泵送混凝土回弹测强曲线试验研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 7期 (总 第 2 8 5 期 ) Nu mb e r 7i n 2 0 1 3 ( T o t a 1 N o 2 8 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHN0L OGY 泵送混凝土回弹测强曲线试验研究 张豫川 1 I 2 ,王亚军 ,王茂杰 1 I2 ,辛明静 1 I 2 ,高志远 1 ,2 ( 1 西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ;2 兰州大学 土木工程与力学学院,甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘要 : 通过兰州地区泵送混凝土抗压强度 回弹测强曲线的建立, 分
2、析研究了粗骨料 、 掺合料及外加剂等因素对回弹测强曲线 的影响。 结果表明: 粉煤灰掺合料、 破碎卵石等因素对 回弹测强 曲线影响较大, 粉煤灰掺量大于 3 0 g 会使得混凝土回弹换算强 度高于抗压强度, 而破碎卵石的影响则相反 , 其混凝土回弹换算强度低于抗压强度 ; 由于混凝土原材料及养护条件 的不同, 兰州 地区的泵送混凝土回弹测强 曲线 比规范推荐的统一曲线的强度推算值略大。 关键词: 回弹法 ;影响因素;测强曲线 ;粉煤灰掺量 中图分类号: T U5 2 8 0 7 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 1 4 4 0
3、5 E x p e r i me n t a l s t u d y o n pr e s s u r e s t r e n g t h c u r v e o f p ump i n g c on c r e t e b y r e bo u n d t e s t Z H A N G Y u c h u a n , WA N G V a j u n , WA N GMa o j i e 1 ,2 X I NMi n g j i n g , G AOZ h i y u a n , ( 1 Ke y L a b o r a t o r y o f Me c h a n i c s o n W
4、e s t e rn Di s a s t e r a n d E n v i r o n me n t , Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n, L a n z h o u 7 3 0 0 0 0, C h i n a ; 2 C o l l e g e o f Ci v i l E n g i n e e r i n g a n dMe c h a n i c s , L a n z h o uUn i v e r s i ty, L a n z h o u 7 3 0 0 0 0 , Ch i n a ) Abs t r a c t : Ba s e
5、 d o n t h e f o r me d p r e s s u r e s e n g t h c H r ve o f t h e p u mp i n g c o nc r e t e i n the a r e a o fLa nz ho u, the e ffe c t s o fc o a r s e a g g r e g a t e, a d mi x t u r e s a n d ot h e r a d d i t i v e s we r e a n a l y z e d Th e r e s ul t s s h o we d t h a t t h e r
6、a t i o s of br o k e n p e bb l e s a n d a d mi x t ur e o f e x p a n d i n g a ge n t s an d fly a s h ha d a s i g ni fic a nt e ffe c t o n t he c u r v e M o r e s p e c i fic a l ly, the r e l a t i v e s tr e ng t h o f c o n c r e t e wa s l a r g e r tha n t h a t of s t a nd a r d s a mp
7、 l e wh e n the r a t i o o fa dm i x t ur e o f e x p a n d i n ga g e nt s a n dflya s hwa sl arg e rt h a n 30 , wh i l et h ei n flu e n c e of b r ok e npe b bl e swa s a d v e r s e , i e , the r e l a t i v e p r e s s u r e s t r e n gth o f c o n c r e t e wi t h b r o k e n p e b b l e s w
