結構混凝土強度的檢測與推定

2021-03-04 09:46:41 字數 4515 閱讀 5044

一、測區選擇

如果把乙個混凝土構件作為乙個檢測總體,要求在構件上均布劃出不少於10個200mm×200mm方格網,以每乙個方格網視為乙個測區,如果對同批構件(指混凝土強度相同,原材料、配合比、成型工藝,養護條件及齡期基本相同)按批抽樣檢測時,構件抽樣數應不少於同批構件數的30%,且不少於4個。同樣,每個構件測區數不少於10個。

每個測區應滿足下列要求:

(1)測區布置在構件混凝土澆灌方向的側面;

(2)測區與測區的間距不能大於2m;

(3)測區宜避開鋼筋密集區和預埋鐵件;

(4)測試面應清潔和平整,如有雜物粉塵應清除;

(5)測區應標明編號。

(二)測點布置:

為了使構件混凝土測試條件和方法盡可能與率定曲線時的條件、方法一致,在每個測區網格布置三對或五對超聲波的測點。

構件相對面布置測點應力求方位對等,使每對測點的測距最短。如果一對測點在任一測試面上布在蜂窩、麻麵或模析漏漿縫上,可適當相應改變該對測點的位置,使各對測點表面平整和耦合良好。

二、結構混凝土強度的推定

根據各測區超聲聲速檢測值,按率定的回歸方程計算或查表取得對應測區的混凝土強度值。最後按下列情況推定結構混凝土的強度。

(1)按單個構件檢測時,單個構件的混凝土強度推定值取該構件各測區中最小的混凝土強度計算值;

(2)按批抽樣檢測時,該批構件的混凝土強度推定按下式計算:

=m–1.645s4-37)

式中4-38)

4-39)

(3)當同批測區混凝土強度換算值的標準差過大時,批構件的混凝土強度推定值可按下式計算

式中 ——批中各構件中最小測區強度換算值的平均值mpa;

——第j個構件中的最小測區混凝土強度換算值mpa;

m——批中抽取的構件數。

(4)按批抽樣檢測時,若全部測區強度的標準差出現下列情況時,則該批構件應全部按單個構件檢測和推定強度:

1、當混凝土強度等級低於或等於c20時: s >4.5(mpa)

2、當混凝土強度等級高於c20時s >5.5(mpa)

結構混凝土強度的綜合法檢測

吳慧敏綜合法原理和綜合指標選擇原則

在第二、三章中,討論了用回彈值或超聲速度值等單一指標推定混凝土強度的方法。在討論中發現,用單一指標與混凝土強度之間建立相關關係,往往侷限性較大。因此,不得不分別制定一系列與工程條件相適應的專用曲線,或採用眾多的修正係數和修正方法以提高其測試精度。

但是,儘管如此,在許多國家的標準中,對這些方法的運用仍持十分慎重的態度。

單一指標法侷限性較大的原因主要有以下兩點:

(1)在第一章中從不同的角度對混凝土強度的影響要素從理論上作了分析。分析表明混凝土強度是乙個多要素的綜合指標,它與彈性、塑性、材料結構的非均質性、孔隙的量和孔的結構及試驗條件等一毓因素有關。因此,用單一的物理指標必然難以全面反映這些要素,當然也不能確切地反映強度值。

換而言之,從理論上來說,這些單一指標本身是先天不足的。

(2)混凝土的某些配合比的因素或構造因素對單一指標的影響程度與對強度的影響程度不一致。例如,混凝土中粗骨料用量及品種的變化,可導致聲速的明顯變化,其變化率可達10%~20%,但對強度的影響卻並不如此顯著。又如,含水率對強度的影響並不顯著,但它可使聲速上公升,使回彈值下降。

這種影響程度的不致,必然導致對單一指標與強度之間相關關係的影響,使其侷限性增大。同時還可看到,某些因素所造成的影響,對不同的單一指標來說是相反的。

因此,人們很自然地會想到用較多的指標綜合反映混凝土強度的可能性,這就是綜合法的基本設想。簡而言之,所謂綜合法就是採用兩種或兩種以上的非破損檢測手段,獲取多種物理引數,從不同的角度綜合評價混凝土強度的方法。

早在20世紀50年代,蘇聯杜拉索夫和克雷洛夫就提出了用超聲和射線法測定混凝土聲速和密度,進而通過彈性模量綜合推算混凝土強度的方法。但是在工程上應用最為成功的還是羅馬尼亞弗格瓦洛等所提出的超聲-回彈綜合法。該法於20世紀60年代提出,至今已被許多國家採用。

我國陝西省建築科學研究院等也於60年代開始了超聲-回彈綜合法的研究,70年代逐步形成了全國性的研究協作網路,至今已形成部級規程草案。與此同時,我國其它指標綜合法的研究也非常活躍。例如,聲速-衰減綜合法、聲速-回彈-衰減綜合法、回彈-砂漿聲速綜合法等都取得了一定效果。

近年來,南斯拉夫及我國建築科學研究院等又就非破損法和半破損法的綜合運用展開了研究。由此可見,無論從理論上的邏輯推論來看,還是從已取得的研究成果來看,採用綜合法是現場檢測結構混凝土強度的必然趨勢。

合理選擇綜合的物理引數,是綜合法的關鍵。從現有綜合法來看,綜合引數的選擇原則是十分靈活的,但是以下3點是必須考慮的原則:

(1)所選的引數應與混凝土的強度有一定的理論聯絡或相關關係;

(2)所選的各項引數在一定程度上能相互抵消或離析採用單一指標測量強度的某些影響因素;

