试验方法有哪些 关于回弹试验法测强曲线的研究

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回弹法测强曲线
回弹法测强曲线
curve to ascertain concrete strength by
一、目的与适用范围 超声回弹综合法检测混凝土强度,是目前我国使用较广的一种结构中混...应用超声回弹综合法时,应尽量建立专用测强曲线并优先使用。在缺少该类曲线时,可采用通用测强曲线。通用测强曲线测区混凝土强度换算表适用下列条件的混凝土:①
与"回弹法测强曲线"相关的文献前10条
文章在分析混凝土养护湿度对混凝土回弹值、混凝土强度影响的基础上,进一步分析了养护湿度对回弹法检测混凝土强度的影响。
基于回弹法全国统一测强曲线和山东省测强曲线在青岛地区使用时误差较大的事实,按照JGJ/T 23-2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中的要求,采用青岛常用的混凝土原材料制
在水电工程施工中,混凝土强度无损检测常采用回弹法,针对具体的工程及混凝土所在部位环境特点,建立专用测强曲线进行检测评定。针对金沙江溪洛渡水电站溪洛渡沟沟水处理工程排水洞衬砌混凝土
与单一预测方法相比,组合预测可以提高模型的拟合精度和预测能力.按照上述思路,将超声回弹综合法三参数幂函数测强曲线、五参数幂函数测强曲线及基于Shepard插值模型的测强曲线加权组
提出一种建立现场回弹法测强曲线的方法,此方法将制定通用(或专用)曲线的大量实验室数据所提供的共性信息和现场钻芯及同条件试块所得到的个性信息有效地融合,利用极大似然原理得到现场回弹
工程上迫切需要在现场数据较少的情况下,建立高精度和高可靠度的现场测强曲线(经验公式)。本文利用位置参数法,提出了一种回弹法现场测强曲线(经验公式)。此曲线(经验公式)仍运用原有的
针对JGJ/T23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》制定的全国统一测强曲线在沪蓉西高速公路机制砂混凝土应用中误差偏大的问题,研究了中低标号机制砂混凝土(C20、C25
由于回弹法国家统一测强曲线在嘉峪关地区使用误差较大,有必要制定适合本地区特点的地区测强曲线。采用本地区常用的原材料制作混凝土试块,按照《回弹法检测混凝土技术规程》的要求进行回弹、
针对密度等级和LC30~LC50强度等级的粉煤灰轻集料混凝土,进行了系统的回弹法测强曲线的研究。试验结果表明:JG J/T 23-2001《回弹法检测混凝土抗压
针对密度等级和LC15~LC50强度等级的轻集料混凝土,进行了系统的回弹法测强曲线的研究。试验结果表明:JGJ/T23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规
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& 熊& 芳& 卜& 勇& 邵海东
(宁夏建筑科学研究院有限公司,宁夏银川750021)
&&& 【摘要】针对宁夏地区常用原材料及生产成型工艺,经过试验研究及分析,制定了符合宁夏地区泵送混凝土回弹测强曲线,通过与国家行业标准的比对及实际工程验证,证明制定的宁夏地区泵送曲线精度优于国家行业规程《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T23&2011)的测强曲线。
&&& 【关键词】:;地方测强曲线
&&& 【中图分类号】Tu411.6&&& 【文献标识码】A&&& 【文章编号】11)09&0025一03
&&& 随着经济建设的迅速发展和预拌混凝土技术的不断提高,近几年,在宁夏地区的使用情况呈飞跃式的增长。国家行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(.IGJ/T23&2001)自2001年实施至今已近10年,在实际检测泵送混凝土强度中发现误差较
大。为了提高检测精度,减少误差,2007年12月宁夏建筑科学研究院会同石嘴山、吴忠、固原等地区质量监督部门及区内6家预拌混凝土公司组成了回弹法检测泵送混凝土抗压强度宁夏地区测强曲线课题组。经过三年半的试验分析研究,完成了课题拟定的研究任务,并依据研究成果编制了宁夏地区回弹法检测抗压强度技术规程。
1& 试验过程
&&& 为了建立强度换算值l厂:。、回弹值Rm、碳化深度d。之间的关系曲线,研究采用如下的试验过程与方法。
1.1原材料的确定
&&& 从全区选择了6家有代表性的预拌混凝土搅拌站,按JGJ55&2000《普通混凝土配合比设计规程》中配合比设计要求,采用宁夏地区常用原材料及生产工艺制作试件:①水泥为P.042.5,区内品牌;②细骨料为中砂,粗骨料为粒径5~25nllTl碎石:③掺合料为I、II级粉煤灰;④外加剂为泵送剂:⑤混凝土坍落度控制要符合《预拌混凝土》(3B/T14902规定。
1.2 试验方案
&&& 1)试件的成型、规格及养护
&&& 根据最佳配合比原则,设计5个强度等级的配合比(C15、C20、C130、C40、C5 0);抗压强度试块一律采用150mm x 150mm x 150mm标准试模;混凝土试块的龄期控制在:14天、28天、90天、180天、360天、360天以上6个龄期。每个等级、每龄期3组,每种强度等级浇筑400mm~500mmx 500mm试件1个,试件用模板一律采用竹胶板,试件所用脱模剂为中性。试块成型时采用振动台振捣,每块试块单独编号,标养24小时后拆模拿出养护室放置,在户外通风处成&品&字形堆放,坚持给试块和试件浇水7天后放置至试压。应预先搭制养护棚,避免试块暴晒或雨淋。
