商品混凝土综合法测强中考虑含水率影响的研究.pdf

第 3 7卷第 1 期 2 0 1 1 年 2月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 1 91 商品混凝土综合法测强中考虑含水率影响的研究 陈建林， 韩明岚， 刘君 昌 ( 青岛理工大学， 山东 青岛2 6 6 0 3 3 ) 摘要： 依据国家相关技术规程， 对青岛地区的商品混凝土试块进行了回弹值、 超声声速值、 碳化深度值、 含水率值和试块抗 压强度值测试 ， 共取得 1 6 0 0多组有效数据。依据这些数据， 分析了含水率对商品混凝土综合测强曲线的影响， 分别建立了包 含含水率与不含含水率的综合测强曲线 ， 对两类综合测强曲线的回归误差进行了对比分析。最后， 利用实际工程中的检测数 据对 以上两条综合测强 曲线进行 了验证对 比。结果表 明 ， 考虑含水率影响 的综合测强 曲线具有较 高的检测精度 。 关键词 ： 商品混凝土 ； 综合测强 曲线 ； 含水率 ； 误差分析 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 7 文献标识码 ： A 文章编 号： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 1 ) 0 11 9 1 0 3 Re s e a r c h o n a p p l y i n g wa t e r c o n t e n t i n u l t r a s o n i c r e b o u n d m e t h o d f o r c o mme r c i a l c o n c r e t e s t r e n g t h me a s ur e me n t C HEN J i a n l i n， HAN Mi n g l a n， L I U J u n c h a n g ( Q i n g d a o T e c h n o l o g y U n i v e r s i t y ， Q i n g d a o 2 6 6 0 3 3 ， C n a ) Ab s t r a c t ： Ac c o r d i n g t o t h e n a t i o n a l r e l a t e d r e g u l a t i o n s ， u l t r a s o n i c s p e e d， r e b o u n d v a l u e s ， t h e d e e p n e s s o f c a r b o niz a t i o n ， t h e w a t e r c o n t e n t a n d t h e s t r e n g t h o f c o mme r c i al c o n c r e t e a r e a c q u i r e d i n q i n g d a o a r e a B a s e d o n t h e t o t a l mo r e t h a n 1 6 0 0 g r o u p s o f e f fi c i e n t t e s t d a t a ， t h e i n fl u e n c e o f w a t e r c o n t e n t o n c o mme r c i al c o n c r e t e u l t r a s o n i c r e b o u n d c u r v e a r e a n a l y z e d a n d t h e c o n c r e t e u l t r a s o n i c r e b o u n d c u r v e c o n s i d e rin g wa t e r c o n t e n t o r n o t a l e e s t a b l i s h e d T h e r e gre s s i o n e r r o r s o f t wo k i n d s o f ult r as o n i c r e bo u n d C u r v e s a r e a n a l y z e d At l ast ， the a c t u al e