江苏地区超声回弹综合法混凝土测强曲线研究.pdf

江苏建筑 2 0 1 4年增刊( 总第 1 6 5期 ) 江苏地区超声回弹综合法混凝土测强曲线研究 韩 文 星 1 ,2 ( 江 苏省 建筑 科学 研究 院有 限公 司 。 江 苏南 京2 1 0 0 0 8 ； 江苏建研建设工程质量安全鉴定有限公司 。 江苏南京2 1 0 0 0 8 ) f 摘 要1 超声回弹综合法是超声法和回弹仪综合测量并推断混凝土抗压强度的方法。基于超声回弹综合法全国统一测 强曲线在 江苏地 区使 用时误 差较 大的事 实， 按照 超声回弹综合法检测混凝土 强度技 术规程 中的要求进行超 声回弹测试 采集相关数据进行处理分析推导回归方程。文章研究进行了二元线性回归、 二元指数回归和二元指数乘幂混合回归3种拟 舍 。结果表 明， 用后 两种 方法建立的回归曲线既 满足相关的 国家要求 。 又更适用作为江苏地区的超 声回弹综合法测强曲线。 关 键词1 超声回弹综合法； 混凝土测强； 测强曲线 f 中图分类号1 T U 3 7 1 8 f 文献标识码1 A 文章编号 1 0 0 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 4 ) S O 一 0 0 5 1 一 o 4 S t u d y o n Me a s u r i n g Cu r v e o f Ul t r aso n i c - Re b o u n d M e t h o d t o t h e Co n c r e t e i n J i a n g s u Ar e a HAN We n- xi ng 2 ( 1 J i a n g s u R e s e a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c e C o ， L t d ， N a j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a ； 2 J i a n g s u J i a n y a n C o n s t r u c t i o n P r o j e c t Q u a l i t y S a f e t y A p p r a i s a l C o ， L t d ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ul t r a s o n i c r e b o u n d me t h o d i s t he r e s i l i o me t e r c o mp r e h e n s i v e me a s u r e me nt a n d i n f e r t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e B a s e d o n t h e f a c t t h a t u h r a s o n i c - r e b o u n d me t h o d f o r t h e n a t i o n a l u n i fi e d s t r e n g t h t e s t c u r v e u s e d i n J i a n g s u a r e a h a s a l a r g e r e r r o r I n a c c o r d a n c e w i t h t h e t e c h n i c al s p e c i fi c a t i o n for d e t e c t i n g s t r e n g t h o f c o n c r e t e b y u l t r a s o n i c r e b o u n d c o mb i n e d me t h o d c o n d u c t u l t r a s o n i c r e b o u n d t e s t T h e c o l l e c t e d d a t a a r e p r o c e s s e d a n d a n aly z e d d e r i v i n g r e g r e s s i o n e q u a t i o n T h i s s t u d y wa s c a r r i e d o u t o n t wo e l e me n t l i n e a r r e gre