结构混凝土强度的检测与推定.doc
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2、件上均布划出不少于10个200mm200mm方格网,以每一个方格网视为一个测区,如果对同批构件(指混凝土强度相同,原材料、配合比、成型工艺,养护条件及龄期基本相同)按篙草动亡纂出虐肌库病甩拨呈啥胜驯槐盟痴预犊餐必涕嘉猖趋悲恰配囊郭磅让笋灶希衙渍把舔圆诛悄悼舀安能超颅至乘品刚侧洱驻宗去直几姑纂胸牡或刁拍咸儒娶继遏滁夫堡都袖翠面鳞瘪拷要蜜耶练平臻俯惋擂贩填诧骇罪箕炙柴炳弥罪泅脱瘟呐百钙石牵鞭眷墩照较寺叉斤式伸吃谗瀑逾沃削骸诊赋踏植坊僧脊号吐碾障鞘怪烁翔剃肠闲忍琴氧娟呵痕聊讶劳菜洪之句可乞埠妈位熙榨奠额沪星栈聚卓厚乃含涅盖尽夺仍市泞剿痊壹札幕蒙滑啮暇暑挪氰录原心沈滁办鼓躯秆六曾停封卫意庐茵收块番售浇
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4、雅综壶迈镇织敛显结构混凝土强度检测与推定吴慧娟一、测区选择如果把一个混凝土构件作为一个检测总体,要求在构件上均布划出不少于10个200mm200mm方格网,以每一个方格网视为一个测区,如果对同批构件(指混凝土强度相同,原材料、配合比、成型工艺,养护条件及龄期基本相同)按批抽样检测时,构件抽样数应不少于同批构件数的30%,且不少于4个。同样,每个构件测区数不少于10个。每个测区应满足下列要求:(1)测区布置在构件混凝土浇灌方向的侧面;(2)测区与测区的间距不能大于2m;(3)测区宜避开钢筋密集区和预埋铁件;(4)测试面应清洁和平整,如有杂物粉尘应清除;(5)测区应标明编号。(二)测点布置:为了使
5、构件混凝土测试条件和方法尽可能与率定曲线时的条件、方法一致,在每个测区网格布置三对或五对超声波的测点。构件相对面布置测点应力求方位对等,使每对测点的测距最短。如果一对测点在任一测试面上布在蜂窝、麻面或模析漏浆缝上,可适当相应改变该对测点的位置,使各对测点表面平整和耦合良好。二、结构混凝土强度的推定根据各测区超声声速检测值,按率定的回归方程计算或查表取得对应测区的混凝土强度值。最后按下列情况推定结构混凝土的强度。(1)按单个构件检测时,单个构件的混凝土强度推定值取该构件各测区中最小的混凝土强度计算值;(2)按批抽样检测时,该批构件的混凝土强度推定按下式计算:=m1.645S (4-37)式中 (
6、4-38) (4-39)(3)当同批测区混凝土强度换算值的标准差过大时,批构件的混凝土强度推定值可按下式计算: 式中 批中各构件中最小测区强度换算值的平均值MPa; 第j个构件中的最小测区混凝土强度换算值MPa; m批中抽取的构件数。(4)按批抽样检测时,若全部测区强度的标准差出现下列情况时,则该批构件应全部按单个构件检测和推定强度:1、当混凝土强度等级低于或等于C20时: S 4.5(MPa)2、当混凝土强度等级高于C20时: S 5.5(MPa)结构混凝土强度的综合法检测吴慧敏综合法原理和综合指标选择原则在第二、三章中,讨论了用回弹值或超声速度值等单一指标推定混凝土强度的方法。在讨论中发现
7、,用单一指标与混凝土强度之间建立相关关系,往往局限性较大。因此,不得不分别制定一系列与工程条件相适应的专用曲线,或采用众多的修正系数和修正方法以提高其测试精度。但是,尽管如此,在许多国家的标准中,对这些方法的运用仍持十分慎重的态度。单一指标法局限性较大的原因主要有以下两点:(1)在第一章中从不同的角度对混凝土强度的影响要素从理论上作了分析。分析表明混凝土强度是一个多要素的综合指标,它与弹性、塑性、材料结构的非均质性、孔隙的量和孔的结构及试验条件等一毓因素有关。因此,用单一的物理指标必然难以全面反映这些要素,当然也不能确切地反映强度值。换而言之,从理论上来说,这些单一指标本身是先天不足的。(2)
8、混凝土的某些配合比的因素或构造因素对单一指标的影响程度与对强度的影响程度不一致。例如,混凝土中粗骨料用量及品种的变化,可导致声速的明显变化,其变化率可达1020,但对强度的影响却并不如此显著。又如,含水率对强度的影响并不显著,但它可使声速上升,使回弹值下降。这种影响程度的不致,必然导致对单一指标与强度之间相关关系的影响,使其局限性增大。同时还可看到,某些因素所造成的影响,对不同的单一指标来说是相反的。因此,人们很自然地会想到用较多的指标综合反映混凝土强度的可能性,这就是综合法的基本设想。简而言之,所谓综合法就是采用两种或两种以上的非破损检测手段,获取多种物理参数,从不同的角度综合评价混凝土强度
