回弹仪检测混凝土在穿黄工程中的应用.pdf

2 0 1 5 年第 4 期 东北水利水电 工程建设与管理 文章编号 】 1 O o 2 一o 6 2 4 ( 2 O 1 5 ) 0 4 一O o 6 5 0 3 回弹仪检测混凝土在穿黄工程中的应用 王迎发 t ， 夏垄1 ， 周凤才 2 ， 姚 剑 2 ( 1 辽宁宏禹水利工程建设监理有限公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ； 2 水利部海河水利委员会 ， 天津 3 0 0 4 5 0 ) 【 摘 要】回弹法检测混凝土抗压强度， 技术方便、 快捷 ， 成本低， 是国内目前所有无损检测方法 最简捷的方法之一。回弹法是通过回弹仪检测混凝土表面硬度从而推算出混凝土强度的方 法，因此影响其检测精度的因素很 多。检测结果可做为推定此标段混凝土强度提供参考和对 比。 同时可以结合其他检测方法较为精确的推算出埋管标的混凝土强度。 【 关键词】滩地埋管； 回弹仪 ； 混凝土强度 中田分类号】 T v 5 文献标识码 】 B 回弹法是利 用混凝土 的表面硬度 与混凝 土抗 压 强度 之间的函数关系式来推定混凝土抗压 强度 的一种 间接 检测混 凝土抗压强度 的方法。在混凝 土强度非破损检测领域， 回弹法以其操作简单、 使 用方便、 经济、 迅速和具有相当的测试精度 ， 被广 泛应 用于工程质 量控制 、 质量监督 、 质量检测的各 个 环节 ，是 目前混凝土 工程验 收 中最简单的一种 无损检测方法。 1 工程概 况 穿黄 河工程是 南水 北调东线工程从东平湖至 黄河以北输水干渠的段输水工程 ，是南水北调 东线的关键控 制性项 目。该河工程分南、 北两区进 行建设 ，其中北区包括黄河南岸滩地埋管 1 6 0 0 m、 穿黄 隧洞工程 5 8 5 3 8 m、 出 口闸及 隧洞 出口连 接段工程 1 4 0 m，穿引黄渠埋涵及连接明渠工程 5 8 0 m o 该标段为南水北调东线穿黄河工程北区工程 的滩地埋管标， 按 1 0 0 m3 s 进行设计， 为有压内圆 外城门洞型断面， 内径 7 5 0 m， 总长 1 6 0 0 0 0 m。 起 始桩号 ： 4 + 9 3 4 8 0 7 ， 终止桩号 ： 6 + 5 3 4 8 0 7 ， 纵坡 1 2 5 0 0 ， 埋管采用现浇钢筋混凝土结构 ， 混凝土标号 为 C 2 5 ， 底部铺设素混凝土垫层、 碎石垫层( 岩基 除外 ) 。见图 1 。 橡胶止水带 圈 1 混 疆 土 冒 断 面 圜 2 检测依据 此次检测主要依据 进行。 混凝土强度是混凝土结构中影响安全的重要 因素之一，混凝土强度检验是结构实体检验的重 要 内容。此次检测根据合 同的约定及 国家现行有 关标准的规定进行。 抽取试样遵循随机并有代表性的原则。此次 检测混凝土结构的方法是按批量抽样检测。批量 抽样检测主要用于在相同的生产工艺条件下， 强 度等级相同、原材料和配比基本一致且龄期相近 的同类混凝土构件。被检测的构件应抽取不少于 同类构件总 数的 3 0 ， 且不宜少于 1 O件 。当检验 6 5 工程建设与管理 东北水利水电 2 0 1 5年第 4 期 批构件数量大于 3 0个时，抽样数量可按照 G B T 5 0 3 4 4 -2 0 0 4建筑结构检测技术标准对建筑结构 抽样检测的最小样本容量要求抽取。 3 检测方案 3 1 检测仪器 仪器为天津市建仪试验机有限责任公司生产 的 HT一 2 2 5 A 型混 凝 土 回弹 仪 ，仪 器 出厂 日期 2 0 0 9年 3月 ， 编号 4 4 。 