s s i o n a n d t wo e l e me n t i n d e x r e g r e s s i o n a n d t wo e l e me n t p o we r i n d e x r e gre s s i o n T h e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e r e gre s s i o n c u r v e b y a f t e r t w o k i n d s o f me t h o d s n o t o n l y me e t t h e n a t i o n al s t a n d ard ， mo r e s a t i s fi e d i n J i a n g s u a r e a Ke y wo r d s ：u l t r a s o n i c r e b o u n d me t h o d；c o n c r e t e s t r e n g t h t e s t ；s t r e n g t h t e s t c u rve 0胃 口 言 超声回弹综合法是在混凝 土结构无损检测中推定 混凝 土强度的最常用的方法之一 利用 超声 回弹综合法可以根 据在测 区测得的 回弹值和声时值 基于相应的的测强公式 推算混凝土强度 由于该方法可以弥补单一参数方法的不 足 ， 具 有测 试精 度高 。 设备简单 ， 操作方便等优点 ， 在 国内外 得到普遍推广 。我 国从 1 9 7 6年 引进这一方法 之后结合我 国具体 情况进行 了大量试验 。在研究 、 分 析 、 综 合的基础 上 ， 于 1 9 8 8年颁布 了 超声 回弹综合法 检测混凝 土强度技 术规程 翻 ，为这种方法在我国工程界的广泛使用奠定 了基 础 。 在 超声 回弹综合法检测 混凝土强度 技术规程 中 ， 给 出了用 以推定混凝土强度 的全 国统一测强 曲线 该 曲线是 以全国许多地区实验数据为基础 经过综合 后得出 具有适 用范围较广的特 点。 但是 ， 统一 测强 曲线 对于某一具体地 区 而言 ， 误差较大 。 为此 ， 北京 、 上海 、 武汉 、 昆明口 等地 区已经 制定了当地及周边地区适 用的地区测强曲线 。 经试用表明 对地区而言 地 区测强 曲线 比统一测强 曲线 更精确 更 符合 地区实际情况 我们对超声 回弹综合法全 国统一测强 曲线在 江苏 地区 的适用性进行 了大量试验验证 。 初步试验结果表 明 江苏地 区混 凝土 真实强 度 比全 国统 一测 强 曲线推定 值平 均高 出 1 O 以上 ， 由此 说明 了建 立江苏地 区测 强曲线的必要性 收稿日 2 0 1 4 0 6 1 0 【 作者简介】 韩 文 星 ， 江 苏 省 建 筑 科 学 研 究 院 有 限 公 司 ， 助 理 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 4年增刊 ( 总第 1 6 5期 ) 根据完成 的一万多组试块 的实验数据结果 我们对江 苏地 区测强 曲线 的特性进行 了研究分析 ，给 出了符合要求 的、 适用于该 地区的测 强曲线 。 1 试 验 研 究 1 1 仪器 ： 本 次编 制统一 使用 山东乐 陵 回弹仪 厂生产 的 Z C 3 一 A 中型回弹仪 应达 到其标准状态下的 冲击能量 为 2 2 0 7 J ， 示 值系统为指针直读式 。超声仪声时测读 范围 0 1 9 9 9 9 9 p s 。 放大器带宽为 1 0 k H 2 5 0 k H z 。本次编制统一使用北京智 博 联科 技有 限公 司生产 的 Z B L - - 5 1 0 ( 5 2 0 ) 超声仪 。 或经项 目组进行仪器性 能比对后一致 的其他仪 器。试 验环境温度 为 5 4 0 范围内进行 1 2 试验方案 混凝土试件的材料来源。 试件用料来 自商品混凝 土搅拌 站和集中拌制混凝土场或部分 自拌混凝土 。 设计混凝土强度 范 围 1 0 MP a 一 6 0 MP a即 ： 1 O MP a 、 1 5 MP a 、 2 0 MP a 、 2 5 MP a 、 3 0 MP a 、 3 5 MP a 、 40 MP a 、 4 5 MP a 5 0 MP a 、 5 5 MP a 6 0 MP a 掺粉 煤灰 混凝土试 件 和 1 O MP a 、 1 5 MP a 、 2 0 M P a 、 2 5 MP a 、 3 0 M P a 、 3 5 MP a , 4 0 MP a等级不掺粉煤灰混凝 土试 件。 