8、a s s ma l l e r than tha t o f s t a n d a r d s a mp l e Mo r e o v e r , d u e t o the d i ff e r e n c e s o f r a w ma t e r i a l a n d c u r i n g c o n d i t i o n o f c o n c r e t e, the v a l u e o ft h e c u r v e wa s s l i g h t l y l arg e r t han that r e c o mme n d e d i n the c o
9、d e K e ywor d s : r e b o u n dt e s t ; p ara me t e r a n a l y s i s ; p r e s s ure s tre n gth c u r v c ; r a t i o o f a dm i x tur efl ya s h 0 引 言 回弹法检测混凝土抗压强度技术 , 由于其方法简便 、 成本低廉 , 且不造成检测结构的损坏 , 在 我国工程界获得 了广泛应用【 l J 。 回弹法使用的基础是测强 曲线 , 影响测强 曲 线 的因素有很多 , 混凝土的配合 比设计 、 原材料 、 制作及养 护等 。 泵送 预拌混凝
10、土近几年 的市场 占有率非常大 , 而其 与普通混凝土相 比, 具有流动性大 、 拌合物浆体富余 、 石子 粒径 偏小 、 砂率偏大及混凝土 的砂浆包裹层偏厚等特点 , 导致其表面硬度较低 , 若使用普通的塑性 昆 凝土测强曲线 , 会使得混凝土抗压强度推定值小于实际强度_2 _ 5 _。 新颁布的 J G J T 2 3 2 0 1 l 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 增 加了泵送混凝土的测强曲线, 可以看出相同回弹值的混凝 土强度推定值 , 泵送混凝 土大于非泵送混凝土旧 。 目前混凝 土中一般均掺加有一定数量的掺合料( 粉煤灰 、 矿渣粉等 ) , 混凝土中掺人掺合料后将改变水泥水化产
11、物的组成 、 岩相 结构和形态 , 因此掺加有掺合料的混凝土与纯水泥配制 的 混凝土无论从胶凝材料组成成分上还是从最终 的水化产 物上来说都将产生较大的差异 , 而且随着掺合料掺量的不 收稿 日期:2 0 1 3 - 0 1 1 6 1 44 同、 混凝土强度等级的不同 , 这种差异 的大小和性质均有 所不同 , 从而会导致对掺合料混凝土推定的强度与实际强 度值产生较大的偏差 。 所以, 建立地区的泵送混凝土测强曲 线 , 并考虑混凝土掺合料的影响 , 是提高回弹法检测泵送 混凝土抗压强度精度的根本 。 本研究结合兰州地 区泵送混 凝土抗压强度测强 曲线 的建立 , 对影响测强 曲线 的因素
12、, 特 别是掺合料 的影 响进行 了分析研究。 1 试 验 1 1 试验 设 计 根据规程 对地区测强曲线制定方法 的相关要求 , 同 时为保证测强 曲线的有效性和适用性 , 设计如下 : ( 1 ) 选择 5 家 能代表地 区泵送混凝 土性 能 、 种类及水 平的厂家, 按本地最佳配合比设计 6 个强度等级的泵送混 凝土( C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0 、 C 6 0 ) , 设计 1 0 个龄期 ( 7 、 1 4 、 2 8 、 6 0 、 9 0 、 1 8 0 、 3 6 5 、 7 2 0 、 1 0 0 0 d ) ,每一个强度等级每
13、个龄 期制作至少 6 个 1 5 0 mm立方体标准试件 ,同一强度等级 试件为同一批成型完成 。 ( 2 ) 按 J G J 5 5 2 0 1 l 普通混凝土配合比设计规程 中 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 泵送混凝土要求进行配合 比设计, 以实际工程使用的配合 比为主 , 又补充 了针对粉煤灰掺量 的专项配合 比 ; 水 泥品 种有 : P 0 4 2 5 、 P I I 5 2 5 ; 粗骨料包含 卵石 、 破碎 卵石和碎 石 ; 掺合料包括粉煤灰 、 矿粉 ; 外加剂有膨胀剂。 ( 3 ) 配合 比中粉煤灰掺量按等量取代法计且 掺量满足 规程要 求
14、, 实际单掺粉 煤灰量 3 7 , 双掺粉煤灰 和矿粉 量 4 5 。 ( 4 ) 成型后第 2 天脱模 , 搬到通风的室内堆成“ 品” 字 型 , 自然养护( 前 7 d 浇水湿润 , 较符合现场实 际情况 ) 直到 测试 时间。 1 2试块测试 到达龄期的试件表面应保持干燥并擦拭干净 , 以浇筑 侧面 的两个相 对面置 于压力计 承压板 间 , 加压 3 0 8 0 k N ( 低强度试件取低值) 。 用符合规程的标准回弹仪和操作方 法进行回弹试验, 并按要求计算试件平均回弹值 , 计算 结果精确至 0 1 MP a 。 回弹测试后 , 将试块放 置在压力机上 、 下承压板 间加 压 ,
