辽宁区域混凝土超声回弹测强曲线的应用研究(3)

（3）沈阳绕城高速改扩建工程抽取桥梁试验柱（共5根）共取了15个有效芯样进行验证，如表6所示，进一步验证了该检测法的推测值与工程实体混凝土实际强度偏差为5.48%，远低于国家曲线推测值的偏差11.42%。

表6 现场取芯验证曲线推测精度辽宁曲线强度（Mpa）芯样强度代表值（Mpa）国家曲线测区平均值（Mpa）辽宁曲线测区平均值（M pa）国家曲线偏差值（%）辽宁曲线偏差值（%）3 4.61 42.0 39.5 45.7 44.1 38.8 44.9 12 1.8 4.60 41.0 38.2 44.1 4 4.48 49.7 47.8 56.9 57.0 48.8 58.1 14.4 1.9 4.48 51.2 49.8 59.3 5 4.55 50.4 50.1 58.6 55.3 50.3 58.8 9 6.3 4.55 50.7 50.6 59.0偏差 11.42 5.48 4.43 38.8 33.2 40.01 4.59 42.7 40.3 46.6 41.9 41.1 47.9 1.9 14.3 4.55 44.5 42.0 49.12 4.43 39.0 33.3 40.3 41.4 33.2 40.1 19.8 3.1序号声速值（km/s）回弹值（Mpa）国家曲线强度（Mpa）

3 结论

超声回弹综合法作为一种无损检测的方法，具有操作简单、费用低、速度快等优点，辽宁区域超声回弹测强曲线建立后，经过实际应用验证，利用该测强曲线推测的混凝土抗压强度值，比用国家规范测强曲线（CECS02：2005）推测的混凝土抗压强度值精度明显提高。但在各地的测强曲线应用中，还应注意曲线的适用性问题，在全省重大工程和非常规混凝土工程项目中，当材料、配比等因素发生较大变化时，为确保超声回弹综合法的检测精度，应考虑建立专用测强曲线，曲线的模型采用规范推荐的通过一系列试验，采用最小二乘法回归，实际运算中，两边取对数，运用EXCEL中的LINEST等函数进行运算处理，得出参数a、b、c。这样的曲线在应用中相关性更好，精度更高。

超声回弹综合法检测已广泛应用于工程实践，交通部 《公路工程质量鉴定办法》中要求用回弹仪、超声波对桥隧工程混凝土强度进行检测。2005年国家又重新修订了 《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS02：2005）， 给出了全国统一的混凝土超声回弹测强曲线及适用条件。但在实际应用中，当各地区混凝土结构或构件所采用的材料、龄期等因素与统一测强曲线适用条件有较大差异时，根据全国统一测强曲线来推算结构或构件混凝土强度，误差较大，所以辽宁省于2012建立了本地区测强曲线，以提高超声回弹综合法检测混凝土强度的精度。1 测强曲线影响因素分析混凝土是由胶凝材料、颗粒状集料（也称为骨料）、水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的人工石材。因此，组成成分的变化、各成分比例的变化、制备工艺的不同以及混凝土结构的随机性等，都影响了混凝土体的密实性、均匀性和力学性质，从而影响通过混凝土体的超声声速值和弹击混凝土表面测得的回弹值，进而影响利用超声回弹综合法推测的混凝土强度值的大小。因此，对影响超声回弹综合法检测结果的多种因素进行研究，确定不同适用条件下曲线的参数，是应用测强曲线的前提 试验方案设计影响水泥混凝土超声回弹综合法测强试验结果的因素较多，通过不考虑交互作用的正交法设计试验方案，以C40配合比为基准配合比，制作150mm×150mm×150mm的试件，抽换上述某一因素，尽量保持其它条件不变，采用国家混凝土测强曲线推测强度，并用立方体抗压强度来验证超声回弹综合法检测混凝土强度的精度。试验中考虑的因素主要有水泥品种A（2个水平），坍落度B（3个交叉水平），集料最大粒径C（3个水平）、粉煤灰掺量D（3个水平）、粗骨料品种E（3个水平），表面状态F（3个水平），养护条件G（3个水平），水泥品种H（3个水平），外加剂I（3个水平）、因此按正交法设计的配合比最基本个数为L18（2×38）共18个，正交分析试验方案参见 正交试验结果试验数据如表1所示，把不同试验结果得到的超声、回弹值代入现行规范的国家碎石骨料混凝土测强曲线，推测混凝土强度，再与实测强度作比较。