丘貴華

(廈門市交通建設(shè)工程檢測(cè)有限公司,福建 廈門 361000)

1 引言

(1)隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來(lái)越多的軌道交通工程采用盾構(gòu)法施工,混凝土襯砌管片是盾構(gòu)隧道最主要構(gòu)件,其混凝土質(zhì)量好壞直接影響盾構(gòu)隧道的安全。盾構(gòu)管片混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)目前主要采用回彈法,但混凝土回彈值受原材料品種、混凝土表面碳化深度及混凝土結(jié)構(gòu)表面曲率半徑等有害因素的影響,采用《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011中全國(guó)統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度準(zhǔn)確度偏低,建立專用測(cè)強(qiáng)曲線具有針對(duì)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。

(2)混凝土試件回彈強(qiáng)度的影響因素原理分析：①回彈儀的影響,回彈儀水平彈擊時(shí)的標(biāo)稱能量應(yīng)為2.207J,彈擊拉簧應(yīng)處于自由狀態(tài)。回彈儀的率定試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境溫度(5～35)℃的條件下進(jìn)行,連續(xù)往下彈擊3次,分四個(gè)方向,每個(gè)方向彈擊前,彈擊桿必須旋轉(zhuǎn)90度,4個(gè)方向的率定值均應(yīng)為80±2(HRC)。還應(yīng)定期保養(yǎng)及按時(shí)送檢。②混凝土原材料的影響,混凝土由水泥、粗、細(xì)集料、摻合料、外加劑和水拌制組成,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的高低主要取決于混凝土中水泥和活性礦物摻合料的強(qiáng)度、粗集料強(qiáng)度和成型方法,回彈法檢驗(yàn)混凝土結(jié)構(gòu)表面約6厚度范圍內(nèi)表面硬度。③混凝土碳化深度的影響,混凝土中的氫氧化鈣和潮濕空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈣稱作碳化,碳化從混凝土構(gòu)件表面逐漸向內(nèi)部深入發(fā)展,碳化后的混凝土表面硬度會(huì)變大,混凝土構(gòu)件碳化深度值直接影響混凝土強(qiáng)度的換算值,應(yīng)測(cè)量混凝土構(gòu)件的碳化深度并進(jìn)行修正。④測(cè)試方法的影響,測(cè)區(qū)的選擇應(yīng)遵循隨機(jī)選取,相鄰兩測(cè)區(qū)的間距和測(cè)區(qū)面積及測(cè)點(diǎn)距外露鋼筋、預(yù)埋件的距離應(yīng)滿足規(guī)范要求。

(3)本文對(duì)廈門軌道交通三家管片預(yù)制場(chǎng)盾構(gòu)管片混凝土,針對(duì)不同的骨料品種、產(chǎn)地和水泥進(jìn)行了批量的回彈測(cè)強(qiáng)及試件鉆芯強(qiáng)度驗(yàn)證,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了規(guī)律的相關(guān)性,并建立了廈門地區(qū)盾構(gòu)管片混凝土專用測(cè)強(qiáng)曲線。

2 試驗(yàn)概況

2.1 原材料

試驗(yàn)所用原材料均來(lái)自三家管片預(yù)制場(chǎng),與生產(chǎn)盾構(gòu)管片混凝土的原材料相符,混凝土配合比設(shè)計(jì)用原材料如表1。

2.2 配合比設(shè)計(jì)及檢測(cè)方法

1)依據(jù)《回彈法檢測(cè)砼抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011附錄E中的規(guī)定,各管片預(yù)制場(chǎng)按照最佳配合比設(shè)計(jì)了C35～C55共5個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土,坍落度設(shè)計(jì)要求為(50±20)mm,且每一強(qiáng)度等級(jí)制作6塊150mm立方體試塊,共90塊試塊。同一管片預(yù)制場(chǎng)不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)試塊應(yīng)在同一天成型制作完畢?；炷亮⒎襟w試塊的養(yǎng)護(hù)跟管片預(yù)制場(chǎng)混凝土試件采用相同的養(yǎng)護(hù)方式,成型24h后將試塊移至盾構(gòu)管片預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)同條件養(yǎng)護(hù),試塊拆模日期與盾構(gòu)管片拆模時(shí)間相同。5個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比如表2所示。