回弹仪检定证编号 ： 0 0 3 7 2 5 。 3 2 测 区设置 相邻两测区的间距应控制在 2 m 以内，测区 离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于 0 5 m， 且不宜 小于 0 2 m；测 区应选 在使 回弹仪处 于水 平方向检测混凝土浇筑面 ，并选在对称韵两个可 测面上， 如果不能满足这一要求时， 也可选在一个 可测面上 ， 但一定要分布均 匀。在构件 的重要部位 及薄 弱部位 必须布置测 区 ，并应避 开预埋件 ， 在 0 O 4 m2 范围内测点均匀分布。所选测区相对平整 和清洁 ， 不存在蜂 窝和麻面 ， 也没有裂缝 、 裂纹、 剥 落 、 层裂等现象。测点间距不小于 2 0 r l l T l ， 测点距 试件边缘或外露钢筋 、预埋件 的间距一般不小于 3 O t m ， 每一测点的回弹值读数应精确至 1 。 每节埋管的外形尺 寸 9 9 8 0 m inx 9 4 0 0 n l l T l ， 为内圆外城门洞型断面， 分成底板、 顶板两个( 构 件 ) 单元工程 ， 共拟设 5类测 区， 测 区设置如下 ： 底板的测区设置为两种 ：一种在底板 内弧面 上 ， 每侧 5个测区 ， 回弹仪状态为向下一 6 0 o ， 此类测 区为 I 类测区； 另一种在底板外侧竖直壁上， 每侧 5 个测 区， 回弹仪状态为水平， 此类测区为 类测区。 顶板的测 区设置为 3种。见 图 2 。对于每个构 件 ，按 照该构件现场实际状态和规范要求设置 1 0 个测 区，测区在使 回弹仪处于水平方 向检测混凝 土浇筑面时， 选在对称的两个可测面上， 每侧布置 5 个测区； 如果不能满足这一要求时 ， 选在一个可 测面上， 均匀分布 1 O个测区。 每个测区的尺寸为 0 2 mX O 2 m，如下布置， 检测时每一小格读取 1 个回弹值，共 1 6 个回弹 值 。见表 1 。 3 3 检 测数量 埋管的浇筑在相 同的生产 工艺下进行 ，且混 凝土的强度等级相同、 原材料、 配合比、 成型工艺 6 6 圈 2 测区示意 图 裹 1 一个测 区的示意裹 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 相同， 但在不同的气候条件下 ， 养护方式、 混凝土 外加剂种类、 龄期 内混凝土强度增长均不 同。 为使抽取的单元具有代表性 ，同时考虑到 由 于进行了冬季施工，可以将埋管分为两个大类进 行抽检 ： 一 类为进 入冬季施工 ( 2 0 0 9年 1 1月 2 0 ) 后浇 筑的， 质量较难控制， 抽检数量适当增加。经过统 计 ， 进入冬季施工后浇筑的单元共有 7 0个： 顶板 1 3 9 1 6 0号( 桩号 ： 6 + 3 1 4 6 + 5 3 4) 、 1 9 - 3 3号( 桩号 ： 5 + 1 1 4 5 + 2 6 4 ) ， 底板 1 4 6 1 6 0号 ( 桩号 ： 6 + 3 8 4 - 6 + 5 3 4 ) 、 7 2 4号 ( 桩号 ： 4 + 9 9 4 - 5 + 1 7 4 o对其抽检 8 1 O个单元 。 一 类为进入冬季麓工以前浇筑的，质量较易 控制， 可适当减少抽检数量。此类单元共 2 2 5 个 ， 对其抽检 1 7 1 9 个单元。 另外由于部分埋管已回填 ，对其外表面无法 全面得进行检测。