&&& 2)试块测试
&&& 试验均采用山东乐陵产ZC3一A型回弹仪(标准能量为2.207J)及碳化深度测量仪;回弹仪的检定在宁夏建科院统一进行。
&&& 试压时,将到达龄期的试块表面擦干净,以试块与试模侧板相接触的两个表面置于压力机上下两承压板之间,在保持30~80kN的压力下,用符合标准状态的回弹仪按规定的操作程序,在试块两个相对侧面上均匀分布8个点进行弹击,然后按有关标准规定方法将试块加荷直至破坏,记录试块的破坏荷载E(kN)。
&&& 3)试块回弹值测试和试压完毕后,在弹击面上凿出直径约15mm的孔洞,清除孔洞中的粉末和碎屑,用1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁处,当已碳化与未碳化界线清楚时,用碳化深度测量仪测量碳化深度,每个点测量3次,取其平均值。参加试验各单位均使用统一的表格记录数据。
2 曲线的研究与制定
&&& 1)至2011年5月共获取1370多组测试数据,其中最长龄期达&750天。按照行业规程.IGJ/T23的要求计算出每个试块的平均回弹值Rm和抗压强度f(MPa)。
&&& 2)测强曲线的回归计算与分析
&&& 对6家预拌混凝土站提供的测试回弹值R。,碳化深度dm,试块抗压强度f进行数据归类,用EXCEL进行数据储存,并建立数据库,采用最小二乘法原理,得到宁夏地区测强曲线回归方程式为:
&&& 经计算,该曲线的平均相对误差萨&12.4296,相对标准差(e。)=15.48~名,可见宁夏地区测强曲线满足行业规程JGJ/T23对地区测强曲线强度误差值的要求。
3& 宁夏地区泵送测强曲线与行业规程.JG,J,曲线比较
&&& 1)与行业规程曲线比较
&&& 因行业规程.JGJ/T23&2001是针对非制定的,与其比较时因混凝土材料本身的差异而不具可比性。现行业规程JGJ/T23已修订,其中给出了泵送曲线,在后期比较、验证工作中均与即将颁布的行业规程.JGJ/T23&201 1中的泵送线进行比较(见图1、图2)。
&&&& 从图1、图2可以看出,宁夏地区测强曲线与即将颁布的行业规程.IGJ/T23.20ll中的泵送曲线走向很相近。在护0时两曲线的交点在回弹值为40,在护2时两曲线的交点在回弹值为38,情况依次,在d=6时两曲线的交点在回弹值为33,由此可看
出,低于交点处的回弹值换算的混凝土强度宁夏地区泵送曲线略低于行业规程泵送曲线,高于交点处的回弹值换算的混凝土强度宁夏泵送曲线略高于行业规程泵送曲线,尤其是混凝土碳化深度较大时,宁夏地区泵送曲线计算强度高于行业规程JGJ/T23.20l 1中
的泵送曲线计算值较明显。
&&& 2)为了验证宁夏地区测强曲线的精度,分别对试件制作商品混凝土厂家预留的试件实体进行钻芯验证,芯样直径为&100,比较结果如表1所示。
&&& 由表1可见,采用宁夏地区地区曲线检测计算结果与实测混凝土芯样的强度更加吻合,检测精度提高。
4& 工程实例检测验证
&&& 银川市某工程(地上3层),吴忠市某工程(地下室及地上1~5层)进行回弹检测,混凝土设计强度等级为c30,共钻取芯样34个,其回弹换算强度与芯样强度误差比对结果如表2所示。
&&& 由表2的结果可看到,在宁夏地区使用地区泵送曲线的检测强度精度优于行业规程JGJ/T23&201l中泵送测强曲线。
&&& 1)宁夏地区测强曲线平均相对误差&=&12.42%;相对标准差e,=15.48%,符合行业规程对地区测强曲线平均相对误差6&&14%;相对标准差e&17%要求,适用于本地区使用。
&&& 2)由于曲线研制过程中各预拌混凝土站粗骨料均使用碎石,所以宁夏地区泵送曲线适用于宁夏地区的普通碎石泵送混凝土回弹测强。
&&& 参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/23&2001[S].
[2]由世岐,张大利,刘宏生,王元.制定辽宁地区泵送混凝土回弹测强曲线的试研究[A].土木工程结构检测鉴定与加固改造(上册)[c].
&&& 北京:中国建材工业出版社,2006.
[3]徐国孝,丁伟军,唐蕾,翟延波,程波,付兴权.浙江地区回弹法检测泵送混凝土抗压强度测强曲线研究[J1.混凝土,2007,(7).
&&&&&& ,第一品牌。敬请关注。
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关于回弹法检测混凝土抗压强度的论战
关于回弹法检测混凝土抗压强度的论战
网上看到关于回弹法检测混凝土抗压强度的论战,清华大学的廉慧珍教授和陕西省建筑科学研究院的文恒武魏超琪教授就回弹法检测混凝土抗压强度的可行性、科学性进行了讨论,对加深理解回弹法检测很有帮助,转帖如下:
质疑回弹法检测混凝土强度廉慧珍教授(清华大学土木水利学院)
摘要:材料的硬度和强度不是同一个概念。同一种匀质材料的硬度和强度之间有一定的相关性,而不同材料的硬度和强度之间不能建立相关的关系;同样水胶比的砂浆和混凝土是不同的材料,砂浆的硬度最多只可能与砂浆强度有一定的联系,而相同水胶比的砂浆强度和混凝土强度的关系却依浆骨比和砂率的不同而异;混凝土碳化层和该混凝土更是不同的材料,混凝土碳化层的硬度和内部混凝土的强度没有关系,再基于碳化层的硬度引进“折减系数”来推算混凝土的强度,在概念上是错误的。
关键词:回弹法,硬度和强度关系,碳化层,折减系数
1、 什么是硬度?
