劉 嘉

上海浦公檢測技術(shù)股份有限公司

1 前言

近年來，國家在工程建設(shè)領(lǐng)域大力推廣裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件的使用，預(yù)制構(gòu)件廠的產(chǎn)量也隨之增長。在混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)中，由于組合鋼模具的成本較高，生產(chǎn)企業(yè)難以大量持有，從而提高混凝土的早期強度、將混凝土預(yù)制構(gòu)件的拆模時間提前、加快模具的周轉(zhuǎn)速率、降低模具的分?jǐn)偝杀境蔀楹芏囝A(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)提高效益的關(guān)鍵[1]。蒸養(yǎng)作為一種可以快速提高混凝土早期強度的方法得到了廣泛的應(yīng)用。作為早期強度的檢驗方法，鉆芯檢測法對于混凝土預(yù)制構(gòu)件會產(chǎn)生破壞，影響其結(jié)構(gòu)安全，并會造成資源浪費；回彈法因其方法簡便快速且不破壞構(gòu)件的特點更適用于混凝土預(yù)制構(gòu)件早期強度的檢驗。本文通過試驗研究了回彈法在蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件早期強度中的應(yīng)用。

2 準(zhǔn)備階段

2.1 原材料

為保證此次試驗的代表性，本次試驗所使用的混凝土原材料均為預(yù)制構(gòu)件廠日常生產(chǎn)所采用的品種和廠家，具體的原材料信息為：水泥強度等級為P.Ⅱ52.5，品牌：銅陵海螺；礦粉等級為S95，品牌：寶田；黃砂為中砂，細(xì)度模數(shù)2.3，產(chǎn)地：安徽蕪湖；碎石級配為5mm～25mm，產(chǎn)地：安徽南陵；外加劑品種為：高效聚羧酸減水劑，型號為LWC-A30，廠家：江蘇力威馳：拌和用水為自來水。

2.2 配合比

本次試驗選用預(yù)制構(gòu)件廠日常生產(chǎn)常用于蒸養(yǎng)的兩個強度等級（C30和C35）作為試驗用配合比，設(shè)計坍落度為100±30mm，具體的配比用量見表1。

表1 配合比設(shè)計用量

2.3 試驗設(shè)備

采用舟山市博遠科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的型號為BY2002HT 的數(shù)顯回彈儀，回彈儀在使用前需在洛氏硬度為HRC60±2 的鋼砧上進行率定，率定值在80±2 范圍內(nèi)；使用無錫東儀制造科技有限公司生產(chǎn)的型號為DY-3008DFX、精確度為1級的全自動壓力試驗機；60個的150mm×150mm×150mm試模及坍落度桶、搗棒等。

并在試驗前確定所有的設(shè)備在檢定有效期內(nèi)且功能正常，可以使用。

3 試驗階段

3.1 蒸汽養(yǎng)護條件

本次試驗采用的蒸養(yǎng)條件和預(yù)制構(gòu)件廠日常生產(chǎn)中所設(shè)置的過程保持一致：設(shè)置升溫速度為12℃/h，恒溫溫度為50℃，恒溫時間為5h，降溫速度為8℃/h。蒸養(yǎng)的溫度設(shè)置及過程符合DGJ 08—2069—2016《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件制作與質(zhì)量檢驗規(guī)程》中對于蒸汽養(yǎng)護的要求。

3.2 試塊制作

試驗過程嚴(yán)格按照日產(chǎn)生產(chǎn)的順序進行，并提前完成模具的拼裝和鋼筋的綁扎，將準(zhǔn)備好的試模提前清理干凈刷好脫模劑。試塊的制作應(yīng)與構(gòu)件的生產(chǎn)同步進行，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和和易性，保持試驗過程中混凝土的穩(wěn)定性。開始制作試塊，現(xiàn)場實測坍落度為100mm，使用流水線自帶的振動功能振搗成型，試塊制作完成后應(yīng)將成型面抹平并與構(gòu)件放置在一起進入流水線下一道工序。

本次試驗每一種配合比制作的試塊數(shù)量為30塊，共制作60個試塊，同一配合比的試塊應(yīng)一次性完成。

3.3 回彈強度檢測

試塊制作結(jié)束后，流水線先進入預(yù)養(yǎng)護窯養(yǎng)護4小時，然后進入養(yǎng)護窯開始蒸汽養(yǎng)護。按照2.1 中蒸養(yǎng)過程結(jié)束后將試塊取出，拆模，搬至試驗間。試驗前將試塊表面清理干凈，將澆筑面向上放置在壓力試驗機中心，操作壓力試驗機設(shè)置60kN的數(shù)值，使其將試塊夾緊，準(zhǔn)備進行回彈。

本次試驗中采用上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DG/T J08—2020—2007《結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度檢測技術(shù)規(guī)程》中回彈法的要求進行檢測，試驗過程中結(jié)合本次試驗的特點對于具體操作的過程進行了必要的改進。回彈測區(qū)的布置：選擇試塊相對應(yīng)的兩個面，每個面使用黑色記號筆畫出對角線，分割出的四個區(qū)域，每個區(qū)域為一個測區(qū)。測試角度的選擇：預(yù)制構(gòu)件因其吊裝、堆放及運輸?shù)奶厥庑砸话愣疾扇〉氖撬浇嵌然貜?，這樣不僅檢驗方便，而且后期數(shù)據(jù)的處理和計算中不需要考角度修正的影響。所以本次試驗中為了保持與實際操作中的一致性也宜采用水平角度回彈。