n g i ne er i n g t e s t d a t a a r e ut i l i z e d t o v a l i da t e t h a t t he u l t r ason i c r e b ou nd c u r v e c o ns i de rin g wa t e r c o nt e n t h a s mo re pr e c i s i o n Ke y wo r d s ： c o m m e r c i a l c o n c r e t e ； u l t r a s o n i c r e b o u n d c u r v e o n c o n c r e t e s t r e n g t h ； w a t e r c o n t e n t ； d e v i a t i o n 8 n a l y 8 i 8 0 引 言 目前， 在工程现场进行混凝土无损测强经 常采 用的方法主要为回弹法和超声回弹综合法 ， 其 中综 合法 由于采用 了两种非破损检测手段 ， 在一定程度 上可 以相互弥补单一检测方法的缺陷和不足， 因此 ， 具有较小的误差和较高 的检测精度 。近几年来 ， 笔者在应用综合法检测现场混凝土强度的工作中发 现 ， 相 同混凝土构件 的回弹值和超声声速值会随周 围的湿度变化而有所变化 ， 特别是在 以青 岛地 区为 代表的潮湿环境变化较大的沿海地区 ， 不 同季节甚 至一天 中的不同时刻 ， 混凝土构件的含水率会随着 构件所处环境的湿度变化而变化。相关研究文献表 明， 混凝土含水率对 回弹值和超声声速值都存在着 一 定的影响 引。一般来讲 ， 混凝土的回弹值会随着 含水率的增加而减少 ， 而超声声速值会随着含水率 的增加而增大 ， 在一定程度上 ， 两者相反的变化趋势 收稿 日期 ： 2 0 0 9 -0 7 - 0 6 作者简介 ： 陈建林 ( 1 9 7 3一)， 男 ， 山东烟台人 ， 讲师 ， 主要 从事混凝 土 强度测试、 高性 能混凝 土力学实验 的研究 。 E ma i l ： k n i f e 1 9 7 3 1 6 3 c o r n 会降低含水率对混凝土无损检测强度 的影响； 另外 ， 传统的含水率的检测方法相对 比较复杂。以上原 因 导致在制定 国家和各地区综合测强曲线 中， 一般不 考虑含水率的影 响。但是在实际的工程检测 中， 由 于含水率变化所导致的最终强度检测值的误差到底 有多大 ， 国内外对此进行 的实验研究较少 ， 这将增加 综合法检测含水率变化较大混凝土的强度的不确定 性 ， 降低检测精度。 目前 ， 在青 岛地区 ， 商品混凝土 已经大量使用并逐渐取代了普通混凝土， 为此 ， 本课 题组通过与青 岛主要 的商 品混凝土供应站合作 ， 利 用他们制作的试块 ， 按照规程要求进行 回弹值 、 超声 声速值、 碳化深度值、 含水率值和试块抗压强度值测 试 ， 共获得 1 6 0 0多组有效数据 。依据这些数据 ， 研 究了商品混凝土含水率对回弹一抗压强度关系曲线 和超声声速一抗压强度关系曲线 的影 响， 并将混凝 土含水率应用在综合法检测商品混凝土强度的测强 曲线 中。最后 ， 利 用 实 际 工程 检 测 中取得 的 3 0 0多 组检测数据 ， 对包含含水率和不包含含水率 的综合 测强 曲线进行 了验证对 比。结果表 明， 在综合法检 测商品混凝土强度中， 考虑含水率的影响， 将会提高 检测精度 ， 降低在沿海等潮湿变化较大地区综合法 检测混凝土强度的误差。 1 9 2 四川建筑科学研究 第 3 7卷 1 试验概况 商品混凝土供应站制作混凝土的原材料呆用青 岛地区常用的建筑材料 ， 水泥采用青岛地 区的 3 2 5 和 4 2 5强度等级的普通硅酸盐水泥 ， 细骨料采用本 地河砂 ， 基本上以中砂为主， 粗骨料采用青岛地区的 粒径在 5 2 5 mm之间的碎石 ， 水采用普通 自来水。 按照最佳配比制作强度等级为 C 1 0， C 2 0 ， C 3 0 ， C 4 0 ， C 5 0 ， C 6 0的混凝土， 分为 7 d ， 1 4 d ， 2 8 d ， 6 0 d ， 9 0 d ， 1 8 0 d这 6个龄期进行测试 ， 操作过程严格按照技术 规程的检测要求进行。