分類 | 類型代號 | 標稱能量 /J | 規(guī)范規(guī)定適用范圍 | 測強曲線換算表范圍/MPa | 相應(yīng)規(guī)范 |
---|---|---|---|---|---|
重型 | H550 | 5.500 | C50~C100 | 60.2~79.9 | JGJ/T294 |
H450 | 4.500 | C50~C100 | 20.6~108.8 | JGJ/T294 | |
中型 | H225 | 2.207 | 10~60 MPa | 10.0~60.0 | JGJ/T23 |
H225 | 2.207 | 25~70 MPa | 25.1~69.8 | DBJ53/T-101 |
分享:不同回彈標準在云南高速公路C50T梁上的試驗
混凝土強度檢測是公路工程質(zhì)量控制的必要環(huán)節(jié),如混凝土節(jié)點工程的控制(拆模、預(yù)應(yīng)力混凝土張拉、后續(xù)工程的繼續(xù))、交竣工驗收等工序中都需檢測混凝土強度?;炷翉姸扔幸韵聨追N檢測方法:①在混凝土澆筑時取樣制作立方體試件(分為標準養(yǎng)護和同條件養(yǎng)護)進行壓力破壞性試驗獲得抗壓強度的結(jié)果;②對于節(jié)點工程,采用無損檢測方法(回彈法、超聲回彈綜合法等);③驗證試驗或發(fā)生爭議時,使用局部破損檢測方法(鉆芯法)[1-5]。
回彈法檢測技術(shù)具有測試儀器構(gòu)造簡單、操作較簡便、測試值在一定條件下與混凝土強度有較好的相關(guān)性、測試費用低廉等特點。對于比較重要的公共結(jié)構(gòu)或者其他有特殊要求的重要工程,不宜采用鉆芯法時,利用回彈法檢測到的數(shù)據(jù)就成了判定混凝土結(jié)構(gòu)強度的主要依據(jù),在混凝土的施工質(zhì)量控制中發(fā)揮了重要作用[6]。
T梁是一種配筋混凝土的梁肋與上翼緣共同承重的梁,是高速公路橋梁施工中常用到的一種結(jié)構(gòu)形式,也是橋梁工程中的重要組成部分[7-9]。目前使用的T梁大多是預(yù)制而成的,設(shè)計強度等級基本都為C50,T梁屬于預(yù)應(yīng)力混凝土,如果使用鉆芯法檢測T梁的混凝土強度,會破壞結(jié)構(gòu)并使承載力降低,故實際工程中常在張拉前和驗收時都會采用回彈法進行檢測。目前公路標準參照使用的JGJ/T23—2013《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱JGJ/T23)不能完全滿足高速公路T梁混凝土工程的需求,文章對JGJ/T23及相關(guān)標準進行分析討論,同時采用不同回彈儀、不同標準對云南省某高速公路T梁C50混凝土現(xiàn)場工程進行驗證和試驗,提出現(xiàn)場檢測的技術(shù)措施,進一步提高回彈法檢測混凝土強度的準確性。
1. JGJ/T23及相關(guān)標準的比較
公路工程混凝土常用的回彈法標準是JTG3450—2019《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(以下簡稱JTG3450),JTG3450回彈法是參照JGJ/T23。當(dāng)現(xiàn)場檢測C50混凝土?xí)r,除了使用JTG3450外還可以使用JGJ/T294—2013《高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱JGJ/T294)、DBJ53/T-101—2020《云南省公路工程回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱DBJ53/T-101)等標準,不同標準的比較如下。
1.1 適用范圍不同
不同標準的適用范圍不同,JGJ/T23通用測強曲線適用于抗壓強度為10~60 MPa的混凝土,JGJ/T294通用測強曲線適用于強度等級為C50C100的混凝土,DBJ53/T-101通用測強曲線適用于抗壓強度為25~70 MPa的混凝土。
1.2 儀器設(shè)備不同