表1 混凝土用原材料

表2 混凝土配合比

表3 C35～C55試驗(yàn)得出的28天平均回彈值、抗壓強(qiáng)度值

圖1 混凝土試塊回彈測(cè)點(diǎn)位置布置圖

3)在破壞后的混凝土試塊邊緣測(cè)量該試塊的平均碳化深度值dm,將破壞后的試塊邊緣的粉末和碎屑清除干凈,采用濃度1%的酚酞酒精溶液滴灑在破壞后的混凝土試塊邊緣處,用碳化深度儀測(cè)量已碳化和未碳化的混凝土分界線至試塊表面的垂直距離,每個(gè)混凝土試塊測(cè)量3次,每次碳化深度值讀數(shù)精確至0.25毫米,取三次測(cè)的算術(shù)平均值作為混凝土立方體試塊的碳化深度值,其結(jié)果精確至0.5毫米。

3 專業(yè)測(cè)強(qiáng)曲線的建立

1)碳化深度的影響,根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)研究結(jié)果,高強(qiáng)混凝土碳化深度對(duì)其回彈值影響較小,本工程試驗(yàn)檢測(cè)齡期較短,故在建立回歸方程式中不考慮混凝土表面碳化深度的影響。

(公式1)

依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算可得公式2：

(公式2)

r=0.969

由上相關(guān)系數(shù)r可知,回歸方程式呈線性相關(guān)。

根據(jù)回歸方程公式2計(jì)算出的混凝土強(qiáng)度值,見表4。

表4 回歸方程計(jì)算出的混凝土強(qiáng)度值

3)回歸方程式的強(qiáng)度平均相對(duì)誤差δ和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er,按下列公式3和公式4計(jì)算：

(公式3)

(公式4)

式中：δ—回歸方程的強(qiáng)度平均相對(duì)誤差(%),精確至0.1。

er—回歸方程的強(qiáng)度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(%),精確至0.1。

fcu,i—由第i個(gè)砼試塊抗壓強(qiáng)度得出的砼抗壓強(qiáng)度值(MPa),精確至0.1MPa。

n—制定回歸方程的試件數(shù)。

根據(jù)《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 23-2011)規(guī)定專用測(cè)強(qiáng)曲線得強(qiáng)度誤差應(yīng)符合以下規(guī)定：

平均相對(duì)誤差δ應(yīng)小于等于±12.0%；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差er應(yīng)小于等于14.0%。

4 專用測(cè)強(qiáng)曲線驗(yàn)證

為了驗(yàn)證已建立的專用測(cè)強(qiáng)曲線的準(zhǔn)確性,對(duì)三家管片預(yù)制場(chǎng)的管片試件實(shí)體進(jìn)行驗(yàn)證,在三家管片預(yù)制場(chǎng)選取齡期到達(dá)28天的混凝土管片各三片(強(qiáng)度等級(jí)C50)進(jìn)行回彈法檢測(cè),并在對(duì)應(yīng)的測(cè)區(qū)臨近采用鉆芯法鉆取直徑為100mm的芯樣,進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè),驗(yàn)證數(shù)據(jù)結(jié)果見表5。

5 結(jié)論

1)通過筆者的試驗(yàn)研究表明,該專用測(cè)強(qiáng)曲線(回彈法)所得的換算值與鉆芯(鉆芯法)取得的測(cè)試結(jié)果相近,表明所建立的專用測(cè)強(qiáng)曲線是準(zhǔn)確可靠的,可作為廈門地區(qū)盾構(gòu)管片無(wú)損檢測(cè)的依據(jù),對(duì)管片的質(zhì)量管控具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

2)當(dāng)原材料品種及產(chǎn)地、混凝土表面碳化深度及混凝土結(jié)構(gòu)表面曲率半徑等發(fā)生顯著變化后應(yīng)重新進(jìn)行專業(yè)測(cè)強(qiáng)曲線的制定,并應(yīng)定期對(duì)建立的專業(yè)測(cè)強(qiáng)曲線進(jìn)行驗(yàn)證校核。

表5 驗(yàn)證數(shù)據(jù)結(jié)果