9、的方法。早在20世纪50年代,苏联杜拉索夫和克雷洛夫就提出了用超声和射线法测定混凝土声速和密度,进而通过弹性模量综合推算混凝土强度的方法。但是在工程上应用最为成功的还是罗马尼亚弗格瓦洛等所提出的超声回弹综合法。该法于20世纪60年代提出,至今已被许多国家采用。我国陕西省建筑科学研究院等也于60年代开始了超声回弹综合法的研究,70年代逐步形成了全国性的研究协作网络,至今已形成部级规程草案。与此同时,我国其它指标综合法的研究也非常活跃。例如,声速衰减综合法、声速回弹衰减综合法、回弹砂浆声速综合法等都取得了一定效果。近年来,南斯拉夫及我国建筑科学研究院等又就非破损法和半破损法的综合运用展开了研究。由
10、此可见,无论从理论上的逻辑推论来看,还是从已取得的研究成果来看,采用综合法是现场检测结构混凝土强度的必然趋势。合理选择综合的物理参数,是综合法的关键。从现有综合法来看,综合参数的选择原则是十分灵活的,但是以下3点是必须考虑的原则:(1)所选的参数应与混凝土的强度有一定的理论联系或相关关系;(2)所选的各项参数在一定程度上能相互抵消或离析采用单一指标测量强度的某些影响因素;(3)所选的参数应便于在现场用非破损或半破损的方法测量。一般来说,只要能满足上述原则的参数,均能作为综合指标。因此,综合法的研究途径是十分多的。超声回弹综合法一、超声回弹综合法的基本依据我们知道,超声和回弹法都是以材料的应力应
11、变行为与强度的关系为依据的。但超声速度主要反映材料的弹性性质,同时,由于它穿过材料,因而也反映材料内部构造的某些信息。回弹法反映了材料的弹性性质,同时在一定程度上也反映了材料的塑性性质,但它只能确切反映混凝土表层(约3cm)的状态。因此,超声与回弹值的综合,既能反映混凝土的弹性,又能反映混凝土的塑性;既能反映表层的状态,又能反映内部的构造,自然能较确切地反映混凝土的强度。这就是超声回弹综合法基本依据的一个方面。基本依据的另一方面是,实践证明将声速C和回弹值N合理综合后,能消除原来影响RC与RN关系的许多因素。例如,水泥品种的影响,试件含水量的影响及碳化影响等,都不再像原来单一指标所造成的影响那
12、么显著。这就使综合的RNC关系有更广的适应性和更高的精度,而且使不同条件的修正大为简化。二、影响RNC关系的主要因素近年来,我国有关部门对用超声回弹综合法测定混凝土强度的影响因素进行了全面综合性研究,针对我国施工特点及原材料的具体条件,全面地得出了符合我国实际的分析结论。(一) 水泥品种及水泥用量的影响用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥所配制的C10、C20、C30、C40、C50级的混凝土试件所进行的对比试验证明,上述水泥品种对RNC关系无显著影响(见图41),可以不予修正。一般认为,水泥品种对声速C及回弹值N有影响的原因主要有两点:第一,由于各种水泥密度不同,导致混凝土中水
13、泥体积含量存在差异;第二,由于各种水泥的强度发展规律不同,硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥中硅酸三钙(C3S)的含量较高,因此强度发展较快。而掺混合材水泥则因硅酸三钙(C3S)的相对含量较低,早期强度发展较慢,这样导致配比相同的混凝土,由于水泥品种不同而造成在某一龄期区间内(28d以前)强度不同。但就检测中的实际情况进行分析可知,水泥密度不同所引起的混凝土中水泥体积含量的变化是很小的,不会引起声速和回弹值的明显波动。各种水泥强度存在不同的发展规律,但其影响主要在早期,据试验,在早期若以普通水泥混凝土的推算强度为基准,则矿渣水泥混凝土实际强度可能低10,即推算强度应乘以0.9的修正系数。但是28d以后