严格来说,应当称表面硬度。
回弹仪是用肖氏硬度(shore’s
hardness)原理检测材料表面硬度的仪器。在有关混凝土的网站论坛中,发现有些人在概念上把混凝土的硬度和强度混淆了,以为硬度大的材料强度也高,回弹值就代表强度。尽管对业内人士澄清这个问题不免是画蛇添足,简单复习一下相关知识还是有益的。
表面硬度是指材料抵抗外来机械作用力(如刻划、压入、研磨等)侵入的能力,硬度很难测定和准确地表示,常用方法有三类:静压法,如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等;划痕法,如莫氏硬度;回弹法,如肖氏硬度。&#9312;对金属材料,多用静压法,以钢球或金刚石钻头在固定荷载下经一定时间压入受检材料表面的深度或压痕大小做为硬度值。例如布氏(brinell)硬度hb、洛氏(rockwell)硬度hr、维氏(vecart)硬度hv,,其区别只是所用压头和标准荷载值的不同;&#9313;在地质学上多用莫氏硬度(mohs’scale
of hardness),因1822年莫斯(friedrich.
mohs)创立而得名。该法用10种标准矿物测定矿物的相对硬度,由小到大分为10级:滑石1,石膏2,方解石3,萤石4,鳞灰石5,正长石6,石英7,黄玉8,刚玉9,金刚石10。使用时作刻划比较得出相对硬度。例如某矿物能将方解石刻出划痕,而不能刻萤石,则其莫氏硬度为3~4,其他类推。莫氏硬度比较粗略,如虽滑石的硬度为1,金刚石为10,刚玉为9,但经显微硬度计测得的绝对硬度则金刚石的为滑石的4192倍,刚玉的为滑石的442倍;&#9314;肖氏硬度是一种回弹硬度,主要用于金属材料,方法是使一种特制的小锤或球从一定高度自由下落,冲击被测材料试样表面后,其回弹高度反映试样在冲击过程中产生的应变能(储存继而释放),用以确定材料的表面硬度。这种仪器比较小巧,适用于现场使用,精度不高,但是方便。检测混凝土强度的回弹法用的就是肖氏硬度的原理。检测的直接读数应当是混凝土的表面硬度。
强度是混凝土在外部荷载作用下抵抗破坏的能力。不同材料的硬度和强度并没有固定的关系。例如金属这种各向同性的弹性材料,硬度和强度相关性较好;木材的硬度很低,但标准含水量的木材顺纹抗压强度则可从20mpa变化到约100mpa。不同树种的强度差别大而硬度差别却较小。不同材料的硬度和强度的关系是不同的;一种材料的硬度和另一种材料的强度更是没有关系。混凝土强度是整体的表现,在整体观念上进行检测,而其表面硬度的检测则是在某些点上进行,其中的骨料和水泥浆体毕竟是两种不同硬度的材料,水泥浆体和混凝土由于粗骨料界面的影响,也是强度有区别的两种材料;水泥浆体的硬度和混凝土的强度是不能建立起关系的。我国使用回弹法已有近40年的历史。过去用于传统混凝土时,尽管回弹值离散性很大,而出现的问题尚未如今天这样突出。现在材料变了,还使用不变的方法,必然会造成一些突出的矛盾。例如凡是掺了粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度都不合格,某些质检站就增大碳化深度修正系数使其合格。这不禁使人想起
“说你是时,你就是,不是也是”的童谣。在此先来质疑一下,希望引起讨论。是否应当否定这种检测方法是次要的,重要的是希望概念清楚。
2、 混凝土是什么?
有个开发商在与混凝土搅拌站工作人员发生争执时训斥道:“你们有什么了不起的?不就是个和泥的吗!”这代表了人们对混凝土的认识,当前工程中出现的质量问题(尽管还不能叫做“事故”)都和这种认识有关。因此有必要在此重申一下对混凝土的认识。
混凝土是用最简单的工艺制作的最复杂体系。简单是必须的,否则不能成为最广泛使用的大宗建筑材料;但是复杂又是必然的;原因是&#9312;原材料来源广泛而多样,成分波动而不可能提纯,所形成的微结构在不同层次上的多相、非均质,依配合比而离散;&#9313;微结构的形成具有环境(温度、湿度)和时间的依赖性;&#9314;水泥水化形成的复杂凝胶,在目前技术水平下难以测定。因此这样复杂的体系具有微结构的不确知性和性能的不确定性,使混凝土表现出“混沌体系”(非线性体系)的特征,可以说具有“蝴蝶效应”──事物发展的结果对初始条件具有极为敏感的依赖性,初始条件极小的偏差将会引起结果的巨大差异。
按上所述的概念,现行技术规程的题目定为“回弹法用于检测混凝土的强度”[1]
,即使能用,也只能是对混凝土强度的“推断”,说是“检测”是否欠妥?退而言之,对于当代的混凝土是否连“推断”也值得怀疑?
