大流动性混凝土抗压强度无损检测试验研究

摘要

对来自实验室和施工现场的C20、C25、C30、C40、C50大流动性混凝土立方体进行了实验研究。无损检测(NDT)采用冲击回弹锤(IRH)技术建立了抗压强度和回弹数之间的相关性。建立了该方法的局部强度测量曲线，证明了该方法的优越性。所提出的回弹法简单、快速、可靠，适用范围广。回弹法可以方便地应用于混凝土试件和现有混凝土结构。最后的结果与文献中已有的结果进行了比较，也与从现有结构中提取样本的实际结果进行了比较。

1.介绍

直接测定混凝土强度意味着混凝土试件必须加载到破坏状态。因此，混凝土强度的测定需要特殊的样品采集，运输，并在实验室测试。这一程序可能会导致混凝土的实际强度，但可能造成麻烦和延误评估现有结构。正因为如此，人们发明了一些特殊的技术，试图测量混凝土的强度以外的一些性能，然后将它们与强度、耐久性或任何其他性能联系起来。这些性能包括硬度、回弹数、抗穿透或弹丸的能力、共振频率以及允许超声波脉冲通过混凝土的能力。然而，术语“无损”[1- - - - - -3.]给予任何测试，不损坏或影响构件的结构行为，并使结构在客户可接受的条件下。然而，一个成功的无损检测是可以应用于混凝土结构的现场，便于携带和操作，成本最低。

在可用的非破坏性方法中，反弹锤是最常用的实践中的一个。反弹锤试验描述于ASTM C805 [4]和bs1881:第202部分[5］．该测试被归类为硬度测试，其原理是:弹性物体的回弹取决于物体撞击表面的硬度。混凝土吸收的能量与其强度有关[6］．尽管表面上看起来很简单，但回弹锤试验涉及冲击和相关应力波传播的复杂问题。

混凝土的硬度和强度之间没有唯一的关系，但可以从给定的混凝土中得到试验数据的关系。然而，这种关系取决于影响混凝土表面的因素，如饱和度、碳化程度、温度、表面准备和位置，以及表面光洁度[7］．结果还受骨料类型、配合比和锤头倾角的影响。必须避免出现蜂窝状、结垢、粗糙质地或高孔隙率的区域。混凝土必须具有近似相同的龄期、湿度条件和相同的碳化程度(注意碳化表面产生更高的回弹值)。很明显，反弹数只反映混凝土的表面。由于很难获得适当的相关数据在一个给定的时刻，反弹锤是最有用的快速测量大面积的类似类型的混凝土正在考虑的施工。内维尔(8]介绍了在混凝土中使用回弹锤的好处，并指出该试验本身并不是强度试验，其用于替代压缩试验的夸大说法不应被接受。

混凝土工业最近的发展是在泵送混凝土生产中使用粉煤灰和石灰石粉作为波特兰水泥的部分替代品。这种新型混凝土在中国被广泛用于建筑、桥梁和海洋结构。抗压强度-成本分析表明，混凝土生产企业可以实现混凝土配合比中硅灰的重要节约。

本文采用回弹锤法对大流动性混凝土进行了强度评价，得出了一种合适、可靠的简易图表。本文根据GBT50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》，对C15、C20、C30、C40、C50大流动性混凝土强度的回弹锤技术进行了试验研究。9、JGJ/T 23-2001《混凝土回弹法抗压强度检验技术规范》[10］．

2.实验程序

２．１．材料及配合比

在本次调查中，所有样品均由当地材料制成，其组成如下:中国标准(GB175-2007) [11使用硅酸盐水泥。细骨料是天然河砂(细度模量为2.6)，粗骨料是当地天然来源或粉碎坚硬的石灰石(直径从5毫米到20毫米)。配合比及主要参数见表1被采用。

2．2．测试样本和测试程序

制备五组C20，C25，C30，C40和C50大型迁移率混凝土立方体（150mm×150mm×150mm）。每组由21个标本组成。试样在钢模上浇铸并通过外部振动压实，并以后拆下24小时。所有标本在20±3℃和95％RH的条件下固化27天。

测试方法从仔细选择和准备待测混凝土表面开始。表面一旦选定，应用磨石进行预处理，使试验表面打磨光滑。然后，通过推动锤子对测试表面施加固定的能量。必须允许柱塞垂直于表面。锤子的倾斜角度会影响结果。撞击后，应记录反弹次数。根据JGJ/T 23-2001，每个测试区域必须至少取16个读数。数字1在试验机上给出混凝土试样。

2.3。研究计划

场址的实际情况显示收到的材料有很大差异。这包括混凝土质量和工艺质量的变化，在某些情况下缺乏技术，在混合中使用的数量不正确的体积测量，不连续的监督，和不正确的混凝土生产方法，通常导致低到中等程度的质量控制[12］．因此，有必要设计和遵循一个研究方案，不依赖于以前的试验样品的历史。