对于重点地段 ， 像浮斑路、 浮斑 路辅路下的埋管，岩石段内的埋管可适当在增加 抽检数量。总的抽检数量在 2 5 2 9 个。 3 4 检测时间 由于埋管尺寸较 大 ， 不易攀爬 ， 且要读取 的回 2 0 1 5 年第4 期 量 电 工程建设与管理 弹值较多，检测速度较慢，检测时间为 2 0 1 0 年 1 月 2 8日到 2 0 1 0年 2 月 6日， 获取回弹值后即开始 进行数据整理和分析。 4 检测结果 回弹仪检测结果， 见表 2 。 袭 2回弹 仪检测 结果裹 构件 名 称 混 凝 相强度 换算 值 ， 池现龄 期 混 凝 土 一 强 度推 定 值 平均值标准差 最小值 MP a 浇 筑 时 间 检 测时 间 5 检测成果 5 1 数据分析 通过以上的混凝土强度统计表可以看出： 1 ) 进入冬季施工以前浇筑的单元 ， 混凝土强 度的平均值均达到设计值( C 2 5 ) ， 并超过设计强度 的 1 O 5 1 3 7 。 2 ) 进入冬季施工以后浇筑的单元 ， 混凝土强 度 的平均值 达 到设 计值 ( C 2 5) 并超过设计强度 的 1 0 3 1 1 5 ，并有个别单元的混凝土强度的平均 值刚刚达到设计值。 3 ) 现龄期混凝土强度推定值偏小 ， 可以看出 某些原因造成了个别单元混凝土强度不均匀。 5 2 影响 回弹值 及强度的因素 回弹法是根据混凝土结构表面约 6 n l ln厚度 范围的弹塑性能， 间接推定混凝土的表面强度 ， 并 把构件竖向侧面的混凝土表面强度与内部看作一 致。因此， 混凝土构件的表面状态直接影响推定值 的准确性和合理性。在该标段的检测中主要的影 响因素有以下几个方面 ： 1 ) 养护方法。混凝土在潮湿的环境或水 中养 护时， 由于水化作用较好 ， 早期和后期强度均比在 干燥条件下养护要高 ，但表面硬度由于被水软化 而降低。不同的养护方法产生不同的湿度对混凝 土强度及回弹值都有很大的影响。 在进入冬季施工以前主要是内外表面采用洒 水养护，进入冬季施工后管身外表面主要采取覆 盖 ， 内表面采取刷养护剂， 管座外表面刷养护剂 ， 内表面覆盖 的措施进行养护。 由于采用了不同的养护方法，同时不同季节 管内的湿度也不尽相同，所以不同阶段浇筑的混 凝土 的强度有较 明显的差异。 2) 混 凝土的碳 化深度 。混凝 土的硬化机 理实 际是水泥等水硬性胶凝材料的硬化机理。水泥遇 水产生化学反应， 生成氢氧化钙， 在空气中的混凝 土表面受二氧化碳的影响形成碳酸钙 ，水泥不断 水化 ， 二氧化碳不 断反应 ， 于是形成一定厚度 的表 面碳酸钙层。现在普遍用酚酞溶液来确定碳酸钙 层的厚度， 而现在的混凝土构件为满足各种需要 ， 掺和 了各种外加剂 ，这些掺和 剂在水泥水化 期间 所起 的作 用也会 因掺量而不同 ，导致混凝 土表 面 遇酚酞的变色情况也不同。 碳化使混凝土表面硬度增加， 回弹值增大 ， 但 对混凝土强度影响不大，从而影响混凝土强度与 回弹值的相关关系。不同的碳化深度对其影响不 一 样。 对不同强度等级的混凝土， 同一碳化深度的 影响也有差异。 因此即便是同一阶段浇筑的混凝土，由于各 单元之间及单元内各测区之间的碳化深度值不 同，经计算得到的混凝土强度值也有较明显的差 异 ，这也是导致计算值体现单元强度不均匀性的 ( 下转第 7 O页) 6 7 鱼垦 塞；j垦 水 电 2 0 1 5 年第4 期 源及生态环境 ；智能移动式变电站提高了工程用 电的安全性、可靠性，保障了周边人群的人身安 全 ； 智能移动式变电站具有投资小、 生产周期短、 无需专人维护的特点，具有良好的市场经济效益 和社会效益。 