“回弹法用于检测混凝土的强度”的根据是认为混凝土的抗压强度和混凝土的硬度具有相关性。但是对于混凝土这样复杂的多相非均质材料来说,回弹值和抗压强度之间没有唯一的关系;不只是不同强度等级的混凝土没有相同的硬度-抗压强度关系,而且相同强度等级的混凝土也没有相同的组成和微结构;即使给定的混凝土,也会因骨料和基体之间的硬度不同以及骨料在矿物学上的变化而有不同的回弹值。合理的方法是对每一种混凝土都标定其强度-硬度关系,“……当用回弹值估计现场混凝土的强度时,必须和标定时的实验步骤与环境条件相似”[2]。把定到规范中的回弹值-抗压强度关系表格或公式作为通用标准是欠妥当的。规程规定在检测时要避开粗骨料而压在砂浆上,充其量这样得到的回弹值也仅是砂浆的,最多只能反映砂浆硬度和砂浆强度的关系。因界面的存在,在相同水胶比下浆骨比或砂率不同会影响混凝土的强度,因此,尽管砂浆是混凝土的一部分,砂浆硬度和混凝土强度却并没有固定的关系。从根本上来说,对于传统混凝土,回弹值对抗压强度只能起大体“推断”的作用,定义成“检测”
实际上误导了对现场混凝土质量的评价,造成了有些人混淆了硬度和强度的概念。
混凝土碳化层和混凝土更加显然地是不同的材料,按前述“一种材料的硬度和另一种材料的强度没有关系”的原则,碳化层和混凝土总是两种材料吧?即使按不同碳化层厚度给出修正系数,仍然是把本来没有关系的两件事物硬拉在一起去对比。进一步说,材料表面硬度和材料的厚度有关系吗?材质相同的玻璃板和玻璃砖的表面硬度难道不同吗?同样材质的钢板和钢锭表面硬度应当也是一样的。按照碳化层厚度修正所测硬度推算出的混凝土强度是否荒唐?
混凝土中的Ca(OH)2和潮湿空气中的CO2反应生Ca(CO)3,称作碳酸盐化,简称碳化。碳化都从表面开始,逐渐向内部深入。碳化后的混凝土表面硬度会增大,也就是说碳化层是不同于水泥浆体、砂浆和混凝土的另一种材料。碳化层的硬度显然更不能用以推断混凝土的强度,于是规程中给出了按碳化层厚度取折减系数,以“修正”所测硬度推算出的混凝土强度。对于传统混凝土,强度高的在验收时(通常在28天)碳化深度不大,低强度等级的,因水泥强度过高,所配制的混凝土实际强度往往也超标。现今,掺入矿物掺和料,混凝土碳化后,酚酞试剂不显色的部分除了生成碳酸钙之外,还有未反应的矿物掺和料颗粒,则从整体来看,这时的混凝土及其碳化层和无掺和料时的混凝土及其碳化层又有了区别,尤其是在当前搅拌站的生产条件下,更增加了匀质性的问题[3]。对这样一种复杂体系,用简单的回弹法检测其强度有什么可靠性?
3.3掺粉煤灰的混凝土碳化为什么会加速?
讨论这个问题的目的是说明碳化对混凝土的影响主要并不是强度,因为只要在掺用粉煤灰后把混凝土水胶比降低到一定程度,28天抗压强度无疑是会满足设计要求的,而且由于现场浇筑混凝土温度的影响,掺粉煤灰的混凝土实际强度总是会比标准养护的相同掺粉煤灰的混凝土试件强度高,并与碳化无关。
传统上认为,在混凝土中掺入粉煤灰后碳化加速是因为粉煤灰稀释了水泥中的Ca(OH)2,那么,为什么掺用同样比例矿渣的混凝土碳化加速的程度会低得多呢?当然可能有人会认为是矿渣中含较多CaO之故。但是从矿相分析来看,矿渣中CaO主要为化合态,不会增加混凝土中Ca(OH)2的含量,掺入矿渣似乎也会稀释Ca(OH)2的浓度。传统认为碳化速率和环境中CO2度有关,混凝土中Ca(OH)2浓度减小时,相当于大气中CO2浓度相对增加。这是一种概念的转移:按照fick定律,一种物质在另一种物质中的扩散系数与其浓度有关,也就是说,CO2初始浓度影响其扩散速率,并不等于影响碳化的速率和深度。不管Ca(OH)2的浓度多少,在合适的湿度下,总是会和CO2碳化反应的。按照现行有关规范,混凝土碳化性能的试验方法是:将试件养护到28天,在CO2浓度为20%、温度20&#8451;、相对湿度60±5%的碳化箱中碳化28天。这种方法对实际工程毫无意义,因为在实际工程中不会养护到28天。也就是说,现场混凝土的碳化都不会从28天才开始,而是停止湿养护后,混凝土表面层相对湿度下降到70%以下时,碳化就会开始。对于纯硅酸盐水泥的混凝土,碳化深度随水灰比的增加而增加,“水灰比0.4的混凝土碳化深度是水灰比为0.6的一半,水灰比为0.5的混凝土在一般条件下暴露10年,碳化深度为5~10mm
[3]”;“水灰比为0.6的混凝土15年后碳化深度为15mm,而水灰比为0.45的混凝土,碳化深度为15mm时需要100年[4]”。也就是说,影响混凝土碳化性质的主要因素是混凝土的水灰比,水灰比是决定混凝土密实度的主要因素。而当掺用粉煤灰时,即使配制混凝土时能降低水胶比,使该混凝土28天强度保持与不掺粉煤灰时的一致,而其初期(例如3天、7天)强度还是低于不掺粉煤灰时的同龄期强度。从图1[5]可看出无论是掺粉煤灰还是磨细石英砂,浆体孔隙率均随掺和料的掺量而增大。其中对混凝土强度有影响的是100nm以上的孔,规律亦然。由于用汞压力测孔法试验,与混凝土相比的试样尺寸太小,试验结果中可能会忽略了一些孔,尤其是大一些的孔。对气体或离子来说,在100nm以下的孔中也能在浓度差的驱使下进行扩散。
在图2中,水化龄期应当是指在有水存在的情况下所经过的龄期,故可认为等同于湿养护的龄期。由图可见,在一定的水胶比下,湿养护龄期越短,粉煤灰掺量越大的试件孔隙率越大;不同粉煤灰掺量的试件之间孔隙率的差别随湿养护龄期的增长而缩小;不同粉煤灰掺量的试件之间孔隙率无差别的湿养护龄期与水胶比有关,如图2中水胶比为0.35时,该龄期约在28天,水胶比为0.3时,则该龄期约为22天。对于纯硅酸盐水泥来说,在这样低的水胶比下,湿养护2天足矣,而对于掺粉煤灰的混凝土,尽管掺粉煤灰的前提是必须降低水胶比,实际工程中混凝土湿养护龄期一般不会超过7天,大掺量粉煤灰混凝土实际的碳化深度也会因孔隙率较大而较大。碳化本身不会造成混凝土劣化,但是Ca(OH)2碳化后分子体积大约可收缩20%,如果先产生干燥收缩,随后再加上碳化收缩,可能在约束条件下产生开裂;更重要的是,钢筋在碱性环境下的稳定性会因碱度降低而受到破坏,引起锈蚀。对于混凝土的强度,则碳化前后并不会有太大差别,反而会因碳化而提高。对于保护层厚度很小、强度等级很低的混凝土,当无有效技术措施时,应当考虑的倒是大掺量粉煤灰混凝土早期孔隙率大而发生的碳化对可能引起钢筋锈蚀的影响,碳化后的混凝土不仅碱度下降,而且因碳化收缩,尤其是先产生干缩与继而碳化产生收缩的叠加,会使混凝土孔隙增多、增大造成表面开裂。因此,大可不必为按碳化层厚度的折减系数大小而担心混凝土的强度。
3.4工程上对碳化深度的检测和混凝土强度有关系吗?