使用回彈儀，按照布置好的測點進行回彈，每個測點回彈一次且間距須不小于30mm，回彈過程中試塊不應(yīng)有移動（如有氣孔應(yīng)避開），每個試塊對應(yīng)的兩面共回彈16個點為一組，回彈過程中需要兩人配合完成，一人回彈操作，一人記錄數(shù)據(jù)。

3.4 試塊抗壓強度檢測

回彈完成后操作壓力機卸荷，將試塊取出，操作壓力機，按照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》中的加荷速度的要求（每秒鐘0.3MPa～0.5MPa）進行抗壓強度的檢驗，記錄試驗結(jié)果fcu（MPa）。

將所有的試塊均按照以上的方法分別進行處理并將數(shù)據(jù)整理、記錄。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 回彈結(jié)果的處理

回彈代表值R的計算：將每組記錄的16 個回彈值去掉3 個較大值和3個較小值，取剩余10個有效值的算數(shù)平均值；碳化深度值dm：因試塊成型及養(yǎng)護的時間較短，混凝土沒有產(chǎn)生碳化反應(yīng)，經(jīng)試驗驗證應(yīng)取0。本次試驗中強度的換算值選用地方標(biāo)準(zhǔn)中的測強曲線計算公式，分別計算出每一個試塊的強度換算值。

表2 回彈代表值（R）-強度換算值（fcuc，MPa）-試塊抗壓強度值（fcu，MPa）對照表

將得到的回彈代表值（R）、試塊抗壓強度值（fcu）和強度換算值（fcuc）進行統(tǒng)計，制成表格進行比對（見表2）。

通過圖表中統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可以看出，使用回彈法計算混凝土預(yù)制構(gòu)件的實體強度時用地方標(biāo)準(zhǔn)中的測強曲線公式計算出的強度換算值明顯較同條件蒸養(yǎng)試塊的抗壓強度值有著比較大的差距，其中大部分試塊的強度換算值甚至沒有達到DGJ 08—2069—2016《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件制作與質(zhì)量檢驗規(guī)程》中對于混凝土預(yù)制構(gòu)件起吊強度（15MPa）的要求強度。

分析其主要的原因為蒸汽養(yǎng)護提高了混凝土的初終凝速度，加快了水泥的水化的進程，使其強度的增長加快，從而使得混凝土的早期強度有了非常明顯的提高，而這樣的提高已不再適用于地方標(biāo)準(zhǔn)中測強曲線公式制定時的條件。

4.2 回歸分析

通過對比本次試驗的數(shù)據(jù)可以看出，回彈強度的代表值與試塊的強度值之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性。為了使用的方便，擬采用回歸分析的方法來對數(shù)據(jù)進行處理，進而得出經(jīng)驗公式。

將本次試驗中得到的回彈強度代表值（R）和試塊強度值（fcu）進行回歸分析，得出公式：

回歸分析曲線見圖1。

圖1

5 結(jié)果驗證

在生產(chǎn)中選擇C30 和C35 兩個強度等級各6 個蒸養(yǎng)構(gòu)件進行回彈檢測，將獲取的回彈值分別使用地標(biāo)曲線公式和經(jīng)驗公式計算。回彈完成后對構(gòu)件進行現(xiàn)場取芯，將芯樣進行試壓。通過計算可以得出，使用經(jīng)驗公式計算的強度平均相對誤差為2.20%相對標(biāo)準(zhǔn)差為2.47%；使用地標(biāo)曲線公式計算的強度平均相對誤差為42.2%相對標(biāo)準(zhǔn)差為44.9%。通過對比可以看出，使用經(jīng)驗公式計算出的強度精確度較高，可以比較合理的反應(yīng)蒸養(yǎng)條件下預(yù)制構(gòu)件的早期強度。

表3 回彈值、經(jīng)驗計算值（MPa）和地標(biāo)計算值（MPa）的比較表

6 結(jié)論

在預(yù)制構(gòu)件廠實際的生產(chǎn)過程中，每天的構(gòu)件產(chǎn)量較大，批次較多。本次試驗主要的目的就是要找到一個經(jīng)驗公式，可以快速的通過使用回彈法檢測出的代來表值推定蒸養(yǎng)條件下混凝土預(yù)制構(gòu)件實際的強度值，從而判斷構(gòu)件是否可以進入脫模起吊的工序，從而提高生產(chǎn)效率。

通過大量的試驗研究了回彈法在蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件早起強度檢驗中的應(yīng)用，通過對比回彈強度代表值、地標(biāo)曲線強度換算值和試塊抗壓強度值，應(yīng)用回歸分析法得出了經(jīng)驗公式，即Fcu=1.01R-5.53。使用取芯驗證的方法證明所得的經(jīng)驗公式比較準(zhǔn)確、可靠，可以用于蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件早期強度的檢驗。