分类 | 类型代号 | 标称能量 /J | 规范规定适用范围 | 测强曲线换算表范围/MPa | 相应规范 |
---|---|---|---|---|---|
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:不同回弹标准在云南高速公路C50T梁上的试验
混凝土强度检测是公路工程质量控制的必要环节,如混凝土节点工程的控制(拆模、预应力混凝土张拉、后续工程的继续)、交竣工验收等工序中都需检测混凝土强度。混凝土强度有以下几种检测方法:①在混凝土浇筑时取样制作立方体试件(分为标准养护和同条件养护)进行压力破坏性试验获得抗压强度的结果;②对于节点工程,采用无损检测方法(回弹法、超声回弹综合法等);③验证试验或发生争议时,使用局部破损检测方法(钻芯法)[1-5]。
回弹法检测技术具有测试仪器构造简单、操作较简便、测试值在一定条件下与混凝土强度有较好的相关性、测试费用低廉等特点。对于比较重要的公共结构或者其他有特殊要求的重要工程,不宜采用钻芯法时,利用回弹法检测到的数据就成了判定混凝土结构强度的主要依据,在混凝土的施工质量控制中发挥了重要作用[6]。
T梁是一种配筋混凝土的梁肋与上翼缘共同承重的梁,是高速公路桥梁施工中常用到的一种结构形式,也是桥梁工程中的重要组成部分[7-9]。目前使用的T梁大多是预制而成的,设计强度等级基本都为C50,T梁属于预应力混凝土,如果使用钻芯法检测T梁的混凝土强度,会破坏结构并使承载力降低,故实际工程中常在张拉前和验收时都会采用回弹法进行检测。目前公路标准参照使用的JGJ/T23—2013《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(以下简称JGJ/T23)不能完全满足高速公路T梁混凝土工程的需求,文章对JGJ/T23及相关标准进行分析讨论,同时采用不同回弹仪、不同标准对云南省某高速公路T梁C50混凝土现场工程进行验证和试验,提出现场检测的技术措施,进一步提高回弹法检测混凝土强度的准确性。
1. JGJ/T23及相关标准的比较
公路工程混凝土常用的回弹法标准是JTG3450—2019《公路路基路面现场测试规程》(以下简称JTG3450),JTG3450回弹法是参照JGJ/T23。当现场检测C50混凝土时,除了使用JTG3450外还可以使用JGJ/T294—2013《高强混凝土强度检测技术规程》(以下简称JGJ/T294)、DBJ53/T-101—2020《云南省公路工程回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(以下简称DBJ53/T-101)等标准,不同标准的比较如下。
1.1 适用范围不同
不同标准的适用范围不同,JGJ/T23通用测强曲线适用于抗压强度为10~60 MPa的混凝土,JGJ/T294通用测强曲线适用于强度等级为C50C100的混凝土,DBJ53/T-101通用测强曲线适用于抗压强度为25~70 MPa的混凝土。
1.2 仪器设备不同
JGJ/T23和DBJ53/T-101规定回弹仪的标称能量均为2.207 J,在洛氏硬度(HRC)为60+2的钢砧上,回弹仪的率定值应为80+2,JGJ/T294规定回弹仪的标称能量为4.500 J和5.500 J,在洛氏硬度为60±2的钢砧上,回弹仪的率定值分别为88+2和83+1。不同标准中回弹仪的各项参数如表1所示。
由相关内容可看出,根据测强曲线换算表,当混凝土强度在10~70 MPa内宜采用标称能量为2.207 J的回弹仪,混凝土强度在60~80 MPa内宜采用标称能量为5.500 J的回弹仪,混凝土强度在20~108 MPa内宜采用标称能量为4.500 J的回弹仪。C50混凝土的强度一般在60 MPa左右,标称能量为2.207 J的回弹仪和标称能量为4.500 J的回弹仪均能满足检测要求。山东省地方标准DB37/T2366《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》也提出回弹仪的型号根据混凝土立方体抗压强度资料及设计强度来确定会更准确[5]。
1.3 测强曲线不同
JGJ/T23的测强曲线共取用泵送混凝土试验数据9 843个,按照最小二乘法的原理,通过回归得到的幂函数曲线方程的强度误差值如下:平均相对误差(
JGJ/T294使用4.500 J回弹仪和5.500 J回弹仪,测强曲线不同,没有给出曲线相应的平均相对误差、相对标准差和相关系数,并且说明如果检测部门未建立专用或地区测强曲线,可使用该规程给出的全国测强曲线,且为了掌握该测强曲线在本地区的检测精度情况,应对其进行验证。