由于混凝土材料的高度非匀质性,碳化前沿很难定量,如图3所示为一个40&40&160mm的砂浆试件在相对湿度为50%的大气常温环境中碳化后横断面的酚酞显色,可见碳化区形状极无规则,充分显示了这种材料的非匀质性。显然,在取平均值时,选取测点位置和数量都会极大地影响计算结果。因此,取有限数量的测点时,不同时间、不同人的量测结果有很大的差异。测点数量越多,差别越小,而在实际工程中一般都是在构件上钻眼,滴入酚酞试剂,然后用卡尺量测不显色部分的深度,取6个点的平均值,作为碳化深度。这样的结果的代表性显然值得怀疑。而且,酚酞试剂在碱性下呈紫红色,在酸性和中性下无色,其变色范围为
ph= 8~10。Ca(OH)2碳化后,ph值可下降到8.5。掺入粉煤灰后,Ca(OH)2减少,酚酞无色之处并不都是CaCO3
还包含未水化的水泥和粉煤灰,还可能会有受大气中其他酸性介质(如酸雨中的SO2、工业排放和汽车尾气中的NOx等)作用形成的其它盐;还可能有未碳化的Ca(OH)2核心;当然还有砂子和石子。因此,这个“碳化层”的硬度及厚度和混凝土的强度并没有关系,对于混凝土的强度来说是没有意义的。
4、用“回弹法检测混凝土强度”,对工程中的混凝土强度如何验收?
在水硅酸盐水泥混凝土问世之前,已经有古老的混凝土建筑和构筑物在世界上屹立了2000多年,例如至今仍供游人游览的古罗马万神殿,经历2000多年海浪冲刷至今仍完好无损、长数百米无一裂缝的那不勒斯海港,等等,尽管建造时没有硅酸盐水泥,使用的是以石灰和火山灰为胶凝材料的混凝土,却因“精心选择原材料,精心施工”[7]而有着如此优异的质量。实践证明,一般工程在实验室经过反复试配而优化的混凝土,到达现场验收合格,只要在现场不随意更动,而按合理的顺序浇筑,正确地振捣,并根据环境温度控制好入模和升温、降温速率,不要过早拆模,保证充分的湿养护,则混凝土的质量就不会有问题。因此过程的质量控制比“死后验尸”要重要得多。对于重要工程最好采用跟踪养护的技术进行监控和验收。因为现场混凝土构件的尺寸远大于实验室小试件的尺寸,现场混凝土构件依尺度大小和散热面积的不同,其内部的实际温度一般都不同程度地高于实验室内标准养护温度,则二者强度的发展也不同。跟踪养护即在混凝土内部一定部位(视需要控制性能的关键部位而定)埋设温度传感器,跟踪该所测温度调节试件养护池的水温。这样的试件强度可跟踪构件内混凝土实际强度。对于重大工程,可在现场预浇筑一个模拟实际构件尺寸的实体,预埋温度和应力传感器,并供结构运行期间钻芯监测其所需性能。如图4所示实例。高330m的北京国贸三期塔楼a工程在正式浇筑大体积混凝土底板以前,在工地现场预先浇筑了一个4.5m&4.5m&4.5m的足尺模型,以检验混凝土品质,观察结构内部温升、强度发展和应力分布情况,用于指导实际施工,取得很好效果[7]。
[1]jgj/t23-2001 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程
[2]n.jackson, 土木工程材料,卢璋、廉慧珍译,中国建筑工程出版社,1988年
[3] a.neville,
混凝土的性能,原文第3版1981年第一次印刷,李国泮,马国贞译,中国建筑工业出版社,1983年
[4]a.neville, properties of concrete, 4th & final
edition, pearson education limited, 1st published 1995, 6th
reprinted 2000。
[5] 阎培渝 张庆欢 含有活性或惰性掺和料的复合胶凝材料硬化浆体的微观结构特征 硅酸盐学报 34(12):
[6]v.m.maholtra, canmet investigations dealing with high-volume fly
ash concrete, 2006.6.
对“质疑‘回弹法检测混凝土抗压强度’”一文中几个问题的看法文恒武 魏超琪
(陕西省建筑科学研究院 西安 710082)
摘要:混凝土的抗压强度与其测区的回弹值(表面硬度)之间有一定的关系,该关系是以大量的实验数据为依据并考虑其他影响因素,通过回归分析而建立的混凝土回弹值与抗压强度之间的数学表达式。回弹法用于检测混凝土的抗压强度已在我国得到了广泛的应用,实践证明,采用回弹法推定的混凝土抗压强值,对于处理工程质量问题具有十分重要的意义。
关键词:混凝土回弹;表面硬度;抗压强度检测 。
Abstract: There are certain relationship between compressive
strength and surface hardness of& concrete.
