包头地区超声回弹综合法测强曲线的建立
时间：2020-12-13 08:05:52 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(内蒙古科技大学 建筑与土木工程学院，内蒙古 包头 014010)
摘 要：
文章利用超声回弹综合法对混凝土构件的强度进行了检测试验，建立了包头地区的超声回弹综合法测强曲线方程，并且和全国的基准曲线方程相比较，验证由试验得到曲线方程在包头地区有很好的实用性和适用性。
关键词：
超声回弹综合法；
混凝土强度；
回归方程；
拟合检验
中图分类号：
TU528；
TU502(226) 文献标识码：
A 文章编号：
1007—6921(2009)19—0070—01
根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的全国基准曲线方程(f=0.0038V1.23·R1.95<卵石>、f=0.0080V1.72·R1.57<碎石>)只适用于较短龄期的混凝土强度的检测，对于较长龄期的混凝土构件的强度检测的基准曲线方程没有给定，而且由于混凝土中原材料和当地气候条件的巨大差异性，全国基准曲线方程在包头地区的实用性和适用性不高，鉴于此，有必要通过一定批量包头地区常见龄期的不同种类(指混凝土试块中的粗骨料、水泥品种、配合比、混凝土强度等级等诸方面不同)普通混凝土标准试块，采用回弹——超声综合法建立起包头地区精度较高的混凝土回弹——超声综合法基准测强曲线，为实际工程的混凝土现有强度评定提供简单易行的无损测试方法和计算方法，供有关检测人员参考使用。
1 试验基本配置
1.1 试验装置和设备
试验应用超声法检测混凝土强度所用混凝土超声波检测仪，是由北京无线仪器三厂生产的JC-2型超声波检测仪。回弹法检测混凝土强度使用的回弹仪，是由山东乐陵市回弹仪器厂生产的，它的型号是MC(225)型。回弹法测定混凝土强度时，稳固试块和测试混凝土试块抗压强度的压力试验机，是由中国长春试验机厂生产的，其型号为TE-20。
1.2 试验采用的原材料、标准试块的配合比
1.2.1 试验采用的原材料。①粗集料：碎石:寸半子(20～40mm)、寸子(16～31.5mm)和瓜子片(5～16mm)；
选用大青山变质岩破碎的碎石；
级配良好；
卵石：5～40mm各级配的卵石。级配良好。②细集料：主要选用级配良好的昆河河砂，其中以中砂为主。③水泥：采用的是内蒙古地区生产的蒙西水泥，425#普通硅酸盐水泥用于配制C20、C25和C30混凝土，525#普通硅酸盐水泥用于配制C35、C40、C45的混凝土。④水：采用自来水。1.2.2 试验采用的标准试块的配合比和塌落度(参照标准规程)。
1.2.3 试块的制作和养护。在对原材料(水泥、砂子、石子及水)进行了必要的技术指标测定后，最后选定C20、C25、C30、C35、C40、C45 6种强度等级的混凝土，制作成边长为150mm的正立方体标准抗压试块。混凝土采用机械搅拌和在振动台上振捣成型，试块采用标准养护，测试龄期分别为7d、14d、28d、56d、90d、180d、365d各类型的混凝土试块要求外观质量良好，棱角完整，表面无明显的缺陷。
2 回归方程的建立
2.1 包头地区的气候条件
包头地区属半干旱中温带大陆性季风气候。年均气温6.4℃，最低气温－31.4℃，最高气温38.4℃， 年平均降雨量300mm。包头地区冬季寒冷，夏季炎热，全年温差较大，空气干燥，湿度较低，污染较重，空气首要污染物是悬浮颗粒物。年平均湿度不足35%。
2.2 碳化深度对回归方程的影响
