝土 发展 的趋 势 引起 2种 变化 ： 布 筋密 度 大 ； 采用 泵送 工 艺 。为解 决 这 2种 变 化 ， 混 凝 土 配 合 比设 计 常采 用 如 下 办 法 ： 增大拌合物流动性 ； 提高砂率 ； 富浆设计 ， 使 拌合物浆体富余量增大， 从而增加混凝土的流动性 。 流动性大使较多的砂浆集 中在混凝土表面， 同时加 剧 了骨 料沉 降 。 2 2 构 件施 工工 艺 的影响 由于 回弹 法 是 根 据 混 凝 土表 面硬 度 来 推定 强 度 ， 施工 工艺 对 回弹 值 有 直 接 的影 响 。 目前 工 程普 遍 采用胶 合板 或钢 板 作 为 模板 ， 混 凝 土 的水 分 和气 泡难 以消 减 ， 加 上工 人过 振 ， 使 构件 表面水 胶 比增大 并产 生气 泡层 ， 从 而使 混 凝 土 构 件表 面 强 度 明显 低 于 内部强 度 ； 施 工 工 期短 ， 提前 拆 除 模 板 ， 没 有 对混 凝土 构件进 行较 好 的养护 ， 造成 混凝 土表 面疏松 ， 形 成一层 低 强度 区 ， 从 而 影 响 了 回 弹法 检 测 混凝 土强 度 的准确性 。 2 3 回弹仪 的影 响 回弹仪 应按 照 国家 计 量检 定 规 程 混 凝 土 回弹 仪 的要 求检 定 合 格 和按 规 程 保 养 、维 护 和 操 作 ( 图 1 ) ， 否 则 会 造 成 检 测 数 据 不 准 确 。有 下 列情 况 之一时不能使用： 新 回弹仪启用前 ； 经常规保养后钢 砧率 定不 合格 ； 超 过检定 有效 期 限 ； 累计 弹击 次数超 过 6 0 0 0次； 遭受严重撞击或其他损害 。 2 4混凝 土抗压 强 度 的影 响 在 实 际 工作 中发 现 ， 混凝 土 抗 压 强度 大 时 回弹 值 偏差 大 。随着 混凝 土抗 压 强 度 的增 大 ， 回 弹法 的 测量值越来越偏低 ； 从大量的现场检测 比对 中也发 现， 当构件的混凝土设计强度 等级较高或碳化深度 较 大时 ， 回弹强度 推 定 值 比钻 芯 强 度值 低 的现 象更 加 突 出l 4 ， 因此 规 程 建议 采 用 钻 芯法 对 回弹 结果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 桥梁建设 2 0 1 0 年增刊 1 图 l 回弹 仪 率 定 进行修正 ， 以减少单一方法引起 的误判。 通过 1 0 0组 同条件 养护混 凝土试 件 的立方体 抗 压强 度与 回弹法 检测 强 度 的 对 比试 验 ， 经 统计 分 析 发现 ， 同条件 养护 混 凝 土试 件 的立方 体 抗 压强 度 比 回弹 法检测 强 度 高 6 0 3 4 ， 而且 立 方 体 抗 压 强度越高 ， 偏差值越大 ， 大部分高强度结构的偏差超 过 规 程 中对 “ 统 一测 强 曲线 ” 的误 差范 围规定 。 3 回弹测 强专 用 曲线 的制定 目前 国 内还 没有海 工耐 久性混 凝土 回弹测 强 的 专门规范 ， 但可以借鉴 的回弹测 强检测规程有 ： 中华人 民共和国行业标准 ， 回弹法检测混凝土抗压 强度技 术规 程 ( J G J T 2 3 2 0 0 1 ) ； 浙 江省 工 程 建设标准 ， 回弹法检测泵送混凝土抗压强度技术规 程 ( D B 3 3 T 1 0 4 9 2 0 0 8 ) 。参 照 规程 附 录 E 专 用测 强 曲线 的制定方法 ， 将 嘉绍跨 江大 桥 V标 和 标近期所有混凝土试块 ( 包括标准养护和自然养护) 进行 抗压 强度值 与 回弹强 度 值 比对 ， 建 立 了嘉 绍 跨 江大 桥“ 回 弹 强 度 ” 的 回归 关 系 曲 线 。该 桥 共 有 C 3 O 、 C 4 o 、 C 5 O 、 C 5 5四种强 度等 级 的混 凝 土 ， 所 有试 块均为嘉绍跨江大桥构件浇筑混凝土时在施工现场 随机抽取 试样 制 作 ， 成 型工 艺 与 现场 相 同。 