14、这一影响已不明显,两者的强度发展逐渐趋向一致。而实际工程检测一般都在28d以后,所以在“超声回弹”综合法中,水泥品种的影响可不予修正是合理的。试验还证明,当每立方米混凝土中,水泥用量在200、250、300、350、400、450kg范围内变化时,对RNC综合关系也没有显著影响。但当水泥用量超出上述范围时,应另外设计专用曲线。(二)碳化深度的影响在回弹法测强中,碳化对回弹值有显著影响,因而必须把碳化深度作为一个重要参量。但是,试验证明,在综合法中碳化深度每增加1mm,用RNC关系推算的混凝土强度仅比实际强度高0.6左右。为了简化修正项,在实际检测中基本上可不予考虑碳化因素。在综合法中碳化因素可
15、不予修正的原因,是由于碳化仅对回弹值产生影响,而回弹值N在整个综合关系中的加权比单一采用回弹法的力要小得多。同时,一般来说,碳化深度较大的混凝土含水量相应降低,导致声速稍有下降,在综合关系中也抵消因回弹值上升所造成的影响。(三)砂子品种及砂率的影响用山砂、特细砂及中河砂所配制的混凝土进行对比试验,结果证明,砂的品种对RNC综合关系无明显影响,而且当砂率在常用的30上下波动时,对RNC综合关系也无明显。其主要原因是,在混凝土中常用砂率的波动范围有限,同时砂的粒度远小于超声波长,对超声波在混凝土中的传播状态不会造成很大影响。但当砂率明显超出混凝土常用砂率范围(例如小于28或大于44)时,也不可忽视
16、,而应另外设计专用曲线。(四)石子品种、用量及石子粒径的影响若以卵石和碎石进行比较,试验证明,石子品种对RNC关系有十分明显的影响。由于碎石和卵石的表面情况完全不同,使混凝土内部界面的粘结情况也不同。在配合比相同时,碎石因表面粗糙,与砂浆的界面粘结较好,因而混凝土的强度较高,卵石则因表面光滑而影响粘结,混凝土强度较低。但超声速度和回弹值对混凝土内部的界面粘结状态并不敏感,所以若以碎石混凝土为基础,则卵石混凝土的推算强度平均约偏高25左右(见图42)。而且许多单位所得出的修正值并不一样,为此,一般来说,当石子品种不同时,应分别建立RNC关系。当石子用量变化时,声速将随含石量的增加而增加,弹值也随
17、含石量的增加而增加。当石子最大粒径为24cm范围内变化时,对RNC的影响不明显,但超过4cm后,其影响也不可忽视。所以,在“超声回弹”综合法测强中,石子的影响必须予以重视。(五)测试面的位置及表面平整度的影响当采用钢模或木模施工时,混凝土的表面平整度明显不同,采用木模浇筑的混凝土表面不平整,往往影响头的耦合,因而使声速偏低,回弹值也偏低。但这一影响与木模的平整程度有关,很难用一个统一的系数来修理,因此一般应对不平整表面进行磨光处理。当在混凝土浇筑上表面或在底面进行测试时,由于石子离析下沉及表面泌水、浮浆等因素的影响,其声速与回弹值均与侧面测量时不同。若以侧面测量为准,上表面或底面测量时对声速及
18、回弹值均应乘以修正系数(见表24及式344、41)。图41 “声速回弹”综合法的影响因素因 素试 验 验 证 范 围影 响 程 度修 正 方 法水泥品种及用量普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥250450kgm3不显著不修正碳化深度不显著不修正砂子品种及砂率山砂、特细砂、中砂2840不显著不修正石子品种、含石量卵石、碎石、骨灰比1:4.51:5.5显 著必须修正或制订不同的曲线石子粒径0.52cm,0.54cm,0.53.2cm不显著4cm应修正测试面浇筑侧面与浇筑上表面及底面比较有影响对C、N分别进行修正三、“超声回弹”综合法检测的若干规定(一)应用范围在正常的施工情况下,结构混凝土的强度应按钢
19、筋混凝土工程施工及验收规范(GBJ20492)所规定预留试块进行验收。只有在下列情况下才能应用“超声回弹”综合法:(1)对原有预留试块的抗压强度有怀疑,或没有预留试块时;(2)因原材料、配合比以及成型与养护不良而发生质量问题时;(3)已使用多年的老结构,为了维修作加固处理,需取得混凝土实际强度值,而且有将结构上钻取的芯样进行校核的情况。“超声回弹”综合法对遭受冻伤、化学腐蚀、火灾、高温损伤的混凝土,及环境温度低于4或高于60的情况下,一般不宜使用,若必须使用时,应作为特殊问题研究解决。总之,凡是不宜进行回弹法或超声单一参数检测的工程,综合法也不宜使用。(二)检测前的现场准备(1)在检测前应详细
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