混凝土碳化是指：环境中的CO2和水与混凝土内水泥石中的Ca(OH)2反应生成碳酸钙和水，使混凝土碱性降低的过程。包头地区为重工业地区，污染情况比较严重，CO2的浓度比较高。但是由于包头地区常年干燥少雨雪，包头地区的空气的平均湿度不足35%，混凝土构件在与空气的接触中，由于缺乏必要的湿度，即使CO2浓度偏高，混凝土的碳化过程也相当的缓慢。试验中混凝土试块的碳化深度很小，为了减少非确定量的个数，提高主要影响因素的相关精度，重点突出主要影响因素的相关关系，因此本试验中忽略了碳化深度这个次要因素对回归方程的影响。
2.3 回归方程中回归模式的选择
为了寻找V、 R、 f这些非确定量之间的某种内在联系，按照《规程》附录一中的方法，采用幂函数型曲线，进行多元回归分析和误差分析。曲线方程为：
f=A VB RC
式中：f—混凝土试块的强度；
V—声速值；
R—回弹值；
A、B、C—待定系数。
2.4 利用最小二乘法归纳出的适用公式
f=1.8589 V0.390·R0.558(卵石)
f=0.3964V0.502·R1.054(碎石)
3 回归方程的检验
3.1 试块拟合检验
为了更好的检验实验所得出的回归方程的适用性和真实度，文章对得到的试验回归方程进行了拟和性的检验。采用没有参与回归分析的试块进行复核试验，按照超声回弹综合法的试验操作规程，对六个强度等级的六组混凝土试块进行了超声速度值和回弹值以及真实的混凝土强度的测试。利用得到的回归方程计算出预报值，再和混凝土的强度的实测值进行比较，得出拟和性的程度。
测试数据显示，粗骨料为卵石的回归曲线方程的拟合试验的平均误差为6.3%，粗骨料为碎石的回归曲线方程的拟合试验的平均误差为5.1%。由以上数据可知，无论是卵石还是碎石，由回归方程计算出预报值和混凝土的强度的实测值之间的相对偏差较小，可以作为实际工程中进行应用。
3.2 实践工程拟合检验
为了更好地检验回归所得到的超声回弹综合法测强曲线方程在包头地区的适用性和实用性，特地进行了工程现场混凝土构件强度的检测试验。“包头市唐宋国际展览中心”工程是高层框架剪力墙结构，为主楼10层，副楼7层。对要求测定的混凝土构件进行了超声和回弹检测，采用钻芯取样测定混凝土强度。(钻芯取样显示1～10组混凝土的粗骨料为碎石，11～20组混凝土的粗骨料为卵石)得到的数据显示：粗骨料为卵石的回归曲线方程的拟合试验的平均误差为6.4%，粗骨料为碎石的回归曲线方程的拟合试验的平均误差为4.6%。
由试验得到的超声回弹综合法测强曲线方程在包头地区有很好的实用性和适用性，精度相对较高。
3.3 试验回归曲线方程与全国基准方程的比较
为了进一步验证所得到的回归方程在包头地区的适用度，试验组还是采用没有参与回归分析的试块进行比较试验(为了方便起见，选用上面拟核试验的数据，这不会影响比较的真实性)，按照超声回弹综合法的试验操作规程，对6个强度等级的6组混凝土试块进行了超声速度值和回弹值以及真实的混凝土强度的测试。利用得到的回归方程计算出预报值，再利用全国基准曲线方程计算出预报值，和混凝土的强度的实测值进行比较。实验数据显示：粗骨料为卵石的回归曲线方程的预报值的平均误差为9.1%，全国基准方程的预报值的平均误差为32.2%；
粗骨料为碎石的回归曲线方程的预报值的平均误差为4.1%，全国基准方程的预报值的平均误差为8.4%。
由上面的数据可以得到：利用得到的回归方程计算出预报值与混凝土的强度的实测值之间的偏差较小，利用全国基准曲线方程计算出预报值与混凝土的强度的实测值之间的偏差较大，这就说明，文章所得到的回归方程更加的适用于包头地区使用，精度更高，可以运用于实际工程中使用。
