超声回弹综合法测强曲线的建立

超声回弹综合法测强曲线的建立
摘要:多处工程中已遇到了现场混凝土试块达不到设计强度或对试块检验结果有怀疑因而要求进行现场结构混凝土非破损检测的情况,而超声回弹法是测强准确率较高的一种试验方法,由于受公式制约,各地的结果差异较大,如何寻找一个更准确的公式,是本文的研究中心。

关健词:超声回弹综合法测强曲线
随着混凝土的越来越广泛地应用,多处工程中已遇到了现场混凝土试块达不到设计强度或对试块检验结果有怀疑因而要求进行现场结构混凝土非破损检测的情况。

目前在我国形成标准的普通砼强度非破损检测方法主要有回弹法、超声回弹综合法以及局部破损的钻芯法、拔出法等。

最常用的是回弹法及超声回弹综合法。

《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(中国工程建设标准化委员会标准CECS02:88)中提供了全国基准曲线(分为卵石和碎石两种,其中碎石的测强曲线为:f ccu=0.00799839va1.723517 Ra1.568536),这种曲线对我们地区常用原材料究竟适应性如何呢？
本试验依据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:88)。

1 数据采集
CECS02:88中要求建立测强曲线选用本地区常用水泥、粗骨料、细骨料、按最佳配合比制作混凝土强度等级为C10～C50的边长为150mm立方体试块,分别按龄期为7d、14d、28d、60d、90d、180d 和365d进行立方体试块强度试验;每个龄期的每组试件由3个(或6个)试块组成;每种混凝土强度等级的试块数不应少于30块。

2 测试方法
2.1 设备
(1)回弹仪:ZC3-A型混凝土中型回弹仪。

(2)超声仪:UTA2000A型超声无损检测分析仪。

(3)压力机:2000kN压力机。

以上三台仪器均符合规程规定的全部技术要求。

2.2 超声回弹测试方法
(1)试块声速值的测试。

①试块声时测量取试块浇注方向的侧面为测试面,采用甘油为耦合剂。

②声时测量采用对测法,在一个相对测试面上测3点,发射和接收
换能器轴线在一直线上,试块声时值tm为3点平均值,保留小数点后一位数字。

③试块的声速值v=l/tm,km/s,精确至0.01km/s,
l为测距,150mm;
tm为声时值,单位:μs。

(2)试块回弹值的测试。

回弹值测量选用不同于声时测量的另一相对侧面。

将试块油污擦净放置在压力机上下承压板之间,加压至30kN～50kN,并在此压力下在试块相对测试面上各测8点回弹值,剔除3个最大和最小值,将余下10个回弹值的平均值作为该试块。

(3)抗压强度值的测试。

回弹值测试完毕后卸荷,将回弹面放置在压力承压板间,以每秒6±4kN的速度连续均匀加荷至破坏。

抗压强度值fcu精确至0.1MPa。

3 数据分析计算
根据CECS02:88介绍,水泥品种、砂子种类、砂产地、砂含泥量、掺与不掺减水剂早强剂、搅拌成型工艺(不包括离心法、真空法、压浆法、喷射法砼)等对超声回弹综合法测强没有显著影响,只是强调粗
骨料对综合法测强影响较为明显。

我们该课题试验只采用一种碎石。

因此我们将试块声速值va、回弹值Ra、抗压强度值fcu均汇总到一起列为表7以供回归分析用,共300组数据。

根据CECS02:88中附录一推荐:
f ccu=a(va)b(Ra)c
用上述方程进行回归计算。

通过我们实测的300组va、Ra、fcu 数据找出常数项系数a和回归系数b、c的值,即得到回归测强曲线方程。

回归平方和:U=bL1f+cL2f=22.16511267
相关系数:r=(U/Lff)1/2=0.939974727
相关系数r=0.939974727接近于1,线性相关关系显著。

相对标准误差:
er=[∑((fcui－f ccui)÷f ccui)2÷(n－1)]1/2=9.9%
相对标准误差er=9.9%符合规程规定的专用测强曲线相对标准误差er要小于或等于12%的要求。

经上述回归计算分析得测强曲线方程:
f ccu=0.037419811va0.401331317Ra1.705762542
相关系数:r=0.9400
相对标准误差:er=9.9%
按所得的超声回弹综合法测强曲线方程列出f ccu—va—Ra测区混凝土强度换算表,并画出超声回弹综合法测强曲线图。

被测构件的测区混凝土强度换算值,可由回弹仪测得回弹值的平均值Ra及超声仪测得的声速值va经混凝土强度换算表查表得出。

例如:一构件被测得回弹值Ra=39,声速值va=4.50km/s。

通过查表8便知此构件的混凝土强度换算值是35.4MPa。

从所做300组试验数据制作的图和混凝土强度换算表中明显看出,被测试件回弹值并不能真实地反映和等价于混凝土强度值。

从图中清晰地看到,经回归计算,超声回弹综合法所得强度换算值已比较精确地反映出混凝土的实际强度值。

4 结语
(1)正常情况下,砼质量的检查采用标准试块标养28d的抗压强度来检验砼的强度质量。

但是,由于管理不善、施工质量不良、试块与结构中砼质量不一致或对试块检验结果有怀疑时,可按CECS02:08规程进行检测,推定砼强度,并可作为处理砼质量问题的一个主要依据。

根据CECS02:88中1.0.7条中对专用或地区测强曲线的强度误差规定。

①专用测强曲线,相对标准误差er≤±12%。

②地区测强曲线,相对标准误差er≤±14%。

本课题经大量数据回归分析得到的测强曲线方程:
fcuc=0.037419811Va0.401331317Ra1.705762542
其相关系数:r=0.9400接近于1,线性相关关系显著。

其相对标准误差:er=9.9%<12%满足专用测强曲线的强度误差要求。

(2)用本课题获得的实测数据验证全国碎石基准曲线其er=19.5%>15%显然我们自己得到的测强曲线大大优于全国基准曲线,全国碎石基准曲线在我们地区不适用。

(3)对于长龄期混凝土,因混凝土碳化层对测试结果的影响较大,因此,只有在钻取芯样试件作校核条件下,才能按CECS02:08规程对结构或构件进行检测和强度推定。

(4)CECS02:08规程规定其适用范围为单位体积重量为1900kg/m3～2500kg/m3的砼,不适用于下列情况的结构砼。

①遭受冻害、化学侵蚀、火灾、高温损伤的混凝土。

②厚度小于100mm的被测构件。

③表面温度低于-4℃或高于60℃的构件。

本课题是按照CECS02:08规程要求进行的,因此,得到的测强曲线同样不适用于以上情况砼。

(5)本课题得到的测强曲线将在未来实践中不断进行验证。