使用 水泥为 3 2 5或 4 2 5强度等级 的当地常用水泥 。 骨料范 围为 各地常用 的不 同级配区的碎石配 比试件 ， 至少 2种 以上 。 泵 送或非泵送混凝土坍落度或流动度混凝土配 比试件控制在 5 0 mm 7 0 mm、 8 0 m m 1 2 0 n l l n 、 1 6 0 m n l 一 2 0 0 mm 3种或 相 应 的流动度 。各地常用 的塑化剂 、 减水剂 、 增强剂等 复合 添 加剂混凝 土试件 并不得使 用引气剂。 1 - 3 试件制作 取集 中拌和商 品混凝土或 自拌混凝土样后 用 1 5 0 m m 1 5 0 mm x l 5 0 m i l l 试模 机 振成型按 G B T 5 0 0 8 0 2 0 0 2试 验 方法执行 。 各种 不同材质 、 添加剂 不 同龄期混凝土试件 不 少 于 6块 1 4试件养护 试件成型后立 即放入 2 0 5 环境 中精置 1昼夜至 2 昼夜 按各地 区编号后 即进行 自然养护 。5 以下温度注意 试件 防冻 。试件测试 龄期为养 护至 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d 、 6 0 d 、 9 0 d 、 1 2 0 d 、 1 8 0 d 、 3 6 0 d 、 5 40d 、 7 2 0 d 、 1 0 0 0 d龄期 ，南 京 地 区增 加 1 5 0 d 、 2 7 0 d 二个龄期。测试时间误差控制在+ g h 。增 1 组 2 8 d 标养试块 。 1 5测试操作 按回弹一 超声一压强一碳化 程序进行 。 1 5 1 回弹测试 取到期 的混凝土试件风干后将 2个浇筑侧 面的 2个 相 对面置于压力机上 加压至规定 的持荷 ， 预估混凝土 3 0 M P a 以下加压 3 O k N 3 0 MP a以上加压 6 0 k N持荷 ， 用专 用回弹 仪 在另相对两浇筑侧 面上各均匀分布 8个测试点水平 测 试 ( 见图 1 ) ， 每测 点 间距 不小 于 2 0 m m。回弹读数 精确 至 O 5 每一试件测 区采集 的 1 6个 回弹值 中剔除最大 和最小 各 3个值 ， 取余 下的 1 0个 回弹值平 均 ， 计 算精确 至 0 1 ， 即 为该试件 的回弹值 R m。 1 5 2超声测试 在 2个 回弹测试面上对称交叉绘上对角线 将对角线 分成 4等分 。 等分点即为声波通道发 射 、 接受点f 见 图 2 ) 。 用 5 0 k H z 换 能器涂抹上浆糊 或黄油进行表 面耦合 并将 1 对 发射 和接 收环能器耦合在对应测点上 ，并始终保持 2个换 能 器的轴线在 同一直 线上 待超声仪 数字稳显 后 ， 逐点 读取 声 时值 t 1 、 t 2 、 t 3 、 t 4 、 t 5 ， 测读精度为 O 1 s 。 0 KN 图 1 测 试 点 分 布 图 图 2 超声测试点 1 5 3 压强试验 将完成 回弹 、 超声数 据采集 后 的试 件 ， 按 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2试验方 法执行 。 持 续均匀加 荷至试 件荷 载极 限 计 算 抗压强度实测值 R 精确至 0 1 MP a 。 1 5 4 碳化测试 将完成 回弹 、 超声压强测试的试件浇筑面与底面放置 于 压力机上 、 下承压板之间 ， 加垫 1 0钢筋进 行测试 面劈 裂 ， 劈开后 即对其 中半块的 2个测试面用浓度为 1 酚酞酒精 试剂滴在试件 2 个边缘处( 见 图 3 ) 。 等碳化 与未碳化界线分 图 3 测碳化深度试块 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 4年增刊( 总第 1 6 5期 ) 5 3 明时 ， 即用游标卡尺进行上 、 中 、 下分别测量 3处 ， 差值小于 0 5 m m时 即进行 3点平均 。大于 0 5 mm时 。 应进行上 、 中、 下分别计算 。测读精确至 0 1 m m。 计算精确至 0 5 m m 即为 该试件 的碳化深度值 d m 2试 验 结 果 及数 据 处 理 试验数据涵盖了苏南 、 苏 中、 苏北 ， 共计 9个城市 ， 分别 为南京 、 江宁 、 无锡 、 昆 山、 扬州 、 南通 、 徐州 、 宿迁 、 连云港 、 淮安 一共获得一万 多组数据 ， 依据这些数据对江苏省原来 的 超声 回弹综合法检测混凝土强度技术规程 进行 了验证 并建立 了新 的混凝土超声 回弹 曲线 。 