表1 正交试验数据编号 A B C C E F G H I VCKm/s RC（Mpa）实测fcu（Mpa）推测fccu（Mpa）fcu/fccu偏差/%1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 5.214 39.37 40.55 44.29 0.92 82 1 1 2 2 2 2 2 2 2 5.108 31.23 34.29 30.88 1.11 11 3 1 1 3 3 3 3 3 3 2 5.024 40.40 40.51 43.20 0.94 6 4 1 2 1 1 2 2 3 3 3 5.239 39.30 38.95 44.53 0.87 13 5 1 2 2 2 3 3 1 1 3 5.214 39.90 41.24 45.14 0.91 9 6 1 2 3 3 1 1 2 2 3 5.223 47.12 48.16 57.23 0.84 16 7 1 3 1 2 1 3 2 3 1 5.110 43.59 45.21 49.45 0.91 9 8 1 3 2 3 2 1 3 1 1 4.964 44.06 46.21 47.85 0.97 3 9 1 3 3 1 3 2 1 2 1 5.137 46.12 45.46 54.02 0.84 1610 2 1 1 3 3 2 2 1 2 5.009 39.20 43.22 41.19 1.05 511 2 1 2 1 1 3 3 2 2 5.019 42.23 40.99 45.91 0.89 1112 2 1 3 2 2 1 1 3 2 5.154 40.40 44.13 45.06 0.98 213 2 2 1 2 3 1 3 2 3 5.287 45.10 49.22 54.90 0.90 1014 2 2 2 3 1 2 1 3 3 5.165 38.16 46.11 41.73 1.10 1015 2 2 3 1 2 3 2 1 3 4.964 42.80 41.27 45.94 0.90 1016 2 3 1 3 2 3 1 2 1 4.952 37.98 40.99 38.66 1.06 617 2 3 2 1 3 1 2 3 1 5.249 48.11 54.23 59.40 0.91 918 2 3 3 2 1 2 3 1 1 5.137 49.22 54.21 59.17 0.92 81.3 试验数据分析根据表1正交试验结果，计算各种因素对超声回弹综合法检测结果的影响程度，具体见表2。表2 各影响因素水平检测误差序号 影响因素 水平 VCKm/s RC（Mpa）实测fcu（Mpa）推测fccu（Mpa）fcu/fccu偏差/%A 水泥类型PS水泥 1 5.137 41.23 42.29 46.12 0.92 8 PO水泥 2 5.104 42.57 46.04 47.75 0.96 4 B 坍落度30—50mm 1 5.088 38.81 40.62 41.68 0.97 3100—120mm 2 5.182 42.06 44.16 48.13 0.92 8160—200mm 3 5.091 44.85 47.72 51.17 0.93 7 C 粗骨料粒径1—3（碎石）1 5.135 40.76 43.02 45.35 0.95 51—2（碎石）2 5.119 40.62 43.85 44.91 0.98 22—4（碎石）3 5.106 44.34 45.62 50.60 0.90 10续表序号 影响因素 水平 VCKm/s RC（Mpa）实测fcu（Mpa）推测fccu（Mpa）fcu/fccu偏差/%D 粉煤灰掺量30% 1 5.137 42.99 43.58 48.92 0.89 1215% 2 5.168 41.57 44.72 47.13 0.95 5 0% 3 5.056 41.15 44.20 44.80 0.99 1 E 粗骨料品辽阳小屯 1 5.145 43.28 45.87 49.51 0.93 7大连谢屯 2 5.064 39.30 40.97 42.10 0.97 3锦州松山 3 5.153 43.14 45.65 49.42 0.92 8 F 表面状态正常状态 1 5.182 44.03 47.08 51.33 0.92 8表面干燥 2 5.133 40.54 43.71 44.98 0.97 3表面潮湿 3 5.047 41.15 41.70 44.67 0.93 7 G 养生条件潮湿养生 1 5.092 44.85 47.72 51.18 0.93 7标准养生 2 5.088 38.81 40.62 41.68 0.97 3干燥养生 3 5.182 42.06 44.16 48.13 0.92 8 H 水泥品种沈阳盾石 1 5.139 40.32 43.08 44.72 0.96 4大连小野田 2 5.111 42.01 44.40 46.96 0.95 5葫芦岛渤海 3 5.112 43.39 45.02 49.17 0.92 8 I 外加剂大连硅粉 1 5.084 42.43 44.45 47.21 0.94 6华瑞HR—1 2 5.121 41.63 43.19 46.51 0.93 7黄腾HT—HPC 3 5.157 41.66 44.86 47.10 0.95 5分析表2试验数据可知：（1）不同类型水泥之间混凝土抗压强度推测值与实测值相差不大，PS水泥的实测值与推测值相差略大；坍落度落度变化会引起混凝土实测抗压强度值的不同，超声声速值和回弹值也会相应变化，并与实测抗压强度值变化基本方向一致，且随坍落度的增大，影响加大；骨料粒径的变化引起的混凝土抗压强度值变化较有规律，推测准确度也较有规律，大颗粒对综合法推测精度影响较大；粉煤灰掺量的不同引起测强曲线推测规律变化，随着粉煤灰含量的提高，推测精度的误差随着变大，且最大达到12%。