工程现场混凝土强度的无损 检测严格按照国家现场混凝土强度检测规 范执行， 按照规定的操作程序操作仪器， 试验采用的 回弹仪 为山东乐陵回弹仪厂制造的 Z C 3 一 A型混凝土 中型 回弹仪 ； 试验采用的超声仪为北京智博联生产 的型 号为 Z B L - U 1 5 0的非金属 超声检测仪 ； 混凝 土压力 实验机型号 为 N Y L - 2 0 0 0 D型。上述设备定期进行 计量鉴定， 回弹仪每天使 用前后均按 J G J T 2 3 9 2 的规定进行率定 ， 设备性 能符合 国家最新 的相关规 程的要求， 以保证检测数据的准确性。 首先 ， 对到达龄期的试块进行超声声速值、 回弹 值和碳化深度值测试 ； 然后 ， 再测取试块的抗压强度 值； 最后 ， 将压碎的试块收集起来 ， 利用 电子天平对 这些试块进行称重后再放进烘箱进 行烘干直至恒 重 ， 最终得到混凝土的含水率。按照以上检测程序 ， 本课题组共获得 1 6 0 0多组有效检测数据。 2含水率对 商品混凝土 回弹一抗压 强度关系曲线及超声声速一抗压强度 关 系曲线的影响研究 对试验中得到的检测数据进行分析， 将 混凝土 含水率 划分为 6 这 4个范围， 忽略碳化深度 的影响， 对 于4个含水率范围内的检测数据 ， 分别运用最小二 乘法原理计算出回弹值与抗压强度值的回归曲线和 超声声速值与抗压强度值的回归曲线 ， 图 1是回弹 值与抗压强度值 的关系散点图及不同含水率范围的 回弹测强曲线。图 2是超声声速值与抗压强度值 的 回弹 值 图 1 不 同含水率范围的商品混凝土回弹测强曲线 Fi g 。 1 The r e bo und c Hi v e o f c o mm e r c i al c o nc r e t e s t r e n gt h i n di ffe r en t wat er c on t a i n i ng s c op e 关系散点图及不同含水率范围的超声测强曲线。 由图 1 可 以分析出， 在不同的含水率范围内， 商 品混凝土的回弹测强 曲线有较大区别。在相同的回 弹值情况下 ， 抗压强度随着含水率的增大而增大 ； 在 抗压强度相同的情况下 ， 回弹值随着含水率 的增大 而减小 。当混凝土含水率大于 6 以后 ， 含水 率对 回弹测强曲线的影响减小。由图 1中可 以看 出， 在 含水率小于 6 的范围内， 由于含水率不 同而导致 的检测误差还是比较大的。 图 2不 同含水率范 围的商品混凝土超声测强 曲线 Fi g 2 The ul t r as o ni c c ur v e o f c o m me r c i a l c o n c r e t e s t re n gt h i n d i ffe r e nt wa t e r c o nt ai n i n g s c o pe 由图 2可以分析出， 在不同的含水率范围内， 混 凝土的超声测强曲线也有所不同。在相同的超声声 速值情况下， 抗压强度随着含水率的增大而减少； 在 抗压强度相同的情况下 ， 超声声速值随着含水率的 增大而增大。当混凝土含水率处 于 2 6 之间 时 ， 含水率对超声测强曲线 的影 响较小。由图 2中 可以看出， 在含水率大于 6 的范 围内， 含水率增加 将 引起超声声速值明显增加， 由此而引起 的检测误 差还是 比较大的。 3 考虑 含水 率 的综 合 测 强 曲线 的建 立与分析 利用试验获得的 1 6 0 0多组试验数据 和计算分 析软件 ， 分别采用三元指数乘幂混合 回归模型和 四 元指数乘幂混合回归模型建立不含含水率的普通综 合测强 曲线和包含含水率 似的综合测强 曲线。回 归模型公式分别为 ： 普通综合测强曲线 ： = 0 0 1 0 1 4 R 。 1 0 咖 d m ( 1 ) 含 综合测强曲线： ， = 0 o 0 9 7 5 尺 蹴 1 0 川 。 d m 1 0 ( 2 ) 式中厂 第 i 个测区混凝土抗压强度换算值 ； R 测区平均回弹值 ； 测区平均超声声速值 ； d 测区平均碳化深度值 ； 测 区混凝 土 含水 率值 ， 当 W8 时 ， 取 = 8 。 