5 结语 量、 快速性、 灵活性、 可重复使用等特点， 在其它领 域的工程施工、 大客户大容量临时用电、 电力应急 抢险、 水利防汛等诸多方面具有广泛的推广价值。 由于新 型 智能 车载 移动 变 电站 具有 的 大容 【 收稿日 期】 2 0 1 4 一 o 8 2 1 ( 上接第 6 7页 ) 原因。 3) 温度与龄期。冬季施工气温较低 ， 混凝土的 水化反应进行较慢 ， 强度增长也慢， 到 2 8 d 龄期时 混凝土的强度达不到设计值。进入冬季施工后浇 筑的单元， 其混凝土强度值普遍偏小 ， 还有的没有 达到设计强度值。 4 ) 泵送混凝土。由于其流动性大， 粗骨料粒径 较小 ， 砂率增加 ， 混凝 土的砂浆包 裹层偏厚 ， 导致 表面硬度降低。本标段使用的混凝土为拌合站提 供的商品混凝土 ， 混凝土质量不是十分稳定 ， 这也 会引起检测强度 的较 大波动。 5 ) 混凝土结 构中的表层钢筋。采用回弹仪所 测得的回弹值只代表混凝土表面层 2 c n c m 的 质量。 因此 ， 在实际工作 中， 钢筋对 回弹值 的影响 要视钢筋混凝土保护层厚度、钢筋直径及疏密程 度而定。 本标段混凝土保护层设计值为 5 0 m m ( 图纸 标示为混凝土表面到钢筋中心的距离 )再去掉钢 筋的半径 1 4 m m 只剩下 3 6 m m 的实际保护层厚 度 ，在混凝土浇筑的过程中不可避免的会存在某 一 点混凝土保 护层偏薄 的情况 ，这也造成 了检测 和计算误差。 6 影响回弹仪使用的其他原因 混凝土是一种简单工艺制作的复杂体系 ， 匀 质性很差， 特别施工艺中搅拌时间、 振捣时间带有 绝对的人为因素 ， 作业时间越短 ， 混凝土强度的变 异系数就越大。有时甚至同一构件上的不同部位 都有较大的差异。 普通混凝土的抗压强度主要取决于其中水泥 7 0 砂浆的强度 、 粗 骨料的强度 以及二者的粘结 力。而 回弹法检测的是混凝土 的表面硬度 ，表面硬 度主 要与水泥砂 浆强度有 关 ，一般与粗骨料和砂 浆 间 的粘结力及混凝土结构内部性能关系并不明显。 而一般认为， 在相同的水胶比下， 试件相同的水泥 净浆强度比水泥砂浆强度高，砂浆强度比混凝土 强度高 ， 可见这 三者并不是 同一种材料 ， 而要利 用 混凝土的表面浆体硬 度来判断其强度 ，肯定存在 偏差。 另外 ， 混凝土结构物的侧 面受模板影 响 ， 其平 整度、 粗糙度也 不一致 ， 混凝土的不均匀性受施工 精细程度影响较多， 表面浮浆、 浮砂、 气孔现象时 有出现， 对表面的打磨规范也没有一定标准 ， 打磨 的深浅也直接影 响测量 的碳化深度 ，故现场检测 出现偏差也在所难免 。 7 结论 此次针对滩地埋管工程混凝土强度的的回弹 仪检测，不仅为进一步改进混凝土施工工艺提供 了支持 ，也是对前一阶段特别是冬季施 工质量的 一 次摸底 ， 达 到了工作 目的。 回弹法作为一种检测混凝土抗压强度的方 法， 因其检测仪器的轻便、 灵活、 精度高、 检测方法 统一、 抽取试样的代表性高等优点， 在工程检测中 得到 了广泛 的应 用。其检测结果是评价现 场混凝 土强度或处理混凝土质量问题的依据之一 ，但不 能作为评定混凝土抗压强度的依据。 【 收稿日期1 2 0 1 4 - 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