JGJ/T23和DBJ53/T-101規(guī)定回彈儀的標稱能量均為2.207 J,在洛氏硬度(HRC)為60+2的鋼砧上,回彈儀的率定值應(yīng)為80+2,JGJ/T294規(guī)定回彈儀的標稱能量為4.500 J和5.500 J,在洛氏硬度為60±2的鋼砧上,回彈儀的率定值分別為88+2和83+1。不同標準中回彈儀的各項參數(shù)如表1所示。
由相關(guān)內(nèi)容可看出,根據(jù)測強曲線換算表,當(dāng)混凝土強度在10~70 MPa內(nèi)宜采用標稱能量為2.207 J的回彈儀,混凝土強度在60~80 MPa內(nèi)宜采用標稱能量為5.500 J的回彈儀,混凝土強度在20~108 MPa內(nèi)宜采用標稱能量為4.500 J的回彈儀。C50混凝土的強度一般在60 MPa左右,標稱能量為2.207 J的回彈儀和標稱能量為4.500 J的回彈儀均能滿足檢測要求。山東省地方標準DB37/T2366《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》也提出回彈儀的型號根據(jù)混凝土立方體抗壓強度資料及設(shè)計強度來確定會更準確[5]。
1.3 測強曲線不同
JGJ/T23的測強曲線共取用泵送混凝土試驗數(shù)據(jù)9 843個,按照最小二乘法的原理,通過回歸得到的冪函數(shù)曲線方程的強度誤差值如下:平均相對誤差(
JGJ/T294使用4.500 J回彈儀和5.500 J回彈儀,測強曲線不同,沒有給出曲線相應(yīng)的平均相對誤差、相對標準差和相關(guān)系數(shù),并且說明如果檢測部門未建立專用或地區(qū)測強曲線,可使用該規(guī)程給出的全國測強曲線,且為了掌握該測強曲線在本地區(qū)的檢測精度情況,應(yīng)對其進行驗證。
DBJ53/T-101的測強曲線共取用混凝土試驗數(shù)據(jù)434組,按照最小二乘法的原理,通過回歸得到的冪函數(shù)曲線方程的強度誤差值如下:平均相對誤差(
各標準的具體曲線及對比如表2所示,表中Rm為測區(qū)的平均回彈值;dm為測區(qū)的平均碳化深度;R為測區(qū)回彈代表值;d為測區(qū)的碳化深度代表值。
曲線對比 | 組數(shù) | 回彈儀標稱能量 /J | 曲線 | 平均相對誤差 | 相對標準差 | 相關(guān)系數(shù) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
JGJ/T 23 | 冪函數(shù)方程 | 9843 | 2.207 |
![]() |
13.89 | 17.24 | 0.878 |
指數(shù)方程 | 2.207 |
![]() |
14.31 | 17.69 | 0.870 | ||
JGJ/T 294 | 線性方程 | 4 000余 | 4.500 |
![]() |
- | - | - |
冪函數(shù)方程 | 5.500 |
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- | - | - | ||
DBJ 53/T-101 | 冪函數(shù)方程 | 434 | 2.207 |
![]() |
7.625 4 | 10.049 | 0.816 0 |
線性方程 | 2.207 |
![]() |
7.731 6 | 10.176 | 0.788 5 |
通過相關(guān)內(nèi)容可以看出,三個標準的測強曲線不同,平均相對誤差、相對標準差及相關(guān)系數(shù)均不同,但都滿足JGJ/T23 6.2.3的要求:“測區(qū)混凝土強度換算表所依據(jù)的統(tǒng)一測強曲線,其強度誤差值應(yīng)符合下列規(guī)定:平均相對誤差(
測強曲線是回彈法測強的基礎(chǔ),也是影響回彈法檢測結(jié)果的重要因素之一[10]。實際工程中對混凝土強度進行回彈檢測時,地區(qū)測強曲線或?qū)S脺y強曲線要優(yōu)先于統(tǒng)一測強曲線[11-15],這也是標準和文獻中反復(fù)強調(diào)的。
1.4 檢測溫度、齡期不同