2 0 1 1 N o 1 陈建林 ， 等 ： 商 品混凝 土综合 法测强中考虑含水率影响的研究 1 9 3 采取计算 曲线的平均相对误差和平均相对标准 差两个指标值的大小来对两类 回弹测强曲线的回归 误差进行计算 ， 其中， 平均相对误差 和平均相对标准 差的计算规定如下 J ： 平均相对误差 ： = 1 i = 1( I 一 1 f) 1 ( 3 ) 平均相对标准差 ： 砉 ( 1急一 ，00 式中 混凝土的立方体抗压强度值 ； ， 混凝土的计算强度值 ； , 试块 的数 量 。 经计算， 以上两类 曲线的回归误差见表 1 。 表 1两类综合测强 曲线 的回归误差 Ta bl e 1 The c o mput atio na l de v i a t i on o f t wo ki nds o f c o m b i n e d c u r v e f o r c o mme r c i a l c o n c r e t e s t r e n g t h 由表 1可以看出， 考虑含水率影响的含 综合 测强曲线 比不考虑含水率影响的普通综合测强曲线 具有更高的计算精度。 4 工 程检 测 数 据对 两 类 回弹 曲线 的 验证对 比 运用实际商品混凝 土工程 中的检测数据共计 3 0 0多组 ， 对以上两条综合测强曲线进行 了验证对 比， 验证结果的误差见表 2 。 表 2 工程检测数据对两类综合 曲线 的验证对 比 Ta b l e 2 Th e v a l i d a t i o n o n t h e t wo k i n d s o f c o m b i n ed c u r v es b a s e d o n t e s t d a t es 由表 2可以看出 ， 含 W综合测强 曲线 比普通综 合测强曲线具有更高的检测精度。 图 3为普通综合测强曲线 的计算结果与实测结 果的对 比， 图 4为含 W综合测强曲线的计算结果 与 实测结果的对 比。 由图 3 ， 4中检测数据散点分布特征可以看 出， 考虑含水率影响的综合测强曲线所计算 的混凝土抗 压强度更接近于实测抗压强度； 图 4中的散点分布 更均匀一 。 5 结 语 依据本课题组测取的 1 6 0 0多组检测数据 ， 研究 了含水率对商品混凝土综合测强 曲线 的影响。在此 实 测抗 压强厦 MP a 图 3 普通综合测强 曲线计算抗压 强度 同实测 抗压 强度 的对比 F i g 3 Th e c o mp a r i s o n b e t we e n t h e co mp u tati o n a l s t r e ng t h o f g e ne r a l c o mbi n e d c ur v e and t he t e s t ed s t r e ng t h 图 4含 加综合测强曲线计算 抗压强度 同实测 抗压强度 的对 比 Fi g4 Th e c ompa r i s on be t we e n th e c o mpu ta t i o na l s t r e n gt h o f c ombi ned c ur v e c on t a i n i ng ，a nd the t est ed s t r e n g t h 基础上 ， 分别建立了不考虑含水率影 响的普通综合 测强 曲线和考虑含水率影响的含 综合测强曲线。 对这两种 曲线进行 了分析 比较 ， 并利用青 岛地区实 际工程中的 3 0 0多组检测数据进行了验证 。结果表 明， 考虑含水率影响的含 W综合测强曲线具有更高 的检测精度。在综合法检测商品混凝土强度中， 考 虑含水率的影响， 将会较明显地提高检测精度 ， 降低 在沿海等湿度变化较大地区综合法检测商 品混凝土 强度的误差。目前国内已经有多个厂家引进国外技 术研制出便携式现场混凝 土含水率检测仪， 这将进 一 步方便检测工作 ， 对于应用综合法检测沿海等湿 度变化较大地区的商 品混凝土强度具有重要意义。 参 考 文 献 ： 1 吴新璇 混凝土无损 检测技术 手册 M 北 京 ： 人 民交通 出版 社 ， 2 0 0 3 2 刘群娣 ， 姜英波 ， 徐亦冬 含 水率对 回弹法 检测混 凝土强度 的 影响研究 J 山西建筑 ， 2 0 0 5 ( 8 ) ： 6 3 -6 4 3 商涛平 ， 童寿兴 混凝 土超声检测 中含水 率对声速影响 的研 究 J 无损 检测 ， 2 0 0 3 ( 4 ) ： 1 8 9 1 9 1 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