（2）粗骨料品种因素不同的水平之间的推测精度相差较大，推测偏差最大的为8%，最小的为3%；混凝土的表面状态也被数据证实对综合法的推测精度影响不大；养生条件对于推测精度的影响中对综合法的推测精度影响不大；水泥品种影响因素不同水平对推测精度相差不大，最大为8%；外加剂影响因素中对综合法的推测精度影响不大。（3）各因素对综合法推测混凝土强度有不同程度的影响，但都影响偏差都＜14%，但粉煤灰掺量增加时，对推测精度影响增加，另有试验证明当粉煤灰的掺量占水泥掺量的40%时，推测精度偏差为15.6%，故辽宁区域测强曲线不适用于掺量度较大的粉煤灰混凝土的强度推测。2 辽宁区域测强曲线的应用与验证2.1 测强曲线的建立辽宁各地区对常用材料及配合比进行调查，考虑上述影响因素，省内14个市制作混凝土选取常用的材料——水泥15种，碎石22种，砂18种，外加剂14种，根据最佳配合比，做了大量的试验，确定了全省和各市的测强曲线，如表3所示。当地的工程项目如果采用当地的材料与常规的配比，可直接采用当地的测强曲线，这样的测强曲线具有各区域的特点，又有一定的代表性，适用性强，精度较高。表3 全省及各市测强曲线地区 b c a 回归测强曲线全省 0.561 1.391 0.1072 fccu=大连 2.770 1.043 0.0126 fccu=锦州 1.489 1.190 0.0502 fccu=抚顺 0.855 1.846 0.0106 fccu=朝阳 0.911 1.477 0.0487 fccu=本溪 1.750 1.250 0.0292 fccu=丹东 -1.102 2.260 0.0583 fccu=鞍山 1.242 1.542 0.0223 fccu=葫芦岛 1.446 1.093 0.0870 fccu=沈阳 2.411 1.217 0.0091 fccu=营口 1.286 1.772 0.0079 fccu=阜新 1.237 1.521 0.0278 fccu=辽阳 4.207 0.668 0.0048 fccu=铁岭 3.003 1.398 0.0025 fccu=盘锦 0.516 1.231 0.1890 fccu=高速 -0.092 1.354 0.3507 fccu=2.2 实体工程验证为进一步验证经辽宁区域测强曲线的适用性，分别选取了以下几个工程进行实体检测。（1）在关门山至汤沟公路扩建工程金鱼沟大桥施工中，抽取C30的桥柱进行检测，其中水泥为工源P.S42.5，碎石为高台子产5～40mm，坍落度为30～50mm。验证强度为同期养生试块的立方体抗压强度，检测数据的平均值如表4所示，结果表明，检测采用本溪市测强曲线推算偏差为3%，采用辽宁省测强曲线推算偏差为5%，采用全国测强曲线推算偏差为13%，区域的测强曲线在应用中精度更高。表4 金鱼沟大桥检测结果及各组推测数据比较序号回弹值（Mpa）声速值（Km/s）试件抗压强度（Mpa）本溪市曲线 辽宁省曲线 国家曲线推算强度（Mpa）偏差（%）推算强度（Mpa）偏差（%）推算强度（Mpa）偏差（%）1 41.4 4.512 41.2 42.83 4 44.31 8 37.42 92 37.8 4.553 38.4 38.84 1 39.25 2 33.41 13 3 36.1 4.715 40.1 38.98 3 37.54 6 33.18 17续表序号回弹值（Mpa）声速值（Km/s）试件抗压强度（Mpa）本溪市曲线 辽宁省曲线 国家曲线推算强度（Mpa）偏差（%）推算强度（Mpa）偏差（%）推算强度（Mpa）偏差（%）4 36.9 4.654 40.2 39.16 3 38.42 4 33.49 17 5 40.2 4.721 42.8 44.69 4 43.63 2 38.70 10 6 40.4 4.532 41.2 41.87 2 42.94 4 36.42 12 7 36.1 4.692 40.3 38.65 4 37.44 7 32.91 18 8 39.7 4.621 40.9 42.38 4 42.37 4 36.70 10 9 37.4 4.608 39.7 39.14 1 38.93 2 33.58 1510 38.7 4.521 37.2 39.51 6 40.39 9 34.14 8平均值 3 5 13（2）经锦州市女儿河桥4个墩柱、6片梁板进行了现场检测，并与同期养生试件立方体抗压强度比较，检测结果表明如表5所示，全省的测强曲线推测强度误差为4.57%，采用全国测强曲线数据误差达11.37%。