JGJ/T23要求使用時的環(huán)境溫度應(yīng)為-4~40 ℃,對于自然養(yǎng)護的齡期為14~1 000 d。JGJ/T294要求使用時的環(huán)境溫度應(yīng)為0~40 ℃,對于自然養(yǎng)護的齡期為不宜超過900 d。DBJ53/T-101要求使用時的環(huán)境溫度應(yīng)為-4~40 ℃,對于自然養(yǎng)護的齡期為7~1 000 d。
1.5 對碳化要求不同
JGJ/T23和DBJ53/T-101有碳化深度測量和強度值換算,JGJ/T294沒有碳化深度測量和強度值換算。
高速公路T梁混凝土設(shè)計強度等級一般為C50,實際抗壓強度一般在60 MPa及以上,再加上要考慮預(yù)應(yīng)力混凝土7~14 d間要張拉以及碳化等要求,參考上述比較,故選取DBJ53/T-101標準更適合。
2. 現(xiàn)場驗證
云南某高速公路預(yù)制T梁混凝土強度等級設(shè)計為C50,其中某梁場一C50梁片于2019年3月30日澆筑成型,4月5日發(fā)現(xiàn)該梁中部上面板有一道裂縫,經(jīng)查是附近隧道施工振動導(dǎo)致,業(yè)主要求該片T梁報廢。4月13日,該部實驗室與筆者所在部門共同對此片梁進行回彈及相關(guān)試驗檢測驗證,同期做了該片梁的同條件試驗檢測、回彈檢測和鉆芯檢測,試驗過程及檢測結(jié)果如下。
2.1 原材料
水泥:使用昆鋼嘉華水泥公司生產(chǎn)的P·O 52.5普通硅酸鹽水泥,其比表面積為370 m²·kg-1。
粉煤灰:采用國電陽宗海Ⅱ級粉煤灰,其細度為14.1%,需水量比為103%。
外加劑:采用圣比奧有限公司生產(chǎn)的聚羧酸緩凝高性能減水劑,其減水率為27.3%。
粗骨料:取自6號隧道管理所采石場,粒徑為5~ 25 mm,壓碎值為15.3%。
細骨料:取自巧家雙河口河砂,二區(qū)中砂。
2.2 設(shè)備
回彈儀:混凝土回彈儀①標稱能量為2.207 J,鋼砧率定值為80±2;②標稱能量為4.500 J,鋼砧率定值為88±2,檢定合格,符合規(guī)范要求。
壓力機:TYE-2000B型壓力試驗機,精度1級,檢定合格。
鉆芯機:檢定合格,符合規(guī)范要求。
2.3 配合比
T梁C50混凝土配合比相關(guān)情況如如表3所示,其坍落度及擴展度試驗現(xiàn)場如圖1,2所示。
等級 | 水膠比 | 砂率/% | P.O 52.5 /(kg/m3) | 粉煤灰/(kg/m3) | 河砂/(kg/m3) | 粗集料 /(kg/m3) | 水/(kg/m3) | 外加劑/% | 坍落度/mm | 容重/( kg/m3) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
C50 | 0.34 | 38 | 420 | 42 | 694 | 1 132 | 157 | 1.2 | 210 | 2 450 |
2.4 檢測過程與標準
2.4.1 選用標準
(1)JGJ/T23、JGJ/T294和DBJ53/T-101回彈標準。
(2)JGJT384—2016《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》。
(3)GB/T50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標準》。
2.4.2 檢測過程
同時采用標稱能量為2.207 J的回彈儀和標稱能量為4.500 J的回彈儀對T梁同一部位混凝土進行回彈檢測,回彈部位示意如圖3所示(黑白代表不同的回彈儀),回彈點保持一定距離,避免相互干擾,試驗現(xiàn)場如圖4所示,共進行3組共30個測區(qū)的回彈試驗,每10個測區(qū)是一組強度推定值,一共3組強度推定值。
2.5 檢測結(jié)果
該構(gòu)件碳化深度為0,檢測結(jié)果如表4所示,并得出以下結(jié)論。
混凝土強度檢測方法 | 數(shù)據(jù)1 | 數(shù)據(jù)2 | 數(shù)據(jù)3 | 依據(jù)的標準 |