Through the regressive analysis of experimental data and other
influencing factors considered, a relational expression between
rebound value and compressive strength of concrete can be
established.Therefoe it is a very simple and effective method to
estimate concrete compressive strength in situ, and has been used
in China commonly.
Key Words: concrete rebound value, surface hardness, compressive
strength test
本刊2007年第9期刊登了清华大学土木水利学院廉慧珍教授“质疑‘回弹法检测混凝土抗压强度’”一文,对“回弹法检测混凝土抗压强度”的方法提出了许多质疑,现就廉教授文中的一些观点和‘质疑’谈谈个人的看法,供同仁们讨论,以促进混凝土无损检测技术的健康发展。
一& 回弹法发展史的回顾
1945年瑞士史密特发明了回弹仪并获得专利,所以,世界上有些国家也把回弹仪称作“史密特锤”,它是借助于获得一定能量的弹击拉簧所连接的弹击锤冲击弹击杆,弹击锤连同弹击杆一同冲击混凝土表面后,弹击锤向后反弹,带动指针在回弹仪机壳的刻度尺上显示出回弹值。借助于回弹值,人们通过一定的经验公式计算,就可以获得被弹击的混凝土的抗压强度。上世纪60年代原天津建筑仪器厂开始生产标称能量为2.207J用于检测混凝土抗压强度的回弹仪,随后又相继开发出了用于检测粘土砖、砌体砂浆抗压强度和高强混凝土抗压强度的专用回弹仪。2002年日本龟昌精机株式会社在天津投资成立贵昌精密机械(天津)有限公司主要生产回弹仪,山东乐陵回弹仪厂年产销各种规格型号的回弹仪近20000台,产品销往日本、新加坡、伊朗、香港、台湾等国家和地区,成为世界上最大的回弹仪生产厂家,浙江舟山博远科技开发有限公司等单位开发生产的数字式回弹仪,其技术水平已经处于国际领先。为了加强知识产权保护,我国与回弹仪有关的专利有10多个。
回弹法检测混凝土抗压强度的研究,上世纪六十年代由原国家建工部下达研究任务,陕西省建筑科学研究院会同中国建筑科学研究院、浙江省建筑科学研究院等有关单位进行了长期研究,其研究成果获1978年全国科学大会奖。在此基础上成立了以陕西省建筑科学研究院为主编单位的编制组,编制组会同全国建工、铁路、交通、水利等部门十多个单位参加,五十多个单位参与,分别对混凝土模板、水泥、外加剂、掺和料、配合比、养护条件、碳化等问题开展了专题研究。共取得实验数据近万个,通过建立不同的数学模型对实验数据进行处理分析,计算不同数学模型的误差,最终优选相对误差、相对标准差最小,相惯性最好的幂函数为基本数学模型,其相对误差≤±15%
,相对标准差 ≤18%,并用混凝土试块和芯样强度进行了验证。
1985年编制成中华人民共和国行业标准《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》JGJ23-1985。为了加强回弹规程的推广和应用,1986年建设部颁发了《回弹法规程管理实施细则》,并建立了回弹法全国管理组及各省市自治区管理小组,负责对回弹法检测人员培训考核发证,对回弹仪进行检定。为了规范回弹仪的生产,保证回弹仪的质量,国家城乡建设环境保护部1988年4月,颁发了回弹仪产品的国家标准《回弹仪》GB9138-88。
经过几年的使用,1992年建设部委托主编单位陕西省建筑科学研究院对《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》JGJ23-1985进行了补充、修订和完善,修订的主要内容是进一步研究碳化深度对检测结果的影响。试验研究结果表明:在不同的强度区间,碳化深度对强度的影响并不完全是按照幂函数规律变化的,因而对不同的强度区间进行了修正。为了与已颁布实施的《混凝土强度检验评定标准》
GBJ107-87衔接,修订后的规程把“评定”改为“检测”,更名为《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-1992。
众所周知,回弹仪作为混凝土强度检测的计量仪器,必须按时进行计量检定,才能保证检测的精度和准确性。为此,1993年国家技术监督局颁发了由陕西省建筑科学研究院编制的回弹仪计量检定规程《混凝土回弹仪》JJG817-93。规程对回弹仪的技术要求、检定方法、检定器械、检定周期、检定报告的格式进行了严格的规定。这就从根本上扭转了人们片面地认为,只要回弹仪的钢砧率定值达到80
2时,回弹仪就合格,就是标准状态的错误认识。回弹仪的钢砧率定值只是回弹仪的一个基本性能,是回弹仪处于标准状态的必要条件,而不是充分条件,只有回弹仪的指针摩擦力、拉簧刚度、冲击长度、起跳位置、脱钩位置等技术条件全部满足检定规程时,回弹仪才会处于标准状态,才能保证检测的准确性。