回弹 测 强 专用 曲线制 定 的主要 步骤如下 ： ( 1 )测试 前 将 试 件 表 面烘 干 并 擦 净 ， 将 浇 筑 侧 面的 2 个相对面分别均分 为 9个测试点 ( 图 2 ) ； 率 定 回弹仪 ， 保持 回弹仪 的率定值 为 8 O 2 。 图 2测试点布置 ( 2 )测试 时 ， 将 浇 筑侧 面 的 2个 相 对 面 置 于压 力机 的上 、 下承压板之 间 ， 加压 到 8 0 1 0 0 k N( 图 3 ) 。 图 3 试 件 加 压 ( 3 )在保 持 8 O 1 0 0 k N 的压力 下 ， 用 符合规 定 条件的标准状态的回弹仪 ， 按标准操作方法， 在试件 另外 2 个 已经划分测试点 的侧 面上进 行弹击( 图 4 ) 。 图 4侧 面 弹 击 ( 4 )从 每 一试 件 的 1 8个 回弹 值 中分 别剔 除 4 个最大值和 4个最小值 ， 然后再求余下的 1 0个回弹 值 的平均值 ， 其计算精确至 0 1 MP a ， 即得试件的平 均 回弹值 R 。 ( 5 )将试件加荷直至破坏 ， 然后计算试件的抗 压 强度值 _厂 c 精 确至 0 1 MP a 。 ( 6 )按每一 试件 求得 的 回弹值 R 和抗 压 强 度 值 厂 c ， 数据， 采用最小二乘法原理计算抗压强度值 _厂 c 和 回弹 值 R 之 间 的 回归 方 程 ， A+B R ， 并计算 其相 关系数 r 。 ( 7 )计算 回归方程 式 的强度 平 均相 对误 差 和强 度相对 标准 差 。 按照以上步骤 ， 根据嘉绍跨江大桥海工耐久性 混凝 土 的特点 ， 测 试工 作 自 2 0 1 0年 4月 3日5月 1日， 历时 1个月， 共计 弹击试件 4 3 8块 ， 制定 了嘉 绍 大桥专用 的 回弹测 强 曲线 ( 图 5 ) ， 图 5中 截距 A 一 7 9 4 7 4 ， 斜率 B一1 3 5 1 5 。本 次专用 曲线 只制定 测区平均回弹值 R 和测 区混凝土强度换算值 之 间 的关 系方程 ， 混 凝 土 强度 计 算 和 碳化 深 度测 定 等 仍采用 规程 中规 定 的方法 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 嘉绍跨江 大桥海工耐久性混凝土 回弹测强专用曲线的制定 张金海 ， 王伟 ， 常建光 7 回弹测 强专 用 曲线是 可行 的 ， 为 该 桥 的质 量 控 制提 供了极大的保障。随着桥梁建设 的发展 ， 超大桥梁 不断增 多 ， 施 工 环境也 更加 复杂 ， 可 以借 鉴该 桥 回弹 测 强 专 用 曲线 制 定 的 方 法 ， 制 定 适 用 其 他 工 程 的 回弹测 强 专 用 曲 线 ， 以 保 证 混 凝 土 强 度 检 测 的 准 确性 。 圈 5回绰 测 强 固线 经计算 ， 抗压强度值 f c u 和 回弹值 Rm之 间的 参 考 文 献 ： 回归 方程 为 f c ， 一 I 3 5 1 5 R 一7 9 4 7 4 ， 相关 系 数 r 一0 9 0 4 ， 平均 相对误 差 为 2 6 ， 相对标 准差 为 1 王建华， 孙胜江桥梁工程试验检测技术 M 北京： 3 1 。实践 证 明 ， 根据 回弹测 强专 用 曲线所得 的混 人民交通出版社， 。 。 凝土 强度 与其他 方 法所 得 的 混凝 土 强 度 相 差不 大 ， 。 一 。 0 回弹法检测混凝土抗压强度技术规 是 _口 J 仃 的 。 r 3 D B 3 3 T】 o 4 9 2 D O 8 ， 回弹法检 测泵送 混凝土抗 压强 度技术规程 s 4 结 语 4 袁鲁峰 回弹法检测混凝 土抗 压强度 的几 个问题分析 嘉绍跨 江大桥 海工 耐久 性混凝 土 回弹测 强专用 J 中小企业管理与科技 ，2 0 09， ( 3)： 1 0 1 3 曲线 的制定 ， 减小 了结构 实 体 强 度 与标 准 试 块抗 压( Y U A N L u - f 。 