---|---|---|---|---|
2.207 J回彈儀檢測強度(強度推定值) | 40.9 | 39.7 | 42.4 | JGJ/T23 |
57.3 | 56.6 | 58.1 | DBJ53/T-101 | |
4.500 J回彈儀檢測強度(強度推定值) | 54.0 | 53.6 | 54.9 | JGJ/T294 |
同條件抗壓強度(每組) | 60.8 | 59.4 | - | GB/T50081—2019 |
標養(yǎng)抗壓強度(每組) | 65.2 | 64.9 | - | - |
鉆芯試件抗壓強度(每個) | 58.4 | 57.5 | - | JGJ/T384—2016 |
(1)不同試驗方法的檢測結(jié)果差距較大,檢測強度由低到高排序為:2.207 J回彈儀檢測強度(JGJ/T23)<4.500 J回彈儀檢測強度(JGJ/T294)<2.207J回彈儀檢測強度(DBJ53/T-101)≈鉆芯試件抗壓強度(JGJ/T384—2016)<同條件抗壓強度(GB/T50081—2019)<標養(yǎng)抗壓強度(GB/T50081—2019)。從標養(yǎng)試件強度最高,以及鉆芯強度和部分回彈強度接近來看,此次試驗符合正常規(guī)律。
(2)從相同回彈儀的檢測結(jié)果來看,都是使用2.207 J回彈儀檢測強度,但使用了不同的標準(代表測強曲線不同),導(dǎo)致二者結(jié)果相差很大。董晨輝[16]根據(jù)標準JGJ/T23—2011中查表得到全國統(tǒng)一曲線的推測強度(10~60 MPa范圍內(nèi)),并計算其相對標準差為20.399 4%,平均相對誤差為17.638 3%,均遠大于擬合出來的曲線,且超出規(guī)程6.2.3條中要求的誤差范圍(平均相對誤差<15%;相對標準差<18%)。相比之下,云南省的曲線比全國統(tǒng)一曲線的相對標準差降低了50.74%,平均相對誤差降低了56.77%。
(3)從不同回彈儀的檢測結(jié)果來看,無論使用2.207 J回彈儀或是4.500 J回彈儀,只要在回彈儀的適用范圍內(nèi),回彈值的準確度更多是由測強曲線決定的。韋志等[17]在利用設(shè)計強度等級為C30~C55的混凝土建立回彈測強曲線時,發(fā)現(xiàn)不管是用普通回彈儀還是高強回彈儀,回歸曲線的精度都能滿足規(guī)范JGJ/T23平均誤差≤±14.0%,相對標準差≤±17.0%的要求,但普通回彈儀的這兩項指標均優(yōu)于高強混凝土回彈儀的。這也從側(cè)面反映了測強曲線的精度對回彈結(jié)果的影響。
(4)從回彈結(jié)果來看,2.207 J回彈儀檢測強度(DBJ53/T-101)和鉆芯的試件強度最接近,也最接近同條件養(yǎng)護強度和標養(yǎng)試件強度。
3. 結(jié)論
通過對不同無損檢測標準中回彈法的比較和云南省高速公路T梁C50強度等級混凝土現(xiàn)場實際試驗,得出以下結(jié)論。
(1)選擇不同的標準檢測,會對檢測結(jié)果產(chǎn)生較大影響,建議對JGJ/T23、JGJ/T294以及當(dāng)?shù)氐牡胤綐藴蔬M行試驗驗證比較,選擇合適的標準和測強曲線。此次試驗比較和驗證表明,DBJ53/T-101標準的強度推定值最接近真實值。
(2)針對高速公路T梁C50混凝土,無論是2.207 J回彈儀或是4.500 J回彈儀,當(dāng)選擇了合適的標準(代表合適的測強曲線),都可以得到接近真實的推定結(jié)果。
(3)當(dāng)以上標準和構(gòu)件真實值都有較大偏差時,建議按照標準要求建立專用曲線,具體要求可以參考JGJ/T23、JGJ/T294。
綜上所述,在高速公路T梁C50混凝土強度檢測中,合理選擇檢測標準和測強曲線至關(guān)重要。應(yīng)充分考慮不同標準在適用范圍、儀器設(shè)備、測強曲線、檢測溫度齡期及碳化要求等方面的差異,結(jié)合工程實際情況進行綜合判斷。在條件允許時,優(yōu)先采用地區(qū)或?qū)S脺y強曲線,以提高回彈法檢測混凝土強度的準確性,確保工程質(zhì)量。
文章來源——材料與測試網(wǎng)