2000年主编单位对《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-1992又进行了补充、修订。针对泵送混凝土的回弹法检测强度误差较大问题,修订中增加了泵送混凝土检测强度的修正值即附录B,2001年由建设部颁布实施。
我国幅员广大,地域辽阔,各地的气候、砂石、水泥、外加剂、掺和料等混凝土原材料及施工技术都有很大的差别,为了提高检测精度,《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-.2规定:有条件的地区和部门,应制定本地区的测强曲线或专用测强曲线,经上级主管部门组织审定和批准后实施。各检测单位应按照专用测强曲线、地区测强曲线、全国统一测强曲线顺序选用测强曲线。
随着建筑技术的快速发展,泵送混凝土在我国得到了广泛的使用,泵送混凝土的特点是:流动性好、塌落度大,浆体含量高、砂率大,粗集料少、粒径小,一般均添加泵送剂和矿物掺和料,早期强度高。因此,全国许多地方相继编制了泵送混凝土地方测强曲线和专用测强曲线,从而提高了检测精度。
几十年来,经过广大检测工作者的不懈努力,《回弹法》这种适合我国国情的检测混凝土抗压强度的方法,已成为我国混凝土工程现场原位检测应用最广泛、最方便的检测方法;回弹仪已成为我国工程建设中的质量控制、质量监督、质量检测过程中必不可少的检测仪器,对提高我国工程质量无损检测水平、保证工程质量发挥了重要作用,我国已成为世界上回弹仪最大的生产国和使用国。
二& 对“质疑”中几个问题的商榷
廉教授在文中写道:“发现有些人在概念上把混凝土的硬度和强度混淆了,以为硬度大的材料强度也高,回弹值就代表强度”。其实,在从事回弹法检测的人员中,大家的确认为混凝土的硬度和强度不是一个概念,混凝土的回弹值并不代表混凝土的强度,但混凝土的回弹值和强度是有一定的关系,回弹值越大其混凝土抗压强度越高。
廉教授认为:“混凝土的强度是整体的表现,在整体观念上进行检测,而其表面硬度的检测则是在某点上进行,其中的骨料和水泥浆体毕竟是两种不同硬度的材料,水泥浆体的硬度和混凝土的强度是不能建立起关系的”。笔者认为廉教授的看法是片面的。1824年阿斯普丁(J.Aspdin)发明了波特兰水泥后,水泥与混凝土的生产技术得到了迅速的发展。一百多年来,人们从微观、亚微观和宏观方面对混凝土内部结构和性能之间的关系进行了全面、系统的研究。尽管混凝土是一种非均质、各相共存的复杂体系,但是,混凝土的宏观强度理论是把混凝土当作宏观均质且各向同性的材料来研究的。回弹法是研究混凝土的表面回弹值与混凝土强度之间的关系的,它研究的对象就是混凝土,而不是混凝土中的砂浆。况且《回弹规范》中规定在每个测区选择有效的16个测点,计算时去掉3个大的和3个小值剩余10计算平均值,已经考虑了石子和气孔对回弹值的影响。当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时,还可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。那么,混凝土的回弹值和混凝土的强度之间到底有没有关系呢?几十年来,全国各地的许多专家和学者针对不同地区、不同的原材料、不同的配合比、不同的气候养护条件、不同的生产工艺条件下混凝土回弹值与强度之间的关系进行了系统的研究,利用数理统计的基本方法得出的关系式有:幂函数关系式、指数关系式、抛物线式、直线式等,分别用混凝土试块或混凝土构件的芯样进行了实验验证和误差分析;制定的地区和专用测强曲线有:泵送混凝土测强曲线、高强混凝土测强曲线、特细砂混凝土测强曲线、山砂混凝土测强曲线、管桩混凝土测强曲线、离心混凝土管测强曲线、水工混凝土测强曲线、港口工程、公路路面工程测强曲线等等。难道能说混凝土的回弹值与强度之间没有关系吗?
廉教授在文中写道:“规范的题目定为‘回弹法用于检测混凝土的强度’,即使能用,也只能是对混凝土强度的‘推断’,说是‘检测’是否欠妥?”回弹法能不能称为检测混凝土抗压强度呢?请看我国目前的相关标准是怎用定义的,《建筑结构检测技术标准》GB/T50344、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB20204、《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107(替代GBJ107-87,征求意见稿)等许多相关的标准规范都把“回弹法”一类的用于现场检测混凝土抗压强度的方法叫做“检测”。笔者最近查阅了1979年版上海辞书出版社出版的《辞海》,没有查到“检测”一词,与之相近的词有“检验”,其意为:用工具、仪器或其他方法对被检物体进行检查、测量看其是否合乎规格的过程。商务印书馆2005年版的《现代汉语词典》把“检测”定义为:(1)检验测定,(2)检查验看。其实,在业内
这已是一个大家常用的词,人人都知其意。另外,不知道廉教授看过《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23没有,该规范是根据各测区的回弹值换算出测区的混凝土强值,再根据测区混凝土强度的换算值来推定混凝土构件的抗压强度值的,在附录F检测报告的格式中也表达得十分清楚,回弹法检测的结果是现龄期混凝土抗压强度的推定值。不知廉教授把规范中的“推定”叫做“推断”,这样一字之改有何意义?