3数据结果的处理及误差分析 3 1 回归方程 数学模型的建立 ( 1 ) 函数 公式 的选 用 回弹法 曲线选用幂 函数方程 ： fc o = A x R B 1 0 C L ( I ) 超声 回弹综合法选用幂 函数方程 ： f c = a x V A R ( 2 ) 其 中 混凝 土强度换算值( MP a ) R - 回弹值 的平均值 一 试块声 速平 均值( k r r d s ) 碳 化深度值 ( m m) A ， C 一 回归系数 ( 2 ) 原理： 选用回归方程式fL = Ax R x l 0 c 和， = A V n R 用 最小 二乘 法原 理计算 。 根据试验所得 的数据利用 E x e c l 表格强大的数据处理 功能和丰富的函数功能 自动进行计算 可以方便 快捷地求 出回归方程式 f o 0 0 1 5 6 9 V 13 m a r 1 l 1 0 加 鲫 3 2误差分析 试验数据结果 比较 ( 综合法 的比较 ) ， 见表 2 。 4本省测强 曲线与国家测强 曲线的比较 ( 1 ) 国家超 声回弹检 测混凝 土强度换算公式 ： 厂 = 0 0 1 6 2 x V 本省超声 回弹检测混凝土强度换算公式 ： 0m 5 96 6d f 产 0 0 1 5 6 9 V L m 3 S x R l l 0 ( 2 ) 运用 所有试 验数据对 二条 曲线进行验 证 验证 结 果 如表 3 验证结 果进一步表明 同国家超声 回弹曲线相 比 江苏 地区测强曲线检测精度更高 更适合应 用在江苏地区进行 表 l 江苏地 区部分试验数据 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 4年增刊 ( 总第 1 6 5期 ) 混凝土强度检测 5结论 ( 1 )将江苏地区一万多组超 声回弹综合法测得 的试验 数据与 国家统一测强曲线做对 比验证 结果表 明国家统一 测强曲线应用在江苏地区的误差 较大 应 当制定该地区 曲 线 。 ( 2 )采用 二元 指数 回归 和二元指数乘 幂混合回归两种 方法建立的 回归曲线既满足相关 的国家要 求 又更适合作 为江苏地区的超声回弹综合法测 强曲线 参考文献 1 国家建筑工程质量监督检 验 中心 混凝 土无损检 测技 术 【 M1 北京： 中国建材工业出版社 ， 1 9 9 6 2 CE CS 0 2 ： 1 9 8 8超 声 回弹综合 法检验 混凝 土强度技 术规 程【 S 1 北京： 中国建筑科学研 究院 ， 1 9 8 8 【 3 】 吕龙， 赵 宝生， 刘勇 ， 等 回弹法超 声回弹综合法在 高强混 凝土无损检测 中的应用 昆明地 区测强曲线的制定及研 究 【 c 三届全 国高性 能 混凝土 学术研讨 会论 文集 ， 昆 明 ： 2 0 0 1 ： 3 1 1 3 1 7 4 】 邱平 建筑 结构 检测数据 的处理 【 M】 北京：中国环 境科 学 出版社2 0 0 2 上 接 第 4 O页 ) 合 理 的前 提下 ， 通过 V形柱 和设置桁 架环 状加强 带 形成 明确 清晰、 传力路径直接的受力体系。 ( 2 )针对大跨屋盖钢桁架结构 ，全面考虑 了各荷载 工 况 ， 对屋盖钢结构及整体结构进行了分析 结果表 明结构 满 足规 范各项要求 ( 3 ) 本工 程屋 盖采用钢结构空 间桁架体 系 自振频率密 集 ， 整体性好。通过对屋盖结构的特征值屈曲分析 表 明屋 盖具有足够 的整体稳定性 ( 4 )整体结构与上部钢结构相 比刚度 较大 。设计 中下 部混凝土结构可 以看做是上部钢结构 的支座 除连接处需 要考虑相互影 响外 ， 杆件计算可以以单体模 型计算 为主 同 时 以整体模型复核 参考文献 1 董石麟 新 型空间结构分析 、 设计与施工【 M】 北京 ： 人 民 交通 出版 社 2 0 0 6 2 G B 5 0 0 1 1 2 0 1 0建 筑抗 震设计规 范【 S 】 北京 ： 中国建筑 工业 出版 社 2 0 1 0 3 GB 5 0 0 0 9 -2 0 1 2建 筑结构荷载规 范【 S 1 _ 北京 ： 中国建筑 工业 出版 社 2 0 1 2 4 北京金 土木软件 公 司S AP 2 0 0 0中文版使 用指 南 M1 2 版 北 京 ： 人 民 交 通 出版 社 2 0 1 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m