g R b o und M t ho d S 。m。Pr o bl m i 强度之间的误差 ， 提高了结构实体强度检测结果 的 C o m p r e s s i e S t g t h o f C o n e r e t e J Ma n a g e m e n t & 准确性 。实践证明嘉绍跨江大桥海工耐久性混凝土T e c h n o l o g y ， 2 0 0 9 ， ( 3 ) ： 1 0 1 3 i n C h i n e s e ) ， l ， ， l m ， ， I ， 1 1 ， ， ， l ， ， m l ， l 1 1 1 1 ， l l ， ，l l l -1 1 ( 上 接 第 3页 ) 度变化 对单个 “ T” 构最 大悬 臂 状 态线 形 的影 响 。图 l l 为顶底 板 正 温差 1 4、 顶 底板 负 温 差 7 对 单 个“ T” 构 最 大悬 臂 状 态 线 形 的 影 响 。从 图 1 1可 看 出， 顶底板正温差 1 4时 ， 最大悬 臂端标 高变化 一 1 3 1T I IT I ； 顶底 板 负温差 7时 ， 最 大悬臂 端标 高变 化 6 mi l l 。 唇 桓 图 儿 温度变化对最大 悬臂状态线形 的影 响 4结 论 通过对嘉绍跨江大桥 5 7 0 1 T I 连续刚构桥主 梁线形的影响参数进行敏感性分析， 确定影 响预制 线形的主要 因素为梁段 自重 ， 其次是预应力张拉控 制应 力 ； 对 单个 “ T ” 构 最 大 悬 臂 状 态 线 形 影 响 最 大 的为施 工 临时荷 载和梁 段 自重 。因此施 工过 程 中必 须 严格 控制 梁段 的 自重 与 预应力 的张拉 控 制应力 以 及 施工 I 临时荷 载 的堆放 。 参 考 文 献 ： 1 李乔 ， 唐 亮悬 臂拼装 桥梁 制造 与安装 线形 的确 定 c 中国土木学会桥梁及结构工程分会第 十六届 全 国桥 梁学术 会 议论 文集北京 ： 人 民交通 出 版社 ， 20 0 4： 2 9 7 3 02 ( LI Qi a o，TANG L i a n g De t e r mi n a t i o n o f Ge o me t r i c Sh ap e s of M a nuf ac t u r i n g an d I n s t a l l a t i o n o f Ca nt i l e v e r e d l y As s e mb l e d B r i d g e s c P r o c e e d i n g s o f t h e 1 6t h Na t i ona l Br i d ge Ac a de m i c Co nf e r e nc e，Br i d ge a nd St r uc t u r a l En gi n e e r i n g Co mmi t t e e， Chi n a Ci v i l Eng i n e e r i n g S o c i e t y B e i j i n g ：C h i n a Co mmu n i c a t i o n Pr e s s ， 2 0 0 4 ：2 9 7 3 0 2 i n C h i n e s e ) 2 李 国平桥梁预应力 混凝土技 术及设计 原理 M 北 京 ： 人 民交 通 出 版 社 ， 2 0 0 4 3 J T G D 6 2 2 0 0 4 ， 公路 钢筋 混凝 土及预应 力混 凝 土桥 涵设计规范 E s 芒 趟醺 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m