15、以 6 1 0 k N s 的速度连续均匀加压 , 直至试块破坏为止。 计算抗压强度值 , 计算结果精确至 0 1 MP a 。 混凝土试件抗压试验破坏后 , 随即在试块断裂面上滴 人 2 酚酞酒精溶液用混凝土碳化深度测定仪测试碳化深 度 D, 读数精确至 0 5 mm, 每个 回弹面至少测试 2 个碳化 深度值。 2 地 区测强曲线的建立 2 1 有效数据统计 本研究 根据格 拉布斯准则阎 对试验数据进行统计 , 并 对试验中异常数据进行剔除 , 由于 7 d 时混凝土未完全发生 水化反应 , 且虑粉煤灰 的活化反应 开始较 晚 , 速度较慢从 而大幅降低早期的混凝土抗压强度 , 对整条曲线
16、的拟合精 度影响大, 且为保持和国家规程统一, 拟合采用 1 4 1 0 0 0 d 的测试数据。 2 2 曲线拟合及影响因素分析 J G J T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 对地 区测强 曲线 的误差要求 为 : 平 均相对误 差 1 4 0 , 相对标准差 1 7 0 。 采用 MA T L A B软件用最 J Z 乘法按 规程推荐 的回归方程形式对有效数据进行 拟合 , 所得曲线 如下 : f - - 0 0 6 3 3 6 R 馏 1 O 。 。 埘 啪 。 ( 1 ) 式中; 泵送混凝土强度换算值, MP a ; R回弹值 ; D碳化深度 , mm。 该
17、 曲线 8 = + 1 5 0 7 , e r = 1 8 7 4 。 可 以看 出 , 误差超 出规程规定 。 对影 响误 差的因素进 行分析 , 首先找 出影响 因素 。 按 回归方程形式作 出两条 曲 线形成数据通道 , 使通道 内数据满足曲线形式及误差精度 要求 , 分析通道外数据 的性质 , 找出误差影响因素 , 如 图 1 。 通过分析得出: 线上试块有水泥用量大, 混凝土设计强度 高( 多为 C 6 0 ) 的特征, 主要为 C 6 0 破碎卵石和掺加膨胀剂 的 C 6 0 试块 ; 线下试块具有水泥用量小 , 一般为 2 0 0 k g m , , 粉煤灰单掺量大于 3 0 的
18、特征 , 主要为低强度且粉煤灰单 掺量大于 3 0 的试块 。 9 0 8 O 日 7 O 塞 6 0 黑5 0 3 4 0 30 20 1 O 20 25 U j 40 45 U 55 回弹 值 图 1 有效数据中 F R关系图 综上可初 步判定 曲线拟合精度 的影 响因素包 括破碎 卵石 、 粉煤灰掺量 , 如果把测强 曲线使用 限制条件定为 : 不 适用于含破碎卵石 、 粉煤灰单掺量大于 3 0 , 则拟合 曲线 误差可 达到 J G J T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测混凝土抗 压强度 技术规程 要求。 拟合曲线为: l= 0 0 7 0 4 1 3 R 7 6 5 1 0 4
19、” 。 ( 2 ) 该曲线 6 -= -+ 1 3 7 9 , e r = 1 6 8 7 0 , p = 0 8 2 2 ( p 为相关 性系数 ) 。 3 测强曲线的影响因素分析 在初步确定 了测强 曲线 的影响 因素并建立 了测强 曲 线后, 对影响因素逐一进行细致深入的分析。 3 1 粗骨料的影响 粗骨料为破碎 卵石对拟合 曲线误差影 响比较大 , 拟合 曲线的平均相对误差为+ 2 8 8 4 9 , 相对标准差为 3 0 2 4 2 , 计算误差全部为正, 混凝土抗压强度实测值相对偏高, 说明 混凝土表面强度没有明显提高 , 而试块 内部破碎卵石与水 泥等胶结作用较好, 使得抗压强度
20、提升较高。 所以破碎卵石 混凝土 的表面硬度和抗压强度 的关系和一般粗骨料混凝 土的关 系不一致 。 剔 除破碎卵石 的影 响后 , 剩余 试块 的数据按粗 骨料 区分并 进行 拟合 ( 见 表 1 ) , 拟合 发现三 种情况 正 负误 差 个数 相 当 , 平均 相对误 差 、 相对标 准 差和相 关性 系数 都 很接近 。 表 1 区分粗骨料的误差分析 l 45 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 从回弹值和抗压强度与龄期的关系曲线中也可以看 出, 不同粗骨料的混凝土抗压强度值与回弹值呈现同样的 增长规律( 如图2 、 3 ) , 即前期增长速度快, 9 0
21、d 后增长速度 减慢, 所以不同粗骨料可以用统一曲线拟合。 龄期 , d 图 2 不同粗骨料混凝土回弹值与龄期的关 系 48 46 44 皇 4 2 越4 0 慧 3 8 墨 , 3 4 3 2 3 0 龄 期 d 图 3 不同粗骨料混凝土抗压强度与龄期的关系 3 2 外加剂的影响 在相同粉煤灰掺量( 1 0 ) 的情况下 , 同一设计强度 中 掺人不同膨胀剂掺量( 0 、 5 、 1 0 ) , 测试结果表明 , 膨胀剂 的掺人使得混凝土的抗压强度和回弹值都有较大幅度的 增加 ( 如图 4 、 5 ) , 这是 由于混凝土 中有相对较大的孔 隙率 , 其较疏松的浆体结构被膨胀剂填充, 产生了
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- 混凝土 回弹 曲线 试验 研究
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