DBJ53/T-101的测强曲线共取用混凝土试验数据434组,按照最小二乘法的原理,通过回归得到的幂函数曲线方程的强度误差值如下:平均相对误差(
各标准的具体曲线及对比如表2所示,表中Rm为测区的平均回弹值;dm为测区的平均碳化深度;R为测区回弹代表值;d为测区的碳化深度代表值。
曲线对比 | 组数 | 回弹仪标称能量 /J | 曲线 | 平均相对误差 | 相对标准差 | 相关系数 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
JGJ/T 23 | 幂函数方程 | 9843 | 2.207 |
![]() |
13.89 | 17.24 | 0.878 |
指数方程 | 2.207 |
![]() |
14.31 | 17.69 | 0.870 | ||
JGJ/T 294 | 线性方程 | 4 000余 | 4.500 |
![]() |
- | - | - |
幂函数方程 | 5.500 |
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- | - | - | ||
DBJ 53/T-101 | 幂函数方程 | 434 | 2.207 |
![]() |
7.625 4 | 10.049 | 0.816 0 |
线性方程 | 2.207 |
![]() |
7.731 6 | 10.176 | 0.788 5 |
通过相关内容可以看出,三个标准的测强曲线不同,平均相对误差、相对标准差及相关系数均不同,但都满足JGJ/T23 6.2.3的要求:“测区混凝土强度换算表所依据的统一测强曲线,其强度误差值应符合下列规定:平均相对误差(
测强曲线是回弹法测强的基础,也是影响回弹法检测结果的重要因素之一[10]。实际工程中对混凝土强度进行回弹检测时,地区测强曲线或专用测强曲线要优先于统一测强曲线[11-15],这也是标准和文献中反复强调的。
1.4 检测温度、龄期不同
JGJ/T23要求使用时的环境温度应为-4~40 ℃,对于自然养护的龄期为14~1 000 d。JGJ/T294要求使用时的环境温度应为0~40 ℃,对于自然养护的龄期为不宜超过900 d。DBJ53/T-101要求使用时的环境温度应为-4~40 ℃,对于自然养护的龄期为7~1 000 d。
1.5 对碳化要求不同
JGJ/T23和DBJ53/T-101有碳化深度测量和强度值换算,JGJ/T294没有碳化深度测量和强度值换算。
高速公路T梁混凝土设计强度等级一般为C50,实际抗压强度一般在60 MPa及以上,再加上要考虑预应力混凝土7~14 d间要张拉以及碳化等要求,参考上述比较,故选取DBJ53/T-101标准更适合。
2. 现场验证
云南某高速公路预制T梁混凝土强度等级设计为C50,其中某梁场一C50梁片于2019年3月30日浇筑成型,4月5日发现该梁中部上面板有一道裂缝,经查是附近隧道施工振动导致,业主要求该片T梁报废。4月13日,该部实验室与笔者所在部门共同对此片梁进行回弹及相关试验检测验证,同期做了该片梁的同条件试验检测、回弹检测和钻芯检测,试验过程及检测结果如下。
2.1 原材料
水泥:使用昆钢嘉华水泥公司生产的P·O 52.5普通硅酸盐水泥,其比表面积为370 m²·kg-1。
粉煤灰:采用国电阳宗海Ⅱ级粉煤灰,其细度为14.1%,需水量比为103%。
外加剂:采用圣比奥有限公司生产的聚羧酸缓凝高性能减水剂,其减水率为27.3%。
粗骨料:取自6号隧道管理所采石场,粒径为5~ 25 mm,压碎值为15.3%。
细骨料:取自巧家双河口河砂,二区中砂。
2.2 设备
回弹仪:混凝土回弹仪①标称能量为2.207 J,钢砧率定值为80±2;②标称能量为4.500 J,钢砧率定值为88±2,检定合格,符合规范要求。
压力机:TYE-2000B型压力试验机,精度1级,检定合格。
钻芯机:检定合格,符合规范要求。
2.3 配合比
T梁C50混凝土配合比相关情况如如表3所示,其坍落度及扩展度试验现场如图1,2所示。
等级 | 水胶比 | 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) | 外加剂/% | 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 检测过程与标准
2.4.1 选用标准