研究目的是获得大流动性混凝土的回弹次数与抗压强度之间的简单回弹曲线。回弹曲线的表达式应尽量简单，便于现场工程人员使用。并将该图表用于一些混凝土试件的强度评价。实验过程中所遵循的程序包括以下步骤。（1）各种混凝土混合料被用来制备边长为150毫米的标准立方体。（2）在现场条件下制造的具体立方体来自各种网站进行测试。（3）立方体的两个相反面中的每一个都为反弹锤试验制备。（4）将立方体放置在试验机中，施加30~ 80kn的轻微载荷。回弹数是通过对立方体的两面进行测量得到的。回弹锤在所有测量中都是水平的。根据JGJ/T 23-2001规范对回弹数试验结果进行了评价。（5）一旦完成每个立方体的无损检测，立方体被加载到失效状态，并记录最大负载。（6）结果如图所示2和3.．获得了新的样品并以相同的方式测试，以检查从曲线获得的结果。（7）从结构中取出六个样品，获得每个样品的等同立方强度，并将结果绘制在表中3.．

3.结果和讨论

使用回归分析绘制每个反弹方法的校准曲线。通过绘制抗压强度的渐变数来表示碳酸化程度的效果。桌子2通过大型迁移率混凝土和大型移动混凝土的抗压强度给出了反弹数之间的反弹曲线的不同回归模型。

3．1．图形演示

如表所示2，最佳拟合曲线为回弹数与混凝土抗压强度关系曲线，其方程为: 在哪里是抗压强度，是反弹号码，和是碳化的深度。发现相关系数值为0.852。发现相对标准误差是SE = 13.75％。

3．2.讨论

很明显，IRH最佳拟合曲线显示出更好的相关性。使用IRH获得的回归模型更准确，并且对实验结果更接近，而不是从JGJ / T 23-2001获得的结果。

4.工程例子

商场A为混凝土框架结构，柱内混凝土设计抗压强度为C30。铸造试验日期为2006年04月08日，回弹法试验日期为2006年12月22日，钻芯法试验日期为2006年12月23日。该方法对现有结构的6个样本的应用见表3.．桌子3.亦显示以下方法所得结果的比较:(a)使用(1），（b）使用DB14-026-2004中给出的图[12[（c）混凝土的抗压强度。从桌子上很清楚3.预测值接近观察到的抗压强度(在调整数值以估算立方体强度之后)。

实际结果和预测结果之间的偏差可能归因于来自现有结构的样本是核的，并且通过使用规范中引入的各种校正获得了抗压压缩立方体强度。

5.结论

开发适合大流动性混凝土混合料回弹测试技术的曲线揭示了以下几点。（1）采用回弹锤对大流动性混凝土的强度进行估算和预测，使工程判断更加容易。采用回弹锤法可以得到更可靠、更接近实际强度的结果。（2）由于对于特定混凝土，因此无需了解混凝土的水/水泥比，每个水/水泥值产生一个强度的一个值，这与一个重击数有关。（3）在一定条件下，回弹数法在预测混凝土强度方面似乎更为有效。除非有特定的校准图，否则决不能尝试使用冲击回弹锤来估算现场混凝土的强度，然后建议单独使用这种方法。（4）使用回弹号码方法产生可靠且靠近真实值的结果。此外，对混凝土的强度估计实现了可接受的精度水平。因此，可以安全地使用所得到的强度评估的回归模型，用于混凝土工程调查的具体强度估算。（5）对于估计的压碎立方体强度，得到了较好的强度预测结果。该方法可以扩展到直接对混凝土构件进行测试。

致谢

本研究由国家自然科学基金创新研究群体科学基金(批准号:)联合资助。国家自然科学基金资助项目(no. 51121005);51208273, 51222806);山东省高等学校科技计划项目(批准号:51208273,51222806);教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:J12LG07);ncet - 10 - 0287)。

参考文献

1. M. Colombo和R. Felicetti，“新的NDT技术评估火灾损坏的混凝土结构”消防安全杂志第42卷，第4期。6-7，页461-472,2007。视图:出版商的网站|谷歌学术
2. B. Hobbs和M. Tchoketch Kebir，“钢筋混凝土建筑法医学工程调查的无损检测技术，”法医学国际第167卷，没有。2-3，页167-172,2007。视图:出版商的网站|谷歌学术
3. A. M.Mahmoud，H.H.Mamar，O. M.Mukdadi等，“对CFRPConcrete标本的非破坏性超声评估进行加速老化条件”NDT和E国际，第43卷，no。7, 635-641页，2010。视图:出版商的网站|谷歌学术
4. ASTM C 805-85，硬化混凝土的反弹数，ASTM，USA，1993。
5. BS 1881:第202部分，1986:用反弹锤进行表面硬度试验的建议，BSI，英国，1986。
6. 制定法定混凝土强度的方法;ACI混凝土实践手册 - 第2部分：建筑实践和检查路面，ACI 228.1R-989，底特律，MICH，USA，1994。
7. S. Amasaki，“反弹锤子的混凝土结构强度估算”CAJ水泥和混凝土的过程，第45卷，345-351页，1991。视图:谷歌学术
8. A. Neville，混凝土的性能， Addison-Wesley Longman, 1995年。
9. gbt50081 - 2002。中华人民共和国国家标准。普通混凝土力学性能试验方法标准，2002。
10. JGJ / T 23-2001。中华人民共和国国家标准。2002年反弹法检测混凝土抗压强度的技术规范。
11. 中华人民共和国国家标准，“普通波特兰水泥;GB175-2007，“中国北京，中国的标准出版社，2007年。视图:谷歌学术
12. H. Qasrawi，“现场混凝土的质量控制”，土木工程学报，第1-4页，1994。视图:谷歌学术

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