公路工程超声回弹综合测强地区曲线试验研究

2012-07-24宋建学

四川建筑 2012年3期

王庆，宋建学

(1.郑州市公路工程质量监督站，河南郑州450007;2.郑州大学土木工程学院，河南郑州450001)

随着郑州市公路基础设施建设逐年增加，各参建单位施工工艺水平参差不齐，施工进度要求较高，工程容易出现质量问题。面对这种情况，超声回弹综合法测强作为一种方便、快捷、准确的检测方法最适合当前的工程情况。但是，郑州市公路系统目前并未建立自己的地区测强曲线。本文研究按照文献[1]的要求，采用郑州地区常用材料制作了不同强度等级、不同龄期的35组混凝土试件，在7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d进行了回弹超声综合检测和抗压强度检测，并在此基础上对采集的数据运用最小二乘法进行曲线拟合，得出郑州地区公路工程混凝土超声回弹综合测强专用曲线，并且经过对比验证，为郑州地区公路工程测强提供参考。

1 试验方法

1.1 曲线建立方法

首先按照文献[2]的要求预制混凝土试块，然后按照文献[1]的要求在 7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d 和 365 d 分别对其进行回弹、声速、抗压强度fcu检测，然后统计分析三者关系，建立如式(1)的函数即为超声回弹综合法测强曲线。

式中:A为常数项;B、C为回归系数。

曲线在工程实际应用中，相应的回弹值R、声速值v即为实测并按照规范修正后的值。

1.2 主要原材料技术指标及配合比

根据对近年来郑州市公路系统常用混凝土原材料统计结果，本试验采用的是使用率较高的原材料种类。

水泥采用新乡孟电水泥厂生产的普通硅酸盐P.O42.5、P.O52.5水泥;碎石产地贾峪，连续粒级4.75～26.5 mm;砂选择信阳产中砂;外加剂选用郑州建派FDN－G缓凝高效减水剂;粉煤灰选择洛阳产粉煤灰。普通混凝土配合比和塌落度见表1。

1.3 试块的制作和养护

试块采用边长150 mm的立方体试块，根据郑州地区常用混凝土等级实际情况，分别设定 C25、C30、C40、C50、C60五个等级的混凝土试块。每一强度等级混凝土试块各7组(一组为3块)，同一强度等级的混凝土试块在同一天完成。每组成型试件采用标准养护方法，表面进行覆盖，以防止水分蒸发，并在20±5℃的条件下静置1昼夜，然后拆模编号。

表1 普通混凝土配合比和塌落度

试件拆模后立即放入温度为20±2℃，湿度为95%以上的标准养护室养护7 d，7 d后按“品”字型堆放在不受日晒雨淋处存放。

1.4 试验过程

按照文献[1]的要求，在龄期 7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d时分别进行超声波检测波速v，回弹检测回弹值R和抗压强度试验抗压强度值fcu的测定。

2 数据处理及回归分析

2.1 原始数据处理

对不同混凝土强度、不同龄期的105块试块全部进行测试，每个试块都取得了声速值v，回弹值R和抗压强度值fcu，经过计算整理得出各项指标平均值。

2.2 回归方程的选择

按照文献[1]附录A推荐方法，采用幂函数曲线方程式(1)进行多元回归分析和误差分析，得到普通非泵送混凝土强度曲线方程:

经过计算，本试验建立的普通混凝土回归方程相对误差er=10.4%，满足文献[1]要求的14%以内，可以作为地区曲线投入实际应用。

3 建议曲线的验证

3.1 试块验证试验

按照文献[1]要求，为了验证本文所得测强曲线的适用性，在郑州市花园口互通立交桥No.1标、南三环至机场高速互通立交桥 No.1标工地试验室抽取了 C25、C30、C40、C50四个强度等级共48块试块，在龄期7 d、28 d分别进行超声回弹综合检测和抗压强度试验，将测得的声速值v和回弹值R代入本文建议方程计算抗压强度推定值，并与试块的抗压强度实测值进行对比(见表2、表3)。结果表明，本文建立的地区测强曲线推算结果的相对误差er分别是7.5%、6.9%，满足文献[1]规程要求(小于14%)。同时，利用全国曲线推算结果的相对误差分别为9.5%、9.0%，与全国曲线相比，本文建立的地区测强曲线相对标准误差要小得多，可作为郑州地区公路工程超声回弹综合法测强法的地区经验公式。

表2 花园口互通立交桥No.1标普通混凝土试块对比试验结果

表3 南三环至机场高速互通立交桥No.1标普通混凝土试块对比试验结果

3.2 现场钻芯验证

为了对比测强曲线对实体混凝土的检验结果，本文实验地在荥阳新沟至潘窑、上街Y033北峡口至西涧沟、二七区大路西至代家门公路大修工程、新密Y005桥沟至竹竿园4条农村公路上，参照文献[4]，随机选取测区进行了超声回弹综合检测，并在测区范围内钻取了12组直径10 cm芯样，进行了抗压强度试验。检测结果计算得出相对误差为12.6%(表4)，同样满足文献[1]规程要求。需要说明的是，超声回弹综合法对构件强度的推定值理论上讲是指具有95%保证率的一个强度值，就是说该构件的混凝土95%要在推定值之上;另外钻芯法对构件的评定是以最小值为推定值的，所以两种方法的推定值从原理上说不具有可比性，本文仅以此例作出参考性验证。

4 结束语

本研究按照文献[1]的要求，采用郑州地区常用的材料制作了不同强度等级、不同龄期的105个混凝土试件，在7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d 进行了回弹超声综合检测和抗压强度检测，并在此基础上对采集的数据运用最小二乘法进行了曲线拟合，得出郑州地区公路工程混凝土超声回弹综合测强专用曲线。随后，本文通过在工地实际抽取C25、C30、C40、C50共16组混凝土试块进行抗压强度检测，验证了测强曲线的适用性。最后，本文在4条农村公路上随机进行了回弹超声综合检测混凝土强度与钻心法检测混凝土强度进行了对比，进一步验证测强曲线对实体混凝土的适用性。

本试验研究对象具有一定的特定性。因此，该曲线的使用应具有一定范围，郑州市公路工程项目常用的混凝土(C25－C60)可以使用它进行检测。今后的工作中，将通过检测积累大量的数据对曲线进行不断的修正，尽量增强曲线的普遍性，使之更加准确。