廉教授在文中对混凝土的碳化及碳化对混凝土强度的影响讲得很多,混凝土表面的碳化对回弹法检测的影响是不容置疑的,尽管碳化会提高混凝土的抗压强度,但碳化对混凝土表面硬度的影响更大。众所周知,在回弹法检测中,碳化深度对检测结果有一定的影响,有时也会引起争议和纠纷,这其中的主要原因是用于测量碳化深度的方法有缺陷的缘故。目前用于测量混凝土碳化深度的方法是“酚酞法”,这是一个间接的测试混凝土碳化深度的方法,“酚酞法”测量的是混凝土的碱度,并不是碳化深度,而我们却把它当作混凝土的碳化深度(酚酞遇见碱变红),通常情况下,是没有问题的。但在实际的工程项目中,由于酸性脱模剂的使用、气候环境的影响、养护不当及外加剂和掺和料的大量加入等原因都可能会使混凝土表面“碱度”降低而出现“假性碳化”和“异常碳化”的现象,这正是回弹法要研究和解决的技术难点,现在有些单位正在尝试检测过程用砂轮机打磨掉碳化层的方法,以减少因碳化对检测结果的影响。
廉教授在文中写道:“例如凡是掺了粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度都不合格,某些质检站就增大碳化深度修正系数使其合格。这不禁使人想起‘说你是,你就是,不是也是’的童谣”。请问廉教授用“凡是”这么绝对的语言有何根据?根据我们每年检测的几百个工程项目大多是掺粉煤灰的混凝土,其结果并没有出现像廉教授所说的“凡是掺了粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度多不合格”的情况。况且《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107(征求意见稿替代GBJ107-87)的基本规定:混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。回弹法检测的是现龄期的混凝土的抗压强度,其结果是作为处理混凝土质量问题的一个依据,而不是评定混凝土强度的。《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23总则中明确规定:当对结构的混凝土强度有检测要求时,可按本规程进行检测,检测结果可作为处理混凝土质量问题的一个依据,《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB20204和《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107(征求意见稿)也是规定其检测结果可作为处理混凝土质量问题的一个依据。
廉教授所讲的更改碳化修正系数,出具假报告的情况,确实存在,任何时候也都有可能发生,这和回弹法检测是没有关系的,其实你在压混凝土试块的时候也可以更改数据,更能使‘说你是,你就是,不是也是’,况且不留任何后患,因为试块已经压碎了,无法复原,谁也无法查实。篡改实验数据是个人的职业道德和检测单位的管理水平问题,不是一个技术问题和学术问题,廉教授把它归结为回弹法检测的缘由是没有道理的。
廉教授提出的“‘不用回弹法检测混凝土强度’对工程中的混凝土如何验收?”的问题。我国现行的标准、规范规定得非常具体、清楚,只要严格按照规范和标准去做,混凝土的质量是能得到保证的。那么在什么情况下需要对混凝土进行检测呢?
《建筑结构检测技术标准》GB/T50344规定:在下列四种情况下,应该进行建筑结构工程质量的检测,1.涉及结构安全的试块、试件以及有关材料检验数量不足:2.对施工质量的抽样检测结果达不到设计要求:3.对施工质量有怀疑或争议,需要通过检测进一步分析结构的可靠性:4.发生工程事故,需要通过检测分析事故的原因及对结构可靠性的影响。有些地方的建设行政主管部门,针对当地的施工和管理水平相继出台了一些地方规定,例如,有的规定对结构的主要构件抽取一定比例进行原位检测。这些规定无疑都是符合我国国情的,对提高工程质量是非常必要的。如果廉教授把我国目前这种质量监管体系称为“死后验尸”的话,那么我认为这种“死后验尸”是非常必要的,当你搞不清楚其死因时,就必须“死后验尸”,这有什么不可以呢?
廉教授提出了“根据环境温度控制好入模温度和升温、降温速率”,“对重要工程采用跟踪养护的技术,在混凝土内部预埋温度和应力传感器”的方法。控制混凝土入模温度,在大体积混凝土和极端的冬季、炎热的夏季是很有必要的,但对于一般混凝土工程有必要花费很大的代价控制入模温度吗?在混凝土中预埋温度传感器和降温水管,这是控制混凝土升温、降温速率,减少温差,防止温度应力引起的混凝土裂缝而常用的办法。那么,对于一般混凝土结构要控制它的升温、降温速率那是劳民伤财,得不偿失,况且有些工程根本无法做到,也没有必要这么去做;在大体积混凝土中预埋温度传感器,用以监测混凝土内部温度的变化规律,从而确定冷却水管的进水量和进、出水口水的温差及养护制度,进而达到控制、减少混凝土裂缝的目的。十几年来我院已先后进行了100
个工程大体积混凝土内部温度的监测,并研制出可以同时监测100多个点的大体积混凝土无线温度监测系统。在混凝土内部预埋应力传感器,不知其目的是什么?它能保证混凝土的抗压强度吗?应力传感器埋入混凝土中,在混凝土的浇筑阶段,由于重力的作用,它显示的是混凝土在该点之上的压应力,随着混凝土的不断凝结硬化,其压应力逐步消失,能够测到的仅仅是由于温度场而产生的温度应力。廉教授提出的这些办法仅是大体积混凝土测温,控制温度裂缝而已,与混凝土的强度检测毫无关系,更谈不到与回弹法有什么关系。&&&&
作为一本用于混凝土抗压强度原位检测的推荐性方法标准,《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23以其使用方便等特点,在我国工程质量控制、工程质量检测中已应用了20多年,它和其它标准规范一样,都有它的适应范围和使用条件,都需要继续不断的提高和完善。作为回弹法规程的编制组成员欢迎同仁们就回弹法的一些技术问题进行讨论,欢迎就回弹法检测中的经验教训进行交流,以利于提高我国混凝土强度检测的技术水平。
由于本人工作经验和水平有限,对廉教授的一些观点和见解谈了点自己的拙见,不一定正确,请同仁们多加批评指正。
1.《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2001
2.《建筑结构检测技术标准》GB/T
3.《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB
4.《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107 (替代GBJ107-87,征求意见稿)
5.《混凝土学》& 重庆建筑工程学院编著
6.第八届全国建设工程无损检测技术学术会议《论文集》2004年桂林
7.第九届全国建设工程无损检测技术学术会议《论文集》2006年宜昌
8.《混凝土回弹仪》JJG817-93
9.《材料力学性能》石德珂编著 西安交通大学出版社
10.陕西省工程建设标准《回弹法检测泵送混凝土抗压强度技术规程》DBJ/T61-46-2007
11.《混凝土无损检测技术手册》 吴新璇主编 中国建筑工业出版社
12.《辞海》上海辞书出版社 1979年
13.《现代汉语词典》商务印书馆 2005年第五版&
作者简介:文恒武(1958- )男,高级工程师。
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