而采用锦州地区测强曲线推算得的强度数据误差为9.18%，反而大于采用全省的测强曲线计算的强度误差，其原因是该桥的混凝土水泥和砂石料产地均非本地，故这种情况采用全省的测强曲线反而更适用，此试验有效地说明了曲线的适用条件。表5 女儿河桥检测结果及各组推测数据比较序号回弹值（Mpa）声速值（Km/s）试件抗压强度（Mpa）国家曲线强度辽宁省曲线强度锦州市曲线强度推算强度（Mpa）偏差（%）推算强度（Mpa）偏差（%）推算强度（Mpa）偏差（%）5 43.1 4.31 44.6 36.71 17.7 45.68 2.4 6 48.3 5.47 57.4 63.97 11.4 61.18 6.6 63.60 10.8 7 43.7 4.08 48.2 34.19 29.1 45.15 6.3 8 44.4 5.4 52.4 55.61 6.1 54.02 3.1 56.44 7.71 9 42.1 4.63 45.7 39.99 12.5 46.02 0.7 42.14 7.7910 46.2 4.88 51.6 49.74 3.6 53.94 4.5 50.90 1.36平均值 11.37 4.57 9.18 4 45.9 4.99 51.6 51.14 0.9 54.13 4.9 52.21 1.181 41.3 5.15 45.87 46.43 1.2 47.57 3.7 48.26 5.212 40 3.97 36.6 28.84 21.2 39.32 7.4 3 46.6 4.52 49.3 44.35 10 52.29 6.1 45.88 6.94（3）沈阳绕城高速改扩建工程抽取桥梁试验柱（共5根）共取了15个有效芯样进行验证，如表6所示，进一步验证了该检测法的推测值与工程实体混凝土实际强度偏差为5.48%，远低于国家曲线推测值的偏差11.42%。表6 现场取芯验证曲线推测精度辽宁曲线强度（Mpa）芯样强度代表值（Mpa）国家曲线测区平均值（Mpa）辽宁曲线测区平均值（M pa）国家曲线偏差值（%）辽宁曲线偏差值（%）3 4.61 42.0 39.5 45.7 44.1 38.8 44.9 12 1.8 4.60 41.0 38.2 44.1 4 4.48 49.7 47.8 56.9 57.0 48.8 58.1 14.4 1.9 4.48 51.2 49.8 59.3 5 4.55 50.4 50.1 58.6 55.3 50.3 58.8 9 6.3 4.55 50.7 50.6 59.0偏差 11.42 5.48 4.43 38.8 33.2 40.01 4.59 42.7 40.3 46.6 41.9 41.1 47.9 1.9 14.3 4.55 44.5 42.0 49.12 4.43 39.0 33.3 40.3 41.4 33.2 40.1 19.8 3.1序号声速值（km/s）回弹值（Mpa）国家曲线强度（Mpa）3 结论超声回弹综合法作为一种无损检测的方法，具有操作简单、费用低、速度快等优点，辽宁区域超声回弹测强曲线建立后，经过实际应用验证，利用该测强曲线推测的混凝土抗压强度值，比用国家规范测强曲线（CECS02：2005）推测的混凝土抗压强度值精度明显提高。但在各地的测强曲线应用中，还应注意曲线的适用性问题，在全省重大工程和非常规混凝土工程项目中，当材料、配比等因素发生较大变化时，为确保超声回弹综合法的检测精度，应考虑建立专用测强曲线，曲线的模型采用规范推荐的通过一系列试验，采用最小二乘法回归，实际运算中，两边取对数，运用EXCEL中的LINEST等函数进行运算处理，得出参数a、b、c。这样的曲线在应用中相关性更好，精度更高。参考文献[1]辽宁区域超声回弹综合法检测混凝土强度的应用研究 [Z].辽宁省交通厅重点科研项目（），2012.[2]中国工程建设标准化协会.CECS 02-2005超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程 [S].北京：中国计划出版社，2005.[3]潘伟行.超声回弹综合法测强度及影响因素的研究 [J].混凝土，2002（08）.[4]于玲，孟繁嵩，包龙生，等.超声回弹法检测混凝土强度的影响因素分析 [J].北方交通，2010（09）.

文章来源：《辽宁师专学报（自然科学版）》 网址: http://www.lnszxb.cn/qikandaodu/2021/0218/632.html