(3)所選的引數應便於在現場用非破損或半破損的方法測量。

一般來說,只要能滿足上述原則的引數,均能作為綜合指標。因此,綜合法的研究途徑是十分多的。

超聲-回彈綜合法

一、超聲-回彈綜合法的基本依據

我們知道,超聲和回彈法都是以材料的應力應變行為與強度的關係為依據的。但超聲速度主要反映材料的彈性性質,同時,由於它穿過材料,因而也反映材料內部構造的某些資訊。回彈法反映了材料的彈性性質,同時在一定程度上也反映了材料的塑性性質,但它只能確切反映混凝土表層(約3cm)的狀態。

因此,超聲與回彈值的綜合,既能反映混凝土的彈性,又能反映混凝土的塑性;既能反映表層的狀態,又能反映內部的構造,自然能較確切地反映混凝土的強度。這就是超聲-回彈綜合法基本依據的乙個方面。

基本依據的另一方面是,實踐證明將聲速c和回彈值n合理綜合後,能消除原來影響r-c與r-n關係的許多因素。例如,水泥品種的影響,試件含水量的影響及碳化影響等,都不再像原來單一指標所造成的影響那麼顯著。這就使綜合的r-n-c關係有更廣的適應性和更高的精度,而且使不同條件的修正大為簡化。

二、影響r-n-c關係的主要因素

近年來,我國有關部門對用超聲-回彈綜合法測定混凝土強度的影響因素進行了全面綜合性研究,針對我國施工特點及原材料的具體條件,全面地得出了符合我國實際的分析結論。

(一) 水泥品種及水泥用量的影響

用普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥及粉煤灰矽酸鹽水泥所配製的c10、c20、c30、c40、c50級的混凝土試件所進行的對比試驗證明,上述水泥品種對r-n-c關係無顯著影響(見圖4-1),可以不予修正。

一般認為,水泥品種對聲速c及回彈值n有影響的原因主要有兩點:第一,由於各種水泥密度不同,導致混凝土中水泥體積含量存在差異;第二,由於各種水泥的強度發展規律不同,矽酸鹽水泥及普通矽酸鹽水泥中矽酸三鈣(c3s)的含量較高,因此強度發展較快。而摻混合材水泥則因矽酸三鈣(c3s)的相對含量較低,早期強度發展較慢,這樣導致配比相同的混凝土,由於水泥品種不同而造成在某一齡期區間內(28d以前)強度不同。

但就檢測中的實際情況進行分析可知,水泥密度不同所引起的混凝土中水泥體積含量的變化是很小的,不會引起聲速和回彈值的明顯波動。各種水泥強度存在不同的發展規律,但其影響主要在早期,據試驗,在早期若以普通水泥混凝土的推算強度為基準,則礦渣水泥混凝土實際強度可能低10%,即推算強度應乘以0.9的修正係數。

但是28d以後這一影響已不明顯,兩者的強度發展逐漸趨向一致。而實際工程檢測一般都在28d以後,所以在「超聲-回彈」綜合法中,水泥品種的影響可不予修正是合理的。

試驗還證明,當每立方公尺混凝土中,水泥用量在200、250、300、350、400、450kg範圍內變化時,對r-n-c綜合關係也沒有顯著影響。但當水泥用量超出上述範圍時,應另外設計專用曲線。

(二)碳化深度的影響

在回彈法測強中,碳化對回彈值有顯著影響,因而必須把碳化深度作為乙個重要參量。但是,試驗證明,在綜合法中碳化深度每增加1mm,用r-n-c關係推算的混凝土強度僅比實際強度高0.6%左右。

為了簡化修正項,在實際檢測中基本上可不予考慮碳化因素。

在綜合法中碳化因素可不予修正的原因,是由於碳化僅對回彈值產生影響,而回彈值n在整個綜合關係中的加權比單一採用回彈法的力要小得多。同時,一般來說,碳化深度較大的混凝土含水量相應降低,導致聲速稍有下降,在綜合關係中也抵消因回彈值上公升所造成的影響。

(三)砂子品種及砂率的影響

用山砂、特細砂及中河砂所配製的混凝土進行對比試驗,結果證明,砂的品種對r-n-c綜合關係無明顯影響,而且當砂率在常用的30%上下波動時,對r-n-c綜合關係也無明顯。其主要原因是,在混凝土中常用砂率的波動範圍有限,同時砂的粒度遠小於超聲波長,對超聲波在混凝土中的傳播狀態不會造成很大影響。但當砂率明顯超出混凝土常用砂率範圍(例如小於28%或大於44%)時,也不可忽視,而應另外設計專用曲線。

(四)石子品種、用量及石子粒徑的影響

若以卵石和碎石進行比較,試驗證明,石子品種對r-n-c關係有十分明顯的影響。由於碎石和卵石的表面情況完全不同,使混凝土內部介面的粘結情況也不同。在配合比相同時,碎石因表面粗糙,與砂漿的介面粘結較好,因而混凝土的強度較高,卵石則因表面光滑而影響粘結,混凝土強度較低。

但超聲速度和回彈值對混凝土內部的介面粘結狀態並不敏感,所以若以碎石混凝土為基礎,則卵石混凝土的推算強度平均約偏高25%左右(見圖4-2)。而且許多單位所得出的修正值並不一樣,為此,一般來說,當石子品種不同時,應分別建立r-n-c關係。

當石子用量變化時,聲速將隨含石量的增加而增加,彈值也隨含石量的增加而增加。

當石子最大粒徑為2~4cm範圍內變化時,對r-n-c的影響不明顯,但超過4cm後,其影響也不可忽視。

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