(1)JGJ/T23、JGJ/T294和DBJ53/T-101回弹标准。
(2)JGJT384—2016《钻芯法检测混凝土强度技术规程》。
(3)GB/T50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》。
2.4.2 检测过程
同时采用标称能量为2.207 J的回弹仪和标称能量为4.500 J的回弹仪对T梁同一部位混凝土进行回弹检测,回弹部位示意如图3所示(黑白代表不同的回弹仪),回弹点保持一定距离,避免相互干扰,试验现场如图4所示,共进行3组共30个测区的回弹试验,每10个测区是一组强度推定值,一共3组强度推定值。
2.5 检测结果
该构件碳化深度为0,检测结果如表4所示,并得出以下结论。
混凝土强度检测方法 | 数据1 | 数据2 | 数据3 | 依据的标准 |
---|---|---|---|---|
2.207 J回弹仪检测强度(强度推定值) | 40.9 | 39.7 | 42.4 | JGJ/T23 |
57.3 | 56.6 | 58.1 | DBJ53/T-101 | |
4.500 J回弹仪检测强度(强度推定值) | 54.0 | 53.6 | 54.9 | JGJ/T294 |
同条件抗压强度(每组) | 60.8 | 59.4 | - | GB/T50081—2019 |
标养抗压强度(每组) | 65.2 | 64.9 | - | - |
钻芯试件抗压强度(每个) | 58.4 | 57.5 | - | JGJ/T384—2016 |
(1)不同试验方法的检测结果差距较大,检测强度由低到高排序为:2.207 J回弹仪检测强度(JGJ/T23)<4.500 J回弹仪检测强度(JGJ/T294)<2.207J回弹仪检测强度(DBJ53/T-101)≈钻芯试件抗压强度(JGJ/T384—2016)<同条件抗压强度(GB/T50081—2019)<标养抗压强度(GB/T50081—2019)。从标养试件强度最高,以及钻芯强度和部分回弹强度接近来看,此次试验符合正常规律。
(2)从相同回弹仪的检测结果来看,都是使用2.207 J回弹仪检测强度,但使用了不同的标准(代表测强曲线不同),导致二者结果相差很大。董晨辉[16]根据标准JGJ/T23—2011中查表得到全国统一曲线的推测强度(10~60 MPa范围内),并计算其相对标准差为20.399 4%,平均相对误差为17.638 3%,均远大于拟合出来的曲线,且超出规程6.2.3条中要求的误差范围(平均相对误差<15%;相对标准差<18%)。相比之下,云南省的曲线比全国统一曲线的相对标准差降低了50.74%,平均相对误差降低了56.77%。
(3)从不同回弹仪的检测结果来看,无论使用2.207 J回弹仪或是4.500 J回弹仪,只要在回弹仪的适用范围内,回弹值的准确度更多是由测强曲线决定的。韦志等[17]在利用设计强度等级为C30~C55的混凝土建立回弹测强曲线时,发现不管是用普通回弹仪还是高强回弹仪,回归曲线的精度都能满足规范JGJ/T23平均误差≤±14.0%,相对标准差≤±17.0%的要求,但普通回弹仪的这两项指标均优于高强混凝土回弹仪的。这也从侧面反映了测强曲线的精度对回弹结果的影响。
(4)从回弹结果来看,2.207 J回弹仪检测强度(DBJ53/T-101)和钻芯的试件强度最接近,也最接近同条件养护强度和标养试件强度。
3. 结论
通过对不同无损检测标准中回弹法的比较和云南省高速公路T梁C50强度等级混凝土现场实际试验,得出以下结论。
(1)选择不同的标准检测,会对检测结果产生较大影响,建议对JGJ/T23、JGJ/T294以及当地的地方标准进行试验验证比较,选择合适的标准和测强曲线。此次试验比较和验证表明,DBJ53/T-101标准的强度推定值最接近真实值。
(2)针对高速公路T梁C50混凝土,无论是2.207 J回弹仪或是4.500 J回弹仪,当选择了合适的标准(代表合适的测强曲线),都可以得到接近真实的推定结果。
(3)当以上标准和构件真实值都有较大偏差时,建议按照标准要求建立专用曲线,具体要求可以参考JGJ/T23、JGJ/T294。
综上所述,在高速公路T梁C50混凝土强度检测中,合理选择检测标准和测强曲线至关重要。应充分考虑不同标准在适用范围、仪器设备、测强曲线、检测温度龄期及碳化要求等方面的差异,结合工程实际情况进行综合判断。在条件允许时,优先采用地区或专用测强曲线,以提高回弹法检测混凝土强度的准确性,确保工程质量。
文章来源——材料与测试网